双馈异步风力发电机功率控制扰动法仿真研究

双馈异步风力发电机有功功率、无功功率的解耦控制是变速恒频风力发电系统的关键技术,也是保证风力发电机组安全高效运行的关键.介绍了交流励磁变速恒频风力发电的基本原理,提出了功率控制扰动策略.利用定子磁链定向的矢量控制方法建立了双馈异步发电机在d-q坐标系下的数学模型,实现了定子有功功率、无功功率的解耦控制.推导了双馈异步发电机的线性化模型并分析了其特件.利用MATLAB/Simulink建立了系统的仿真模型,并就主要扰动参数对系统功率控制性能的影响进行了分析.仿真结果验证了功率控制扰动策略的正确性和可行性,为风力发电技术的进一步研究提供了理论依据.     

交流励磁变速恒频风力发电系统建模与仿真

引入了交流励磁变速恒频风力发电系统中基于定子磁链和定子电压定向的矢量变换控制技术,以PSCAD/EMTDC为平台,针对整个交流励磁变速恒频风电系统从空气动力学系统到机电、控制系统建立了完整的动态模型,进行了追踪最大风能的变速恒频发电运行及网侧变换器控制的仿真研究,首次考查了以实际风电现场为模型的最大风能追踪效果,仿真结果表明了基于矢量变换控制策略所建立的风电系统可实现有功和无功功率的独立调节,满足变速恒频风力发电和最大风能捕获的需求,且实现了以实际风电现场环境为模型的最大风能追踪控制策略.     

风力发电与变流器

讨论了目前流行的两种主流风力发电系统：变速恒频双馈风力发电系统和永磁直驱同步风力发电系统。着重分析了两种风电变流器的拓扑结构、工作原理和性能特点,对风力发电系统发电机、变流器、无功支持和低电压穿越能力等方面进行了论述。     

基于双PWM协调控制的永磁风力发电系统研究

说明了直驱式永磁风力发电系统的基本组成和原理,分析了永磁风力发电系统最大功率跟踪的控制策略;设计了发电系统网侧变流器基于电网电压矢量定向、机侧变流器基于发电机转子磁链定向的背靠背双PWM协调控制结构.最后通过仿真验证了该系统的最大功率跟踪特性,并就仿真中PI参数设置的关键问题进行了说明,可有效防止转速比较控制中的转矩冲击问题.     

变速恒频双馈异步风力发电机建模与仿真研究

变速恒频发电是一种全新高效发电方式,适用于风力发电等可再生能源开发利用。为了实现变速下调节系统的稳定性,根据双馈异步风力发电机原理,建立双馈异步发电机的数学模型,采用变速恒频风力发电机运行特点分析双馈异步发电机控制模型。在STAR-90仿真支撑平台上开发仿真算法,建立双馈异步发电机及其控制的仿真模型,通过仿真验证模型的有效性。仿真实验结果表明,模型能正确反映变速恒频双馈异步风力发电机的运行特性,对实际风电机组的仿真研究及运行分析具有参考意义。     

交流励磁双馈发电机模型的建立与控制

众所周知,采用交流励磁双馈发电机的变速恒频风力发电系统具有许多优点,例如最大限度的捕捉风能,允许原动机在一定范围内变速运行,可灵活调节系统的有功和无功功率,起到功率因数补偿的作用。为了能比较清楚地研究变速恒频双馈风电系统的工作特性,需要建立一套能合理反映交流励磁双馈发电机运行特性、且适合应用于变速恒频风电机组性能研究的数学模型。     

交流励磁双馈发电机模型的建立与控制

众所周知,采用交流励磁双馈发电机的变速恒频风力发电系统具有许多优点,例如最大限度的捕捉风能,允许原动机在一定范围内变速运行,可灵活调节系统的有功和无功功率,起到功率因数补偿的作用。为了能比较清楚地研究变速恒频双馈风电系统的工作特性,需要建立一套能合理反映交流励磁双馈发电机运行特性、且适合应用于变速恒频风电机组性能研究的数学模型。     

级联式无刷双馈航空发电机的仿真研究

为了在飞机发动机转速变化的情况下得到恒频恒压的交流电,通过对级联式无刷双馈航空发电机结构和工作原理的分析,建立了级联式无刷双馈发电机转子机械速坐标系的数学模型,提出了定子磁链定向的矢量控制的级联式无刷双馈发电机控制策略,分析了其电磁和能量各平衡关系,研究了励磁系统核心装置SPWM变频器。使用matlab/simulink软件对系统及其控制策略进行了仿真分析。仿真结果表明采用定子磁链定向的矢量控制策略,可以使级联式无刷双馈发电机在转速变化的情况下,保证发电系统输出恒频恒压的三相交流电。     

变速恒频风力发电系统最大风能追踪控制的研究

本文介绍了变速恒频风力发电系统的核心构件——双馈异步风力发电机的运行原理,围绕最大风能追踪控制原理,几种最大风能的常见追踪控制方法(包含最佳叶尖速比法、功率信号反馈法)两个方面梳理了风力发电系统中有关最大风能的追踪控制方式,就整体控制策略、算法实现、仿真结果三个环节,介绍了一种针对变速恒频风力发电系统最大风能追踪控制的...     

