不平衡电网电压下并网型双馈感应发电机励磁控制策略

通过坐标变换推导出双馈感应发电机在正、负序坐标系下的电压方程和磁链方程,建立了正、负序坐标系下基于定子正、负序磁链定向的并网型双馈感应发电机数学模型.分别给出负序控制系统4类不同控制目标时转子负序电流指令值,得到适应于电网电压不平衡的双馈感应发电机在正、负序坐标下的励磁矢量控制策略.     

双馈风力发电机组的动态模型仿真

为满足在电网发生故障时风电机组需保持与电网连接并向系统不间断供电的要求,提出了双馈风力发电机的动态模型、变流器模型、变流器保护及电网模型,以研究双馈风力发电机的暂态特性.以1.5.MW SUT1500双馈风力发电机为原型,由一个无穷大电源等效电网模型,变流器模型采用定子磁链的定向电流矢量控制方法,利用PSCAD软件对双馈电机的暂态特性进行仿真.仿真结果表明,矢量控制能够实现双馈电机的有功、无功解耦,并可改善系统的低压穿越能力.     

不对称故障相位跳变和波形点对DFIG转子电压的影响

研究电网故障引起的电压暂降幅值、相位跳变、波形点等多维特征对双馈感应发电机的影响,是完善和提升DFIG低电压穿越能力的重要内容。首先,结合电网不对称故障引起的电压暂降幅值、PAJ、POW等多维特征,推导计及PAJ和POW的DFIG定子磁链、转子电压解析式,并运用磁链和电压空间分析法,分析不对称故障中PAJ和POW对DFIG故障特性的影响机理;其次,结合磁链和电压矢量轨迹特征,以及PAJ和POW影响DFIG转子电压的规律,推导计及PAJ时导致最大转子电压峰值的POW表达式,并以1.5 MW DFIG为例进行仿真,验证上述分析的正确性。最后,根据导致DFIG转子电压峰值增幅最严重的电压暂降多维组合特征,提出完善DFIG低电压穿越能力测试标准的建议。     

双馈感应发电机定子绕组匝间短路时电磁特征

双馈感应发电机逐渐成为风力发电机的主流机型,其容量越来越大。绕组匝间短路是双馈感应发电机常见的故障之一,为了研究电机定子匝间短路故障时的电磁特征,基于有限元和多回路理论建立了电机的数学模型;采用该模型计算了一台5.5 k W感应电机定子绕组匝间短路时的定转子电流以及电磁场,得到了电机正常与故障两种情况下的磁场分布以及定转子电流的波形。通过对比分析健康电机与故障电机的磁场以及定转子电流,得出了双馈感应发电机定子绕组匝间短路时的故障特征:定子绕组匝间短路使得气隙磁场中出现了分数次以及偶数次谐波,定子三相电流不再对称,三相电流的幅值均有增加,故障所在相的电流增幅最大,且故障相与其超前相的相位角随着故障程度加深而变大且大于120°。     

基于直接转矩控制的双馈感应电机速度及无功控制

基于直接转矩控制原理,给出了双馈感应电机一个新的转子速度与定子侧无功控制策略。通过适当选择转子侧电压矢量,即可通过转矩内环和转子磁链幅值内环达到速度与无功控制。所研究的系统当其用于拖动场合可提高用户端功率因数,用于风力发电场合在进行最大风能跟踪的同时可参与电网无功调节。对一个由15 kW双馈感应电机构成的系统进行了仿真实验,结果显现本策略在速度与无功指令值及定、转子电阻变化时所具有的有效性和鲁棒性。     

感应电机定子绕组故障仿真模型研究

把感应电机定子侧绕组的每一个并联分支看成是一个支路,转子侧等效为d轴和q轴两个相互垂直的绕组,建立了基于绕组并联支路的感应电机磁链方程和电压方程.根据故障后支路的电压方程和磁链方程得出了各种绕组短路故障的等效模拟电路;对于绕组断线故障,可令该绕组的阻抗为一个相当大的数来模拟,最后用一个45 kW的电机参数进行仿真.     

