大功率直驱风机并网技术的研究

直驱型风力发电系统主要由风力机、永磁同步发电机、电力电子变流系统以及控制系统等模块组成。变流器可以使发电机发出的能量更好并网,因此在直驱风力发电系统中占据重要地位。针对变流器主电路的设计进行了研究,首先,分别对机侧滤波器和网侧滤波器进行设计和计算,其次,选择传统的加Y电容的方法来抑制共模电压。最后,利用M ATLAB软件并结合傅里叶FFT加以分析,仿真结果中频率2 k Hz为谐波存在频率段,此频率段满足风机并网的技术条件,验证了设计方案的可行性。     

直驱式风力发电系统全功率并网变流器拓扑结构研究

在主流的变速恒频风力发电机组中,由于直驱式风机具有结构简单、效率高、维护费用低、并网控制灵活以及优良的低电压穿越性能等优势,所以愈加受到关注.对比分析了目前直驱式变速恒频风力发电系统全功率并网变流器主电路拓扑结构,并得出了结论,双PWM变流器具有较广泛的应用价值.     

多电平变流器多载波PWM技术的研究

为了对多载波脉宽调制(PWM)技术的谐波特性进行定量的数学分析,通过双重傅立叶变换得到分别采用三种多载波PWM方案的多电平变流器输出电压的傅立叶级数.从谐波品质角度比较了各种方案的优劣,确定了在不同场合下多电平变流器最佳的调制方案.第三种方案的低次谐波含量最低,最适合于单相多电平变流器.在三相平衡无中线系统中,由于载波谐波不产生电流,第三种方案的总谐波失真度最低,因而最为合适.理论分析的结果得到了仿真实验的验证.     

级联多电平逆变器在STATCOM的应用研究

随着多电平变换器在高压大功率方面的广泛应用,针对目前静态同步补偿器(STATCOM)存在的问题,提出了将级联多电平逆变器作为STATCOM的主拓扑,运用相移SPWM(PSSPWM)进行调制的解决方案,该方案既能省去庞大笨重的变压器,减小功耗;还可以成倍提高等效载波频率,降低输出谐波含量.文章详细阐述了其工作原理和控制方法,并通过MATLAB仿真实验验证了方案的可行性.     

基于MATLAB的多电平高压变频器的仿真研究

级联式多电平变频器具有输出波形好、谐波含量低、无需滤波器等特点.在介绍级联式多电平变频器工作原理的基础上,对多载波控制算法进行了分析和研究.为了降低系统的研发成本和加快系统研发进程,使用MATLAB软件进行系统建模与控制算法的仿真.结果表明,级联式变频器能够有效抑制电压变化率和共模电压.且谐波含量低.仿真结果与理论分析一致,验证了MATLAB软件应用于多电平变频器系统分析的可行性,为研究分析级联式变频器提供一条新途径.     

一种提高风力发电系统稳定的方法研究

提出了两种级联多电平逆变器拓扑结构,第一种是混合级联逆变器,第二种是基于二极管钳位型的级联逆变器。在载波移相SPWM技术的基础上,利用MATLAB/SIMULINK对两种级联逆变系统进行建模及仿真。结果表明:混合级联逆变器和二极管钳位型的级联逆变器在输入较低的du/dt和较高的等效开关频率时,都可以输出高电压低THD的波形,在风力发电系统有很好的应用前景。     

基于SPS-SPWM的独立电源级联型多电平变换器研究

为避免SPS-SPWM逆变模块多重化需要笨重昂贵的叠加变压器，使高压大功率变换器频谱特性更加优化．提出了一种采用SPS-SPWM模式的独立电源级联型多电平变换器．阐述了工作原理，调制载波方法，分析了频谱特性，并给出了仿真结果．     

直驱式永磁同步风电机组的风电场等值建模

通过对直驱式风电机组运行状态的分析可知:在风电场中,桨距角大于0的机组运行于额定工作点,而其余风电机组的运行点可由电磁转矩、发电机转速这两个状态变量反映。由此,提出了一种以风电机组具有相同或相近运行点为分群原则的风电场等值建模方法:首先将桨距角大于0的机组归为一组,再以电磁转矩、发电机转速作为分群指标利用K-means聚类算法进行分群计算,最后采用容量加权法计算分群后等值机组的参数并考虑了风电场内集电系统的影响。为了进行对比分析,在Matlab/Simulink平台上搭建了风电场的详细模型、以状态变量分群的等效模型及以风速分群的等效模型,仿真结果验证了所提出的建模方法能更准确地反映风电场在风速波动及电网故障情况下的动态特性。     

60°坐标系下新型模块化多电平变流器空间矢量脉宽调制的简化通用算法

对任意电平逆变器在60°坐标系下的空间矢量脉宽调制通用算法进行研究;并在此基础上推导出了多电平与两电平电压矢量之间的作用时间矩阵;为了减小输出电压波形畸变率,降低开关的损耗,对冗余电压矢量的选择方法和最优合成顺序进行了确定,最后,在PSIM中搭建了模块化多电平的仿真模型,并将基于60°坐标系的空间矢量调制算法用程序实现,证明该简化算法的通用性和正确性,仿真实验也证明随着电平数的增加,输出线电压波形越接近正弦波.     

