不平衡电压下双馈感应发电机转子侧变流器的灵活功率控制

针对不平衡电压下双馈感应发电机(DFIG)转子侧变流器的控制,分析定子瞬时有功和无功功率与三相定子电压、转子电流的关系,通过引入连续调节系数得到转子三相电流指令值的通用计算式。进一步地,求得指令电流调节系数、转子电流峰值及DFIG定子有功和无功波动的表达式,分析DFIG控制特性随调节系数、电压不平衡度的变化规律;分析不平衡电压跌落下DFIG的可控性,给出电压跌落后定子电压的临界值和转子侧变流器可控的判断条件;以功率波动设定值为目标,计及转子电流峰值限制,建立DFIG单位功率因数和无功功率支持2种模式下的灵活功率控制策略,通过仿真验证所提方法的可行性。     

电网电压不平衡下考虑电流峰值限制的储能变流器协调控制策略北大核心CSCD

针对电网电压出现不平衡会导致储能变流器(power conversion system,PCS)输出的有功功率波动、无功功率波动和三相电流峰值越限问题,文中提出了一种考虑电流峰值限制的储能变流器协调控制策略。首先分析了传统控制策略在电网电压不平衡下的局限性;其次利用瞬时功率理论与加权思想,在αβ两相静止坐标系上实现抑制有功功率波动与抑制无功功率波动的协调控制;然后在上述基础上,加入一种电流峰值限制方法,能在PCS进行协调控制的同时保障输出的三相电流峰值不越限;最后仿真实验结果验证了控制策略的有效性和优越性。该策略能提高PCS在电网电压不平衡下的稳定性,扩展了PCS输出有功功率的能力,并且在控制过程中既不需要对电网电压进行锁相,又不需要对正负序电流进行分别控制,结构简单易于工程实现。     

不平衡电网下双馈感应发电机的虚拟同步机控制优化策略

由于虚拟同步机(VSG)控制技术的控制带宽有限,因此当电网电压不平衡时,VSG控制无法有效控制电网负序电压引起的功率二倍频波动分量。当电压长时间不平衡时将会引起双馈感应发电机(DFIG)定、转子电流畸变,功率及转矩振荡等问题,严重影响系统输出的电能质量及系统运行性能。针对此问题,文中提出一种采用二阶广义积分器对DFIG电磁转矩及无功功率二倍频脉动进行定量控制的方法,使DFIG的VSG控制系统在不平衡电网条件下可以实现3种控制目标,即定子电流正弦且平衡、定子电流正弦且有功功率恒定和定子电流正弦且无功功率及电磁转矩同时恒定。同时,可根据电网实时要求对各控制目标进行灵活切换,提高了DFIG的VSG控制系统的控制性能。最后,所提方法的有效性通过仿真结果得到了验证。     

不平衡电网电压下精简矩阵变换器扩展直接功率模型预测控制

针对精简矩阵变换器（RMC）传统直接功率预测控制在电网电压不平衡工况下网侧电流畸变严重、输入功率和直流侧输出电压存在较大波动的问题。该文提出一种适用于RMC的扩展直接功率预测控制方法。推导分析不平衡输入电压下有功功率和无功功率的二倍频波动表达式，利用1/4电网周期延迟法提取电网电压、电流正负序分量，采用扩展瞬时功率理论重新构建瞬时功率的参考值，实现网侧功率和直流电压纹波波动的自抑制，最后搭建一台实验样机对所提方法进行了验证。实验结果表明，电网电压不平衡下所提方法使直流侧输出电压、有功功率和无功功率波动相较传统直接功率预测得到了有效抑制，实现了RMC网侧电流正弦且单位功率因数运行，验证了所提出方法的有效性和正确性。     

电网不对称故障下PWM整流器输入输出功率谐振控制

为提高三相脉冲宽度调制(PWM)整流器在电压不对称时的运行性能,分析了电网电压不对称故障下三相PWM整流器在同步旋转坐标系中的瞬时输入无功、输出有功功率模型,采用基于比例谐振(PR)控制器的功率补偿环节对整流器输入无功功率和输出有功功率波动进行补偿。比例谐振控制器能够对波动变量进行直接控制,因此,控制系统不包含对电流、电压的正、负相序分解过程,提高了系统的响应速度。提出的控制系统能够在电压单相30%跌落条件下,有效消除整流器输入无功功率及输出有功功率的2倍频波动,维持直流母线电压稳定和单位功率因数运行。与输入功率谐振补偿策略进行的仿真与实验研究对比证明了所提控制策略的可行性和有效性。     