基于PI参数优化的风电系统变流器的研究

通过风电系统变流器的模型,提出在机侧和网侧采用PWM控制。机侧采用速度外环和电流内环的双闭环控制策略;网侧采用直流电压外环和电流内环的双闭环控制策略。对PI控制器的参数进行整定,通过ITAE寻找最优参数,使得系统实现优化控制及单位功率因数传递电能。仿真和实验表明,整定的PI控制器参数可使系统达到很好的控制效果。     

变速恒频双馈风力发电机网侧变换器研究

描述了变速恒频双馈风力发电机双PWM网侧变换器的结构特点和运行原理。在分析了双PWM网侧变换器在三相静止坐标系下的数学模型基础上,导出了两相同步旋转坐标系下的数学模型。为变速恒频风力发电机交流励磁电源控制器设计提供了理论依据。     

双馈风力发电系统功率解耦控制策略仿真研究

研究风力发电机功率效率优化控制问题,由于外部风力环境变化较大,应保证变换器的稳定性控制。传统的控制方法不但动态和稳态性能差,而且控制策略比较复杂。为了改善控制效果,提高直流电压利用率,采用了SVPWM调制技术,并提出了一种功率解耦控制策略的双脉宽调制(PWM)变换器控制方案。网侧变换器控制直流母线电压的稳定并调节网侧功率因数,转子侧变换器进行矢量解耦控制,调节定子有功和无功功率。仿真结果表明,控制策略能够快速跟踪风速变化,维持直流侧母线电压恒定,输出的电流为正弦波,并且与电网电压同频同相,满足并网条件,实现有功和无功功率的独立调节,对并网风力发电系统的设计研究提供有意义的参考。     

并网运行的直驱风力发电系统建模及仿真研究

在PSCAD/EMTDC中建立了包含风速、风力机、直驱同步发电机、轴系扭振模块、变流器及其控制部分的并网直驱风力发电系统模型,提出了基于最大风能跟踪控制结合变桨距控制的策略,研究了在变风速输入和网侧出现单相短路故障时直驱型风力发电系统的动态响应特性,仿真结果表明了并网直驱风力发电系统模型及其控制策略的正确性和可行性。     

基于双PWM变换器的开关磁阻风力发电系统研究

为实现开关磁阻（SRG）风力发电系统中能量在电网与电机之间的双向流动,提出T一种基于双脉宽调制（PWM）变换器的控制方案。机侧变换器进行矢量控制,调节定子有功、无功功率;网侧变换器控制直流母线电压的稳定,调爷网侧功率因数。分析了双PWM变换器的数学模型,并在其d—q轴数学模型的基础上研究r网侧变换器的控制策略,讨论了通过电网电压定向矢量控制实现交流侧功率因数和直流母线电压控制的方法,并利用空间矢量调制方式（SVPWM）对网侧变换器进行控制。基于E述方案建立了SRG系统仿真模型,仿真结果表明,基于电网电压定向的双PWM变换器矢量控制策略能使SRG系统得到快速动态响应并实现高功率因数输出,从而满足变速恒频（VSCF）发电系统的要求。     

基于无差拍控制的超导磁储能系统

超导磁储能(SMES)系统具有功率密度高和功率指令响应快等特点,在平滑风力发电功率波动、提高电力系统稳定性等方面具有广阔的应用前景。针对当前SMES控制存在超调量大、控制精度不高等缺陷,将无差拍控制引入SMES的控制中。首先建立了SMES数学模型并介绍了无差拍控制的一般设计方法,然后根据SMES数学模型设计了SMES的无差拍控制策略,最后在MATLAB/SIMULINK中对所提控制策略进行了仿真。仿真结果表明,所提的控制方法具有跟踪无过冲、控制精度高和SMES变流器网侧电流谐波含量小等特点;将其应用于平滑双馈风机有功功率输出,有效平滑了双馈风机的功率波动,提高了双馈风机的并网能力。证明了该控制策略的有效性和优越性。     

矩阵变换器励磁控制的无刷双馈风力发电系统

应用在双馈风力发电系统中的功率变换器必须具有功率双向流动的能力, 交直交循环变流器和交交矩阵变换器都可满足功率的双向流动要求. 而矩阵变换器能同时提供正弦的输入电流和输出电压, 输入电流可调节为超前、滞后或同相于输入电压, 输出电压可实现幅值、频率和网侧功率因数的独立控制. 利用矩阵变换器, 通过控制无刷双馈电机控制绕组的电压幅值、频率, 为风力发电系统提供励磁. 压频比控制器采用模型参考模糊自适应控制策略, 对电机的转速和功率因数进行控制. 采用DSP,CPLD构建了基于四步换流方案的矩阵变换器实验励磁系统, 仿真和实验结果验证了系统设计的正确性、可行性和稳定性, 为矩阵式变换器的实际应用提供了实验基础.     

Energy-based coordinated control of wind energy conversion system with DFIG

This article presents an energy-based coordinated control of machine- and grid-side converters in a wind energy conversion system (WECS) with a doubly-fed induction generator (DFIG) based on the theory of port-controlled Hamiltonian (PCH) system. Taking into account energy transmission in the dual PWM converter rather than treating rectification and inversion as separate parts, an integrated PCH model for the whole WECS was established from physical meanings. And depending on the new model, an energy-based coordinated control approach was proposed to meet the control requirements of the WECS with an additional objective which was to limit the DC-link voltage fluctuation. The approach was applied on a 2MW WECS, and compared with the energy-based respective control strategy using MATLAB/Simulink. The results show that the proposed control approach provides faster dynamic performance since the two converters operate with the knowledge of each other's operating status, and thus is able to smooth the power flow in the DC-link more effectively.