提高DFIG低电压穿越性能的转子Crowbar自适应切除控制方法

针对Crowbar传统控制策略的不足,推导了双馈风力发电机(DFIG)在系统发生三相短路且转子Crowbar电路切除后的转子电流表达式,并提出了一种转子Crowbar自适应切除控制策略。假设当前时刻切除Crowbar,实时计算将出现的转子电流最大值,并在该最大值小于Crowbar动作阈值时将Crowbar切除,保证以Crowbar不会反复投切为前提尽早切除Crowbar,达到从系统少吸收无功和延长Crowbar开关器件使用寿命的目的。通过MATLAB/Simulink仿真验证了所提控制方法的有效性。     

电网故障下交流励磁双馈风力发电机变流器建模与控制

双脉宽调制(PWM)电压型变换器作为交流励磁双馈风力发电机的励磁电源,在风力发电系统得到广泛应用.电网故障时,要求网侧变换器直流链电压波动较小和转子侧变换器能有效控制转子电流,来实现发电机的不间断运行.以双PWM变换器的数学模型为依据,在电网故障时,将网侧变换器以转子侧变换器瞬时输入电流波动为附加前馈量的双环电压控制策略,转子侧变换器考虑定子磁链暂态的定子磁链定向控制策略.仿真结果表明了所提出的联合控制方案在电网故障发生和切除时能稳定控制直流链电压和转子电流,提高了DFIG风力发电系统电网故障下的不间断运行能力.     

电网电压对称骤升时DFIG暂态电流分析及限流电阻阻值优化

双馈感应风力发电机(DFIG)高电压穿越(HVRT)问题中,常规研究对电磁暂态特性的分析往往忽略掉故障切除这一特殊时刻,使得HVRT期间转子电流的最大值计算不准确,造成限流电阻整定偏小,无法完成电压恢复后的HVRT。在对DFIG电磁暂态全过程分析的基础上,根据叠加原理推导出电压对称骤升故障发生到切除及其后的转子电流表达式,同时考虑了换流器输出和机端电压不同骤升程度对转子电流的影响,所得结果更具一般性。此外,综合考虑故障发生和切除时刻转子电流的最大值,对限流电阻阻值进行优化。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

基于电流主动补偿和RSC被动保护的双馈风力发电机组故障穿越控制策略

针对双馈感应发电机(DFIG)在故障穿越中存在的定转子侧过电流、直流母线过电压、电磁转矩和定子输出功率波动、转子侧变流器(RSC)遭受电流冲击等问题,本文在分析转子侧感应电动势的基础上,提出了电流主动补偿控制策略和RSC被动保护控制策略;两种控制策略分别通过将定子电流主动补偿为转子电流参考值和在转子回路串联动态电流阻抗器(DCR),来解决双馈风机在故障穿越中所存在的问题。所提控制策略提高了双馈感应发电机的故障穿越运行能力。最后,通过仿真验证了所提控制策略的有效性及可行性。     

电网电压对称故障时DFIG转子电流的优化控制策略

为抑制电网电压对称故障时双馈感应风力发电机(DFIG)的转子过电流,本文在电网电压对称故障时DFIG数学模型的基础上,分析了DFIG磁链自由分量引起的转子过电流机理,提出了一种以抑制转子电流自由分量为目标的DFIG优化控制策略。在转子电流基频分量闭环常规控制策略的基础上,加入了转子电流自由分量调节器,以构成DFIG电流优化控制系统,并分析了其对DFIG控制系统稳定性、动态特性的影响,进而给出了转子电流自由分量调节器参数的设计,增强了对转子电流自由分量的阻尼。最后,通过构建实验机组,对控制策略的有效性进行了实验验证。     

不平衡且谐波畸变电网电压下双馈风电系统控制策略

针对并网点电压不平衡且同时含有5次、7次谐波电压的电网条件,文中利用串联网侧变换器和并联网侧变换器的协调控制以及正向同步旋转轴系下的比例积分—双频谐振(PI-DFR)控制器,提出了基于串联网侧变换器的双馈风电系统在不平衡且谐波畸变电网电压下的改进控制策略;在实现了定转子电流平衡无畸变、发电机输出功率和电磁转矩无波动的同时,亦消除了系统输出有功功率的2倍和6倍频波动。此外,还提出了考虑并联网侧变换器电流容量时参考电流指令在其电流最大值下的分配原则及分配后的参考电流指令。对一台2MW基于串联网侧变换器的双馈风电系统在不平衡且谐波畸变电网电压下的仿真分析,验证了所提控制策略及并联网侧变换器参考电流指令分配原则的正确性。     

一种三相无轴承异步电机解耦控制策略

针对三相无轴承异步电机这一多变量、非线性对象的强耦合问题,提出了一种基于逆系统方法的解耦控制策略。在转子磁场定向坐标系下分析了转矩系统的可逆性并求解逆系统,将其解耦成转速和转子磁链两个二阶子系统;对悬浮控制子系统采取负反馈控制,所需的气隙磁场利用转子磁链和定子电流辨识得到;最后对系统进行综合和仿真研究。仿真结果表明该控制方法具有良好的解耦控制性能,所给控制策略是可行的。     

风电系统电压跌落故障的解决方案研究

主要对风电场电压跌落后的无功补偿和转子过流问题进行深入研究,并提出相应的解决方案.在电压穿越时双馈电机将由无功源变成无功负荷,加剧电网无功负担.因此把无功补偿器STATCOM运用到风电场中,并提出相应的控制策略平衡电网无功.然后针对crowbar电路对转子电流的影响进行分析,得出转子侧电流与转子侧电阻的数学表达式.最后运用STATCOM和crowbar及其相应的控制策略进行仿真.仿真结果验证了电压跌落后STATCOM的无功补偿能力以及crowbar对转子电流的限制能力.     