不平衡电网电压条件下PWM整流器功率谐振补偿控制策略

针对电网电压不平衡时脉宽调制型整流器功率波动的问题,建立不平衡电网电压下整流器在同步旋转坐标系中的数学模型,提出一种功率谐振补偿控制策略。该策略在传统电网电压定向矢量控制方法中增加功率脉动补偿环节,补偿环节采用在两相同步旋转坐标系中实施的比例谐振(proportional resonant,PR)功率控制方案。控制系统运行时无需对不平衡电流和电压进行正、负相序分解,并可同时抑制整流器输出的有功和无功功率波动,改善系统动态和稳态性能。仿真与实验结果证明了控制策略的正确性和有效性。     

不平衡电网下并网逆变器功率模型预测控制

当电网电压不平衡时,并网逆变器侧有功/无功功率波动、并网电流谐波显著增加。为解决该问题,提出一种新型的模型预测功率直接控制策略MPDPC(model predictive direct power control)。在该控制策略中,采用电网电流、电网电压及其1/4周期延迟信号和电容电压差搭建功率模型;然后选择功率模型预测控制中最优的开关状态,有效地消除了逆变器输出有功功率2倍频脉动,电流谐波,实现给定有功功率和无功功率的精确跟踪。仿真和实验结果表明,该方法能消除电流谐波,实现三相电流基本平衡。     

电网不对称故障下双馈风力发电机组穿越控制的研究

在研究电网电压不对称对双馈感应发电机（DFIG）影响以及DFIG正、负序数学模型的基础上,分析了电网电压不对称条件下DFIG定子输出有功、无功功率和发电机电磁转矩的组成。针对电网电压不对称时负序电流对定子侧有功功率、无功功率、电磁转矩和直流侧电压的影响,提出电流正序分量跟踪控制策略,并在转子侧和网侧变换器的控制中对电网电压的正、负序分量分别处理。转子侧变流器采用正序电流跟踪的滞环控制,实现了电流的无差跟踪。网侧逆变器控制内环采用电流前馈控制,并控制负序电流为零,外环采用电压环稳定直流电压。仿真结果表明,在电网不对称故障时,这种控制策略可以消除负序电流对定子侧有功功率、无功功率、电磁转矩和直流侧电压的影响,实现不对称故障穿越。     

电网不对称故障下双馈风力发电机组穿越控制的研究

在研究电网电压不对称对双馈感应发电机( DFIG)影响以及DFIG正、负序数学模型的基础上,分析了电网电压不对称条件下DFIG定子输出有功、无功功率和发电机电磁转矩的组成.针对电网电压不对称时负序电流对定子侧有功功率、无功功率、电磁转矩和直流侧电压的影响,提出电流正序分量跟踪控制策略,并在转子侧和网侧变换器的控制中对电网电压的正、负序分量分别处理.转子侧变流器采用正序电流跟踪的滞环控制,实现了电流的无差跟踪.网侧逆变器控制内环采用电流前馈控制,并控制负序电流为零,外环采用电压环稳定直流电压,仿真结果表明,在电网不对称故障时,这种控制策略可以消除负序电流对定子侧有功功率、无功功率、电磁转矩和直流侧电压的影响,实现不对称故障穿越.     

DFIG的SVM-IPC与SVM-DPC比较

为比较间接功率控制(indirect power control,IPC)和直接功率控制(direct power control,DPC)的控制特点,提出了双馈感应发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)的间接功率控制(IPC)和直接功率控制(DPC)策略.首先提出采用空间矢量调制(space vector modulation,SVM)的SVM-IPC策略,该策略通过对转子电流的直接控制间接实现对定子有功和无功功率的解耦控制;其次提出基于SVM的SVM-DPC策略,该策略不通过电流控制环节,直接实现定子有功功率和无功功率的解耦控制.分析结果表明,SVM-IPC具有良好的稳态性能,但动态响应能力取决于PI参数的优化程度;SVM-DPC不仅稳态性能好,而且具有快速的动态响应能力.实验结果验证了提出策略的可行性和正确性.     

