基于矩阵变换器双馈风力发电系统矢量解耦控制

本文结合矩阵变换器、双馈感应电机(DFIG)风力发电系统的优点,导出了双馈电机风力发电系统在同步旋转dq坐标轴下的矢量控制数学模型;针对常规矢量控制中存在电流耦合情况,设计一种新型、简易的电流前馈解耦控制方案.在此基础上,建立基于矩阵变换器交流励磁磁场定向电流解耦矢量控制策略.MATLAB仿真结果表明,当有功、无功功率变化时,电流解耦控制具有良好动态性能.本文设计了11kW风力发电试验装置并进行离、并网实验,当双馈电机处于亚同步、超同步状态时,双馈电机定子电压和频率均能保持稳定,实现变速恒频运行.实验结果表明,基于矩阵变换器交流励磁双馈风力发电系统是可行的,并具有一定的实用价值.     

双馈式变速恒频风力发电机的交流励磁控制

双馈电机变速恒频(VSCF)风力发电系统,是通过调节转子绕组励磁电流的频率、幅值、相位和相序来实现变速恒频控制的.本文在分析双馈电机运行原理和励磁控制方法的基础上,设计和构建了基于80C196MC单片机的VSCF双馈风力发电机的励磁控制试验系统,对变速恒频控制、恒压控制、并网控制以及亚同步速、同步速和超同步速三种不同运行状态之间的动态转换控制技术,进行了试验研究,为MW级变速恒频双馈风力发电机励磁控制系统的设计奠定了基础.     

内模控制的并网型双馈电机风力发电系统

交流励磁双馈式风电系统已成为变速恒频风力发电的主流。为提高存在较大扰动时系统的性能,在推导了发电机惯例下双馈电机的动态数学模型后提出用S函数描述双馈电机的数学模型,开发了基于状态方程的双馈电机空载运行和发电运行的子系统模型,设计了用内模控制策略实现转子电流内环和转速外环的控制,并通过基于定子磁链定向的解耦控制实现了有功和无功功率的解耦,然后在Matlab/Simulink环境下建立了完备的并网运行变速恒频双馈风力发电系统模型。针对850kW系统在转速变化和大电网扰动下的响应特性进行的仿真研究结果显示,提出的双馈式风电系统模型具有较好的控制性能和较快的动态响应速度。     

双脉宽调制变换器励磁的变速恒频风电系统

采用双脉宽调制(PWM)变换器作为双馈感应发电机(DFIG)变速恒频风力发电系统的励磁电源,分析了变换器数学模型及系统的控制策略.网侧变换器采用电网电压定向控制策略,目的是保持直流母线电压稳定和网侧单位功率因数运行,实现能量的双向流动;转子侧变换器采用定子磁链定向控制策略,以实现最大风能捕获和定子无功功率的调节.利用MATLAB软件建立了仿真模型.仿真结果表明,网侧在整流和逆变状态都能实现单位功率因数运行;双馈电机转速能快速跟踪风速变化;电机在亚同步、同步、超同步三种状态运行时,转子电流频率满足变速恒频运行条件;同时实现了定子无功功率的独立调节.     

变速恒频双馈风力发电机励磁控制技术研究

双馈电机变速恒频(VSCF)风力发电系统，是通过调节转子绕组励磁电流的频率、幅值、相位和相序来实现变速恒频控制的。该文在分析双馈电机运行原理和励磁控制方法的基础上，设计和构建了基于80C196MC单片机的VSCF双馈风力发电机的励磁控制试验系统。对变速恒频控制、恒压控制、并网控制以及亚同步速、同步速和超同步速三种不同运行状态之间的动态转换控制技术，进行了试验研究，为兆瓦级变速恒频双馈风力发电机励磁控制系统的设计奠定了基础。     

基于PSCAD/EMTDC的双馈式风力发电机建模与仿真分析

在交流励磁双馈发电机的数学模型基础上,详细分析了交流励磁双馈发电系统在PSCAD/EMTDC软件环境下的建模方法,包括风力机模型、网侧换流器模型、机侧换流器模型及其控制系统模型.搭建了双馈式变速恒频风力发电系统的电磁暂态模型,并对双馈风力发电机组整体模型进行了联调仿真分析,实现了最大风能捕获,有功功率和无功功率的解耦控制以及变速恒频运行的控制目标.     

变速恒频双馈风力发电功率偏差控制技术研究

变速恒频双馈风力发电系统是通过调节转子绕组励磁电流的频率、幅值、相位和相序来实现变速恒频控制的.在分析交流励磁变速恒频双馈发电原理及双馈电机数学模型的基础上,阐述了一种新颖的基于定子磁场定向的变速恒频双馈风力发电系统功率偏差控制策略,并在实验室3 kW变速恒频双馈风力发电系统模拟系统上进行了实验研究,实验结果表明了该算法的有效性.     