基于转子电流反馈与功率不平衡响应的高电压穿越控制策略

传统高电压穿越(high voltage ride through, HVRT)过程的实现主要是针对转子过电流或直流母线过电压的单一场景设计控制策略,容易产生控制盲区。为此,提出一种基于转子电流反馈与功率不平衡响应的高电压穿越控制策略。为抑制转子过电流,在检测定子电压和电流的基础上,通过分解定子磁链获得转子电流直流分量参考值,将转子回路实际电流作为反馈量抵消转子回路中的直流电流分量。另外,考虑到直流母线过电压容易导致高电压穿越失败,采用功率平衡关系式推导稳定直流电压所需的控制电流参考值。若控制电流超过变流器允许工作电流范围,则考虑将输出电流限值作为控制电流参考值以最大限度利用变流器控制能力,降低直流母线过电压。仿真结果表明：所提出的控制策略能在降低过电流以及直流母线过电压的同时确保良好的动态响应性能。     

基于滑模控制器的双馈风电机组低电压穿越控制策略

为增强双馈风力发电系统(DFIG)的动态响应速度,设计了滑模电流控制器。分析了DFIG能量流动关系,并从抑制能量向转子侧流动的角度考虑,提出了电网故障时刻转子侧变流器的改进控制策略。对所提改进控制策略进行了对比仿真分析。结果表明,该方法能有效地抑制转子侧过电流和电磁转矩振荡,动态性能好,提高了DFIG的低电压穿越能力。     

电网电压对称故障时双馈风电机组转子电压补偿控制策略

为抑制电网电压跌落时双馈风力发电机(DFIG)的转子过电流,在分析了DFIG转子侧数学模型的基础上,提出一种转子电压补偿控制策略,即通过控制转子侧变换器(RSC)的输出电压,对转子反电动势(EMF)进行补偿。根据RSC的电压容量,分析了其完全补偿范围,同时分析了补偿控制算法对定子磁链的影响。该补偿控制算法减慢了定子暂态磁链的衰减速度,但是可以有效控制转子暂态电流。RSC的完全补偿范围与转子转速以及电压跌落深度有关,当EMF幅值在RSC的完全补偿范围之内时,该控制策略可基本消除转子电流波动;当EMF幅值在RSC的完全补偿范围之外时,该控制策略可有效抑制转子电流冲击。仿真结果表明,当电网电压标幺值跌落至0.2时,采用转子电压补偿控制可将转子电流幅值削弱39%。因此,所提出的控制策略可以增强DFIG的低电压穿越能力。     

不平衡电网电压下双馈感应发电机转子侧变换器的比例–谐振电流控制策略

为了研究不平衡电网电压条件下双馈感应风力发电机(doubly-fedinduction generator,DFIG)系统增强运行能力的有效控制策略,提出了网侧、转子侧变换器的比例–谐振电流控制方案以及两者之间的协同控制策略。针对电网电压不平衡条件下DFIG转子侧变换器,提出了一种在两相定子静止αβ坐标系中实施的比例–谐振(proportional-resonant,P-R)电流控制方案,以实现对DFIG转子电流无需正、负相序分解的统一调节。采用正序d+轴电网电压定向简化了各种增强运行能力控制目标下的转子正、负序电流指令值算法,设计了相应的DFIG不平衡控制策略。实验研究表明,这种P-R电流控制方案能够实现转子侧变换器选定控制目标,具备优良的动态调节性能,可增强不平衡电网电压故障下DFIG风力发电机系统的不间断运行能力。     

基于MPC的五桥臂双电机公共桥臂电流抑制方法

基于模型预测控制的五桥臂逆变器存在公共桥臂电流过大的问题，以五桥臂逆变器下的双永磁同步电机系统为研究对象，在模型预测控制策略的基础上对公共桥臂电流抑制方法展开研究。结合五桥臂双永磁同步电机系统的拓扑结构以及模型预测控制策略的算法架构，探讨了公共桥臂对应的两相电流相位差对其电流的影响，将基于转子磁链角度差的公共桥臂电流抑制方法应用于模型预测控制策略中，并对电流抑制效果进行实验验证和量化评估。实验结果表明，在均衡负载以及不均衡负载情况下，基于模型预测控制策略的公共桥臂电流抑制算法均能够实现较好的电流抑制效果。     

电网故障不脱网运行的研究

为保证电网运行安全,需要采用自身的控制策略来抑制轻微电网电压跌落,主要是在故障下对网侧和机侧变换器的控制策略进行调整,即在严重电网跌落时,采用Crowbar装置在电压跌落时为转子浪涌电流提供通路,并限制转子电流的增大,在电压恢复时抑制电压骤升.此处提出一种Crowbar控制策略,能有效抑制转子过电流、直流母线过电压,并...     