大型风力发电机在电网电压扰动下的特性

风力发电机并网后常常受到弱电网电压扰动的影响,甚至造成风机脱网使电网震荡加剧.为了避免此种情况的发生,通过分析在电网电压扰动情况下的变速恒频（VSCF）双馈感应（DFIG）风力发电机组运行特点,建立了风力发电机组模型,将一种改进的基于发电机定子磁链的定向矢量控制策略移植到风力发电机不间断运行控制中,对风力发电机组转子侧PWM输出电流和直流母线电压进行控制,从而达到风机稳定运行的目的利用Matlab/Simulink软件进行仿真,结果表明,该系统在电网波动时能够较好地抑制电网电压对转子电流和直流母线电压的影响.     

风电故障穿越能力提升方法

双馈感应发电机是并网型风电的主要机型,在高渗透率情况下,其故障穿越能力直接影响整个电力系统的安全运行。由于双馈感应电机(DFIG)定子侧直接接入电网,转子侧通过背靠背电力电子变换器接入电网,DFIG对电网故障引起的电压暂降事件非常敏感。为了提高DFIG的故障穿越(FRT)能力,提出一种在DFIG机端装设谐振型固态限流器(RBFCL)的故障穿越能力提升方案,在研究谐振型桥式故障限流器基本原理的基础上,制定故障限流器的控制策略。通过MATLAB/Simulink三相故障仿真,证明DFIG机端装设谐振型固态限流器,提升风电故障穿越能力措施的正确性和可行性。     

双馈发电机及其控制系统建模与仿真

运用定子磁场定向矢量控制的分析方法，分别建立了双馈发电机和转子励磁控制系统的数学模型，并通过定转子电压相位角φ₁₂将两者联系起来，推导出双馈发电机及其控制系统的一体化矢量控制模型.该模型不仅反映了双馈发电机的参数、励磁控制系统硬件结构和转子励磁控制参数，而且从理论上揭示了双馈发电机兼有感应电机和同步电机的运行特点以及应用于变速恒频发电系统中的技术优势.仿真结果表明所建立数学模型的正确性及双馈发电机具有良好的功率控制特性.     

基于磁链优化模型的感应电机转子时间常数辨识

感应电机转子时间常数受温度、磁饱和等因素的影响,导致矢量控制系统中转子磁场定向出现偏差,进而使感应电机的输出转矩发生振荡。为此提出了一种基于磁链优化模型的感应电机转子时间常数在线辨识方法,以定子电流和定子磁链的点乘作为设定物理量来构造一个模型参考自适应系统,并对未考虑直流偏量影响的定子磁链观测器进行改进。最后,在Matlab平台对该方法进行仿真研究,结果证明了该方法的有效性。     

提高DFIG低电压穿越能力的改进控制策略

双馈感应发电机(doubly fed induction generator, DFIG)并网处发生短路故障时,基于传统crowbar技术的DFIG低电压穿越能力较低,须从电网吸收大量的无功功率,机端电压难以恢复。针对这一技术弊端,提出一种改进的综合控制策略:首先在原有crowbar技术的基础上引入直流卸荷电路(DC-chopper),在故障时能够抑制直流母线过电压和转子侧过电流;其次在转子侧变换器引入一个定子励磁电流的微分补偿项控制,以提升机组系统轴系机械应力。当电网发生严重故障时,改进的网侧变换器控制策略可将正常运行模式切换到无功支撑模式,从而补偿系统所需无功并为电网提供部分的无功功率。在PSCAD/EMTDC平台搭建DFIG并网的仿真模型,其仿真结果表明,在不同电压跌落程度下,提出的控制策略均能提高DFIG的低电压穿越能力。     

永磁同步电机直接交轴磁链控制

隐极式永磁同步电机转矩中定子磁链幅值和转矩角均为可控变量,两者的共同作用效果即为交轴磁链.以定子绕组星形连接的永磁同步电机为例,提出了一种通过控制交轴磁链实现对电机转矩直接控制的方法.该方法直接根据转矩控制要求选择优化的电压矢量实现对电机交轴磁链的控制,不要求保持定子磁链幅值恒定,不需要复杂的坐标变换.仿真结果验证了理论分析的正确性和控制方法的可行性.     