基于S函数的变速恒频双馈风力发电系统建模研究

在交流励磁双馈电机两相同步旋转坐标系的数学模型基础上,利用定子磁场定向控制策略,用Matlab/Simulink仿真软件编写了双馈电机在空载运行和发电运行两个阶段的S函数模型程序,再将这两个阶段的模型整合在一起构建了变速恒频双馈风力发电系统空载并网切入及发电运行的仿真模型,最后在给定风况下进行了仿真,并得到了良好的仿真...     

基于S函数的变速恒频双馈风力发电系统建模研究

该文在交流励磁双馈电机两相同步旋转坐标系的数学模型基础上,利用定子磁场定向控制策略,用Matlab/Simulink仿真软件编写了双馈电机在空载运行和发电运行两个阶段的S函数模型程序,再将这两个阶段的模型整合在一起构建了变速恒频双馈风力发电系统空载并网切入及发电运行的仿真模型,最后在给定风况下进行了仿真,并得到了良好的仿真结果,验证了系统的可靠性。     

变速恒频双馈风力发电机的励磁控制系统设计及试验研究

双馈电机变速恒频风力发电系统是通过调节转子绕组励磁电流的频率、幅值、相位和相序来实现变速恒频控制的.分析了双馈电机工作原理和数学模型,并设计了基于TMS32OF2812DSP的变速恒频双馈风力发电机的励磁控制试验系统.对电机的并网控制以及电机的自并励启动进行了试验研究,为变速恒频双馈风力发电机励磁控制策略的设计奠定了基础.     

交流励磁变速恒频风力发电机空载并网研究

随着风电机组单机容量的不断增大,发电机并网时的电流冲击已不能忽视,必须对并网控制技术进行深入研究.此处探讨了交流励磁变速恒频(AC-excited Variable-speed Constant-frequency,简称AEVSCF)风力发电系统的运行原理,研究了AEVSCF风力发电机与电网间的连接特性,即可通过励磁控...     

双馈变速恒频风力发电空载并网控制策略

传统的风力发电并网方式主要有直接并网和降压并网,在并网瞬间会产生很大的冲击电流.根据交流励磁变速恒频风力发电的运行特点,将矢量控制的电网电压定向技术应用于双馈发电机的并网发电上,提出一种基于电网电压定向的双馈变速恒频风力发电空载并网控制策略,即在定子开路条件下,根据电网电压和电机转速来调节转子的励磁电流,在变速条件下实现几乎无冲击电流并网和输出有功、无功功率的解耦控制,建立了交流励磁发电机空载并网及稳态运行控制模型.仿真和实验结果表明,本文所提出的空载并网方式是变速恒频风力发电的一种较理想的并网方式.     

变速恒频双馈风力发电运行综合控制策略

根据交流励磁变速恒频风力发电的运行特点,将矢量控制的电网电压定向技术应用在双馈电机的并网发电上,提出了一种基于电网电压定向的变速恒频双馈风力发电运行综合控制策略,实现了与定子磁链定向矢量控制相同的功能,且省去了定子磁链观测器,简化了算法。建立了变速恒频风力发电柔性并网、稳态运行和电网波动情况下不脱网运行的控制模型,实现了宽范围变速条件下无冲击电流并网、输出功率的解耦控制和最大功率点跟踪。在变速恒频并网发电系统中,发电机与电网之间是一种柔性连接关系,仿真和实验结果证明了控制策略的正确性与有效性。     

变速恒频双馈风力发电机组的空载并网技术

传统的风力发电机组直接并网和降压并网都会在并网瞬间产生很大的冲击电流,基于定子磁链定向的双馈发电机组空载并网,由于并网前定子磁链的检测不准确也会对电网造成冲击.根据变速恒频双馈风力发电机组的运行特点,通过对其数学模型的分析,建立了双馈异步发电机的空载数学模型,研究了其基于电网电压定向的空载并网控制策略,避免了由于定子磁链检测不准确造成的电网冲击.试验结果表明,该控制策略可以实现大容量风电机组的无冲击软并网,是一种理想的风电机组并网方式.     

基于最佳功率给定的最大风能追踪控制策略

采用双馈异步发电机(DFIG)的交流励磁发电技术不但能在变速情况下实现恒频发电,更能通过对DFIG输出有功、无功功率的解耦控制,实现最大风能的追踪.为能在不检测风速的条件下实现最大风能的捕获,提出了基于参考功率优化计算模型的最大风能追踪控制策略,其本质是通过控制DFIG的输出有功功率来间接控制风电机组转速以追踪风力机最佳功率曲线.在此基础上,建立了基于矢量变换控制技术的完整的变速恒频(VSCF)风力发电控制系统.仿真和实验结果验证了该最大风能追踪控制策略的可行性、有功与无功解耦控制的有效性及工程应用的现实性.     

双馈异步风力发电机组运行特性仿真分析

在分析双馈异步风力发电机组整体模型结构的基础上,引入了交流励磁变速恒频风力发电系统中基于定子磁链定向和定子电压定向的矢量变换控制技术,针对双馈风力发电机的变速恒频、最大风能捕获和有功无功解耦运行的需求,建立基于PSCAD/EMTDC软件的双馈异步风力发电机组仿真模型.仿真结果验证了模型在实现追踪最大风能的变化和有功、无功解耦控制功能上的有效性.