自同步型直驱风电机组暂态稳定分析

随着大规模风电的接入,电网面临系统变弱及调频能力变差的问题.直驱风电机组采用自同步控制,在有效提升设备自身的小扰动稳定性和对电网的支撑能力的同时也带来了复杂的暂态稳定问题.为此,针对2种典型的控制结构（功率自同步和直流电压自同步）分别建立风机系统暂态模型,揭示机侧动态及直流电容动态对暂态特性的影响.针对功率自同步型风电机组,分析频率跌落下风机系统的同步失稳风险;结果表明,机侧动态会降低风机系统在电压跌落下的稳定裕度.针对直流电压自同步型风电机组,揭示暂态下直流电容动态导致的直流电压崩溃失稳风险.总结对比储能和风电机组的暂态特性差异,讨论直驱风电机组的暂态控制设计思路.基于Matlab/Simulink的时域仿真模型验证理论分析的正确性及控制的有效性.     

直驱式风力发电系统并网变流器研究

直驱永磁风力发电系统中,变流器是将发电机所发的电能输送至电网的设备.建立了永磁直驱风力发电系统并网变流器数学模型,在同步旋转坐标系下,将输入功率因数改善到单位功因.同时,在三相全桥全控型直流-交流变流器电网并网下,提出了交-直轴电流闭回路控制,使永磁式同步发电机向电网提供电能.利用MATLAB/Simulink建模仿真,仿真表明设计的交-直轴电流闭回路控制,发电机能向电网稳定输送功率,其并网电流和电网电压同相位,并实现单位功率因数传递电能,验证了控制系统的可行性与有效性.     

泵站电机双馈调速控制系统设计

针对农用电力排灌站电力调速改造问题,讨论了双馈调速实施方案,提出了采用交交变频实现超／低同步调速的一种控制方法,给出了以高性能16位音片机为核心的双馈调速控制系统硬件设计。     

双馈异步风力发电系统Crowbar保护研究

目前,基于双馈异步发电机（DFIG）的风力发电系统,已被当前的风电工业界所广泛接受。为了满足新的入网规程的要求,必须对电网电压跌落期间双馈异步发电机的低电压穿越能力进行研究。本文首先分析了电网电压跌落的情况下DFIG的瞬态特性．继而总结、评价了Crowbar保护电路的两种类型,最后指出了影响Crowbar电路保护效果的因素,以期对双馈异步风电系统的低电压保护方案的选择和实现做进一步的探索和研究。     

永磁直驱风力发电功率滑模控制器的研究

永磁直驱风力发电机具有多变量、非线性及强耦合的特点,系统参数变化较大直接影响系统的控制性能。基于此,设计了一种功率滑模控制器,并在直驱电机数学模型的基础上,设计出直驱发电变流控制系统,将此滑模控制器应用于该系统的机侧控制。控制器根据系统当前的状态采用滞环函数使系统精确的在给定滑动模态轨迹中运动,其设计过程与对象参数及扰动无关,因此,该系统具有良好的抗干扰能力,并能有效解决高频率切换带来的抖振效应。在搭建的8极5kW直驱发电机的Matlab/Simulink仿真模型中,对系统输出的电压、电流、功率控制进行了仿真分析,其结果表明,系统并网冲击小、功率跟踪精度高,表现出良好的动态性、稳定性和鲁棒性       

含风电的节能发电调度研究

随着大规模风电并网,风电资源的随机性及不确定性给电力系统节能发电调度带来了新问题。为适应上述电力系统新情况,更好地实现电力系统的节能减排,本文基于多目标粒子群算法,对含风电的节能发电调度进行研究。以火电机组总能耗最小和CO2排放量最小为共同目标函数,建立含风电的多目标节能发电调度模型,利用多目标粒子群算法进行模型求解,并引入半可行域的概念进行约束条件的处理。同时以1个含有10台火电机组和1个风电场的系统为算例进行验证。结果表明,多目标优化方案与以火电总能耗最小为目标的方案相比,CO2排放量减少8.16%,火电总能耗仅增加4.73%,与以CO2排放量最小为目标的方案相比,火电总能耗减少7.39%,CO2排放量仅增加1.73%。该方案实现了节省资源及降低排放的目的,对电力系统节能减排具有参考价值。     

风力发电中网侧变流器控制系统研究

根据网侧变流器运行原理,基于PSIM设计了双闭环控制系统。文中建立了控制系统模型,并介绍了PI调节器的设计和三相锁相环的实现。电网电压定向矢量控制实现了有功无功的独立控制,仿真结果表明,直流电压稳定,网侧输出电流谐波小,可单位功率因数运行,响应速度快。     

单相并网风力发电系统的仿真研究

针对高效的单相并网风力发电系统进行的仿真研究,其中整流、升压部分采用功率因数校正技术,逆变并网部分采用锁相技术实现回馈电流控制,同时采用Matlab/Simulink仿真软件建立了单相并网风力发电系统的仿真模型,并对整流、升压部分和逆变并网部分进行了仿真研究.仿真结果表明,并网回馈电流可以很好地跟踪电网电压的频率和相位.     

基于风-网互补供电试验的风力机模拟研究

以抽油机离网风电-网电互补供电试验系统中的风力机为研究对象,根据风力机的运行特性,运用相似理论得到了模型试验中与风力机相似应满足的条件.计算了与某实际风力机在对应工况下相似的模型风力机的相关参数.在此基础上,建立一个由变频器拖动电机组成的试验模型来模拟风力机的运行,保证了试验模型具有实际意义.     

直驱风力发电控制系统的研究

对直驱永磁同步发电机的最大功率追踪算法进行了仿真研究,依据灰色理论,利用动态GM(1,1)模型进行预测,当预测达到最大功率点附近时,以实测数据为基础,用最小二乘法进行拟合,计算出最大功率点,并给出其与实际最大功率点的相对误差,以及不同风速下相对误差的变化趋势.使用Matlab仿真结果验证了该控制方案能很好地跟踪风力发电机输出最大功率点,具有风能利用效率高和工作稳定可靠的优点.