采用网侧TCVR的双馈风机低电压穿越控制策略研究

随着风电并网容量的快速增加以及海上风电的发展,风电机组在故障期间的并网运行特性更加受到关注。采用了一种比较简单的双馈型风力发电机组的低电压过渡方案。在风电场变电站的低压侧安装晶闸管控制电压调节器(TCVR),当电网电压跌落时,根据电网电压下降的幅度对网侧电压进行合理补偿,提高双馈电机定子侧电压。在PSCAD/EMTDC中建立了5 MW双馈风电系统的模型,应用所提的控制方法,对风电机组在严重对称故障下的运行特性进行仿真,验证了所提方法的有效性。     

基于磁链估计的PMSM无传感器矢量控制

针对永磁同步电机的无传感器矢量控制,利用对磁链的估计,提出了一种转子位置、速度的估计方法.该方法通过测量的相电流和端电压估计电机的定子磁链,再利用定子磁链对估计位置进行校正.针对二阶多项式曲线拟合位置估计方法所存在的问题,又提出了引入锁相环结构来减小稳态估计误差.理论分析和仿真结果表明,所提出的永磁同步电机无速度传感器控制方法在低速和高速时都能精确辨识出转子的位置和速度,系统具有较好的鲁棒性和良好的动静态运行性能.     

DFIG在微电网中的电压频率协调控制策略

为了抑制双馈异步风力发电机(DFIG)因自身有功输出波动导致的微电网电压频率波动,提高其对微电网孤岛运行下电压频率支撑的能力,研究分析了DFIG有功虚拟惯量控制以及定子侧无功功率极限,提出了一种基于f-P和V-Q下垂控制的DFIG电压频率协调控制策略.在DFIG V-Q下垂控制中引入逻辑积分环节,在不额外使用补偿装置下有效抑制电压频率的持续波动,并且在微电网电压频率跌落时,能够与其他采用下垂控制的分布式电源(DG)构成对等控制策略,共同为微电网提供电压频率支撑.最后在DIgSILENT仿真软件中搭建了微电网模型,仿真结果验证了控制策略的有效性.     

双轴励磁同步发电机的动态稳定性研究

本文阐明了双轴励磁同步发电机（ｄ．ｗ．ｒ）的动态稳定性的分析方法和所得到的结论。与常规绕制转子（ｃ．ｗ．ｒ）汽轮发电机的特性相比较,ｄ．ｗ．ｒ发电机能够不改变转子磁通相对于气隙磁通的位置,满意地控制有功和无功输出。在超前功率因数运行时,从空载到满载都能达到额定定子电流,并允许电压调节器增益在较大范围内变化,从而显著地提高了动态稳定极限。因此,采用ｄ．ｗ．ｒ发电机可供系统需要的发电设备和并联电抗器数目最少,带来明显的经济效益,具有极大的研究和应用价值。     

大功率牵引交流感应电动机的混合控制方法

在低速区采用圆形磁链轨迹的间接定子量控制,通过计算定子磁链的周期变化量来获得定子电压矢量信息,从感应电动机的数学模型入手,建立交流感应电动机的磁链观测器模型,利用电磁转矩脉动理论分析间接定子量控制适宜于低速范围;在高速区采用十八边形磁链轨迹的转矩控制方法,以实现交流感应电动机全速域控制。试验结果验证了该方式的有效性。     

永磁同步电机无传感器转速和位置控制方案

根据测量和观测的定子电流、电压和磁链，提出了一种永磁同步电动机无传感器控制方案.对两相定子电压和电流进行测量和离散处理，在静止坐标系中通过计算磁链及其导数来估计转子位置和速度.转子位置角用于控制器中产生定子电流指令控制逆变器的滞环电流控制器.仿真结果证实了这种方法的可行性，该方法适合于从静止到额定转速的闭环控制，同时可消除由于积分导致的磁链漂移问题.     

基于小波变换和粗糙集的风电变流器故障诊断

为确定双馈风电机组转子侧变流器开路故障的位置,提出一种基于小波变换和粗糙集的风电变流器单相开路故障诊断方法.基于小波变换进行转子侧变流器的三相故障电流特征向量提取;基于粗糙集将获取的特征向量提取值进行离散化和属性约简处理,并将得到的最小约简决策表作为转子侧变流器单相开路故障的参考样本;通过待检测样本与参考样本的欧式距离值确定转子侧变流器的故障位置.以T2开路故障为例,对采集数据进行了小波变换与粗糙集分析,通过计算欧式距离验证了所提出的算法在进行双馈风电机组转子侧变流器开路故障诊断中的有效性.