电网电压对称跌落下的双馈感应风力发电机磁链有源衰减控制

双馈感应发电机定子与电网直接相连,容易受到电网扰动的影响甚至造成故障停机。电机参数决定了系统具有欠阻尼特性,在电网电压扰动下的磁链暂态振荡时间较长,不利于低电压穿越期间实现快速无功补偿。本文基于双馈感应发电机定转子磁链4阶状态方程,通过求解系统特征根的方法重点分析了定子暂态磁链的衰减速率及其影响因素,提出了一种转子侧变流器磁链有源衰减的改进控制策略,合理控制转子电流加快暂态磁链衰减并消除磁链振荡。仿真和实验结果说明改进控制策略对暂态磁链衰减和降低转子过电压和过电流的良好效果,验证了理论分析的正确性和改进控制策略的有效性。     

基于虚拟阻抗的双馈风力发电机高电压穿越控制策略

电网电压骤升故障会造成双馈感应发电机定子绕组中产生定子磁链的暂态直流分量,甚至引起比电网电压跌落更强的双馈发电机定、转子电流和电磁转矩的冲击。首先分析电网电压骤升下双馈发电机转子电流的电磁过渡过程,在变流器转子电流环中引入虚拟电阻控制,虽然能够有效抑制转子电流和电磁转矩的振荡,但是会引起转子电压过高和转子电流振荡过程加长,仅在低频部分具有抑制作用,因此本文引入虚拟电感,形成虚拟阻抗的改进控制策略,缩短了电网电压骤升时的转子振荡过程,并且对高频部分具有较强的抑制作用,提高了系统的高电压穿越性能。仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性和可行性。     

弱电网中低电压穿越控制策略导致的双馈风机失稳机理分析

弱电网中当远端发生严重电压跌落故障时,低电压穿越(LVRT)控制策略可能会导致双馈风机并网系统出现稳定问题。为此,首先建立了故障期间系统的准稳态模型,基于相平面法揭示了因平衡点不存在导致的系统大干扰失稳机理,并分析了电压跌落程度、线路阻抗幅值和相角以及无功电流控制增益系数等关键影响因素。然后,建立了LVRT期间系统的小信号模型,并分析了LVRT控制策略中转子电流参考值动态对系统小干扰稳定的影响。研究表明,忽略转子电流参考值动态会导致小干扰稳定分析结果偏乐观。     

双馈风力发电系统的新型无功优化控制策略

通过对双馈风力发电机定子功率极限的推导,以及定子输出无功功率与双馈电机损耗关系的分析,提出双馈风力发电机的一种新型控制策略。该方法对励磁电流的不同组合优化选择,将励磁电流平均分配到定子和转子电流,使网侧与转子侧变流器容量相等,互为备用,并综合考虑了双馈风力发电机的运行效率和工况性能。基于所提控制策略,结合网侧变流器的容量设置,对双馈风力发电机的无功调节能力和对接入系统的电压控制作用进行了探讨,提出在不同系统运行状况下的无功选择办法。构建了包含双馈风力发电机组的测试系统,仿真算例结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

智能模块化高频变换直流电源系统

介绍一种新型智能模块化高频变换２２０Ｖ直流不间断电源系统的构成及其实现。整流模块采用具有高可靠性的电流型ＰＷＭ整流器及双正激变换电路,分别实现三相功率因数校正和ＤＣ／ＤＣ变换,采用最大值均流控制方法实现无主均流控制,并具有ＣＡＮ总线通信接口。监控模块采用８０Ｃ１９６单片机实现电源系统的监控,并具有ＲＳ２３２／ＲＳ４８５串行通信接口及ＣＡＮ总线通信接口,来实现集中监控通信及对整流模块、接地检测模块和电池巡检模块的监控通信。     

多回ＭＭＣ ＨＶＤＣ馈入极弱交流系统的控制策略

随着模块化多电平换流器型直流输电（ＭＭＣ ＨＶＤＣ）工程数量的增多及容量的增大,未来区域电网必将形成多回ＭＭＣ ＨＶＤＣ馈入弱交流系统的场景。本文深入研究了这类场景下的控制策略。为了使ＭＭＣ换流站具有同步发电机一样的特性,提出了一种模拟同步发电机的控制方法。该控制方法包含３ 个控制环,分别为有功功率 频率环、无功功率 电压环和电流内环。其中,利用有功功率 频率环来模拟同步发电机的摇摆过程,利用无功功率 电压环来模拟同步发电机的励磁系统,并采用电流内环来限制故障电流和提高ＭＭＣ响应速度。针对多ＭＭＣ ＨＶＤＣ馈入系统,提出了动态功率分配控制。该控制不仅能够在换流站间精确分配功率,而且可以起到二次调频的作用。在ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ软件中搭建了改进的３ 机９ 节点模型,验证了本文所提控制策略的有效性