电网短路时交流励磁风电机组网侧变换器控制策略

电网短路故障时交流励磁用双脉宽调制(PWM)变换器应提供足够的励磁电压实现交流励磁发电机的不间断运行,要求双PWM变换器直流链电压在故障时波动较小。分析并提出一种电网短路故障时交流励磁风电机组电网侧变换器的控制策略,该方案在电压跌落时仅利用电流内环控制电网侧变换器,并于电压正常时采用带前馈的双闭环电压控制策略控制电网侧变换器。通过仿真验证了所提出的方案在电网短路故障发生和切除时稳定控制直流链电压的有效性,为故障过程发电机不脱网励磁控制奠定了基础,同时该方案也能有效保护直流侧电容及提高系统的稳定性。     

发电机组静止励磁系统励磁电流基值分析

针对励磁系统建模时由于励磁电流测量误差大,引起发电机空载特性测量稳定性差,励磁电流基值整定困难的问题,本文通过对励磁电流测量位置和测量方式的分析对比,结合建模时的现场条件,提出采用直流侧分流器法,采样频率30kHz以上,时间常数0.2~0.3s滤波的方法测量励磁电流。最后,将该方法应用于630MW机组励磁电流基值整定,并利用电力系统仿真软件验证。结果表明,该方法能满足工程化应用要求。     

发电机进相试验中失磁事故分析及改进措施

湛江发电厂3号发电机励磁采用三机励磁系统,GEC-1型全数字式非线性励磁调节器。励磁系统由主励磁机输出的交流电流,经三相全波桥式接成的硅整流柜整流后供给发电机励磁,而交流主励磁机的励磁则由中频永磁副励磁机经励磁调节器的可控硅整流后供给。调节器根据发电机电压、电流互感器取得的调节信号,实现机组励磁的自动调节。发电机通过调节励磁可以在发电机出口建立电压,发电机并网后,通过调节励磁,可以维持局部电网的电压稳定,控制局部电网的充电功率。湛江电厂开展进相运行,充分利用发电机这一固有的能力,吸收系统多余的无功,维持较好的…     

励磁电流负反馈对双凸极电机调压性能的影响

电励磁双凸极发电机(Doubly Salient Electro-magnetic Generator,简称DSEMG)具有结构简单、可靠性高、控制方便等特点,可通过调节励磁电流的大小来维持输出电压恒定。传统调压器由于仅引入输出电压负反馈,稳态性能往往难以满足要求。简单介绍了DSEMG的发电原理,提出在传统调压器的基础上再引入励磁电流负反馈,通过Simulink仿真和实验验证,与传统调压方式的结果相比较,说明该调压方式有较高的调压精度,适合于DSEMG。     

电励磁双凸极发电机的三相整流换相过程分析

阐述了电励磁双凸极无刷直流发电机整流发电的工作原理,推导了电流换相时间、换相重叠角以及换相压降的解析公式,并分析了励磁电流、发电机转速以及负载性质对电流换相的影响。理论分析与实验结果表明：电励磁双凸极发电机整流发电时的换相过程由电机自感和互感引起;励磁电流大小会使工作模态发生变化;当负载和励磁电流不变时,换相时间受发电机转速影响,换相重叠角保持不变;负载为阻性与感性时,存在换相重叠,负载为容性轻载时,换相重叠现象不明显。     

一种双端混合励磁的无刷直流发电机运行特性分析

该文针对电励磁发电机功率密度低,永磁发电机调磁困难等问题,提出一种新型双端混合励磁无刷直流发电机。首先介绍双端混合励磁无刷直流发电机的结构特点和绕组设计,阐述该发电机的磁场调节原理,由于该发电机的磁场分布复杂,该文利用JMAG-Designer软件建立该发电机的三维有限元静态场和瞬态场模型,根据静态场有限元计算得到不同励磁磁动势下发电机磁通密度分布和气隙磁通密度变化曲线,通过瞬态场有限元仿真对发电机的空载特性、外特性和调节特性进行了分析,并制造了双三相10kW、DC900V实验样机,对该发电机进行了实验。实验结果验证了三维有限元仿真计算的正确性以及所提出的发电机结构的合理性,表明励磁电流可以调节发电机气隙磁通,解决高效永磁发电机电压难以调整的问题,适用于车辆的高压直流供电系统。     