基于改进控制策略与动态无功支撑相结合的高电压穿越方法研究

针对双馈风力发电机高电压穿越问题,利用Laplace变换对电网电压骤升时电磁暂态过渡过程进行分析,得出定子电流不仅含有直流分量,还包含有工频交流成分,并通过仿真频谱验证了理论分析的正确性。不同于常规研究中只在转子电压方程考虑定子磁链的动态变化,而忽略了其对功率外环的影响,分析了定子磁链动态变化对有功、无功解耦的影响,在此基础上对功率外环进行传统矢量控制策略的改进。此外,考虑并网规范对机组无功电流支撑的要求,控制换流器输出与电网电压骤升幅度相匹配的无功电流,帮助故障电网快速恢复。仿真结果表明,该方案不仅能够保证电网电压骤升时双馈机组不脱网运行,而且也满足并网规范对机组无功电流输出的要求,实现高电压穿越。     

兆瓦级变速恒频风力发电机组控制系统

基于定子磁链定向的双馈电机控制理论，采用双PWM变换器结构，完成了兆瓦级变速恒频双馈风力发电机组的控制系统。其网侧变换器采用电压电流双闭环控制策略，转子侧变换器并网前采用转子电流开环控制策略，并网后采用有功、无功电流闭环解耦控制策略。该系统完成了亚同步、超同步运行时的系统满载实验以及模拟风速变化情况时系统有功、无功功率解耦控制的实验。实验结果验证了控制系统的可行性。     

基于瞬时无功理论的并联型有源滤波器恒功率控制

根据瞬时功率理论,研究了并联型有源滤波器的工作机制,通过实现逆变器有功功率和无功功率的解耦,提出了并联型有源滤波器恒功率控制策略。该控制策略通过分离出待补偿的功率分量,然后计算出其与逆变器实际功率的误差,根据误差生成逆变器参考电压,采用空间矢量调制算法对功率进出补偿,实现系统的恒功率控制。该策略可以有效抑制系统交流侧谐波电流,补偿无功功率,稳定输出的有功功率,改善系统稳态性能。最后,通过Maflab/Simulink对该控制策略进行仿真验证,结果证明了该策略的正确性和有效性。     

基于直接功率控制的定子双绕组感应发电机系统电压调节技术

分析了定子双绕组感应发电机(dual stator-winding induction generator,DWIG)系统电压控制机理,并由此揭示了控制绕组瞬时功率对系统电压的影响,在此基础上提出了DWIG发电系统的直接功率控制策略,即根据控制绕组端电压所在的扇区和功率滞环比较器的输出,选取优化开关表中合适的电压矢量,以对控制侧瞬时功率实施直接控制。该控制结构由控制绕组指令功率生成、控制绕组瞬时功率计算、功率滞环及优化开关表等模块组成,该文对其进行了详细分析。在一台18 kW原理样机系统上的试验结果证明了该控制策略的有效性。     

不对称电压跌落下分布式新能源多目标主动控制策略研究

在电网电压不平衡跌落下,分布式新能源面临多控制目标缺乏协调、控制策略复杂等问题,严重情况下导致切机,影响电网稳定运行。对此,充分考虑电压跌落场景,提出了一种不对称电压跌落下新能源多目标主动控制策略。首先,充分考虑电网阻抗对于电压的影响,建立了不对称电压跌落下的逆变器正负序电压支撑方程,实现了对相电压的灵活控制。其次,提出了不对称电压跌落下多个新能源控制目标,并建立了基于正负序有功和无功电流的控制目标方程。在此基础上,深入分析多控制目标相互制约机理,并根据电压跌落程度优化控制目标,构建不同场景下的目标函数与约束条件。最后,利用Fmincon优化算法,实现并网逆变器在不对称电压跌落下的多目标优化控制。利用Matlab/Simulink仿真平台,验证了该方法在不同电压跌落场景下的有效性。     

交流励磁变速恒频双馈型异步发电机的稳态功率关系

在交流励磁变速恒频发电应用中,双馈型异步发电机(DFIG)的控制对象是定子有功、无功功率,控制变量是转子电压、电流.采用DFIG等效电路,推导基于DFIG控制对象的转子电压、电流计算方法,将转子电压、电流分解为励磁分量、有功分量及无功分量,揭示了DFIG控制对象与控制变量之间的内在联系;研究定、转子的有功、无功功率关系,重点对不同运行条件下DFIG无功功率特性进行探讨,分析DFIG转子无功功率和定子无功功率以及转差之间的关系.     

不平衡电压下双馈变速风电机组的控制策略

提出了不平衡电网电压下双馈发电机的控制策略,并建立了双馈发电机在正、反旋转坐标系下的数学模型。在此基础上推导和分析了电网电压不平衡条件下双馈发电机输出的瞬时有功、无功功率的组成。提出了4种可供选择的不平衡电压控制方案,并给出了不同控制目标下转子的正、负序电流目标值的计算原则。通过MATLAB/SIMULINK仿真验证了控制方案的有效性。