直驱式混合励磁风力发电系统控制策略的研究

介绍了一种新型的基于混合励磁同步发电机的直驱式风力发电系统,提出了一种基于矢量控制的新型控制策略及其实现方法。建立了混合励磁同步发电机和风机的数学模型,通过控制混合励磁同步发电机的励磁电流来稳定三相并网逆变器的直流母线电压,通过控制混合励磁同步发电机的转速来实现最大风能跟踪。网侧变换器采用电网电压定向的矢量控制,实现了dq轴电流解耦控制。采用Matlab/Simulink工具箱,建立了该系统的仿真模型,在不同条件下进行了仿真。仿真结果表明,在风速变化时,通过调节励磁电流,在保持直流母线电压不变的同时,系统可有效地实现最大风能跟踪和逆变并网,从而验证了该控制方法不仅算法简单有效,而且便于实现。     

发电机无功摆动原因分析及对策

励磁机实际上就是直流发电机,励磁方式可分为自励和他励两种方式。一般情况下采用并激方式,原理就是利用磁极中的剩磁作用,在发电机的转动下,使励磁机的电枢绕组切割磁力线产生励磁电流,此电流加强了磁极的磁场,使励磁电压及励磁电流增加,如此循环,直至建立额定电压。     

混合励磁双凸极发电机双向励磁调压器的研制

介绍了一种并列式结构的混合励磁双凸极发电机(doubly salient hybrid excitation generator,DSHEG),阐述发电机的结构,建立相应的数学模型,并就混合励磁发电机提出一种能实现励磁电流双向控制的电压调节器,通过调节励磁电流以实现发电机的稳压输出。介绍DSHEG的3种发电方式,分析双极性控制策略调节励磁电流的工作原理和控制环参数对输出电压调节的影响;提出DSHEG的3种发电工作模式,并分析各自的特点。研制的调压器样机的发电调压试验结果表明：研制的调压器实现了双向励磁的控制,具有良好的稳态与动态调压性能,且可推广应用于其他形式的混合励磁发电机。     

直驱式混合励磁风力发电系统控制策略的研究

介绍了一种新型的基于混合励磁同步发电机的直驱式风力发电系统,提出了一种基于矢量控制的新型控制策略及其实现方法.建立了混合励磁同步发电机和风机的数学模型,通过控制混合励磁同步发电机的励磁电流来稳定三相并网逆变器的直流母线电压,通过控制混合励磁同步发电机的转速来实现最大风能跟踪.网侧变换器采用电网电压定向的矢量控制,实现了dq轴电流解耦控制.采用Matlab/Simulink工具箱,建立了该系统的仿真模型,在不同条件下进行了仿真.仿真结果表明,在风速变化时,通过调节励磁电流,在保持直流母线电压不变的同时,系统可有效地实现最大风能跟踪和逆变并网,从而验证了该控制方法不仅算法简单有效,而且便于实现.     

基于多绕组永磁发电机的大容量级联型风力发电变换器

针对大容量风电机组的中压变换问题,提出了一种基于多绕组永磁发电机的级联型变换器系统,通过模块单元级联实现中压输出,从而省去升压变压器.将模块中发电机的两个正交绕组经PFC整流后在直流母线上并联,实现发电机单位功率因数运行,并保持馈入直流母线的瞬时功率恒定.利用发电机的电枢电感作为升压电路的储能电感,减小了系统的体积和成本,导出了电感取值的适用范围.逆变侧的H桥单元级联电路采用矢量控制,独立调节注入电网的有功和无功功率.仿真和实验结果验证了该类变换器拓扑结构和控制方法的有效性.     

基于舒茨—基布逊法的双馈风机直流侧电压抑制

针对双馈风机故障期间直流侧母线过压的问题,提出一种利用舒茨—基布逊法抑制直流电压的控制方法。首先,建立双馈感应发电机网侧变流器模型,利用小信号法探究了直流侧电压不稳定的机理。在建立网侧变流器状态空间模型的基础上,利用舒茨—基布逊法构建李雅普诺夫函数,得到了基于李雅普诺夫稳定判据的网侧变流器非线性状态反馈器。仿真结果表明所提方法可在电网电压故障期间抑制直流侧电压的振荡,提高双馈风机的故障穿越能力。     

4象限H桥功率单元PWM整流器的比例-积分-谐振控制

4象限H桥级联型多电平变换器的功率单元中,由于单相H桥逆变器的输出功率中含有2倍于输出电压频率的脉动分量,如果输入级的PWM整流器采用传统的控制策略,直流母线电压也将会含有该频率的脉动。在PWM整流器电压定向控制中,使用比例-积分-谐振(PIR)调节器控制电压环和电流环,抑制了直流母线电压的脉动,在小功率平台上的实验证明了该控制策略的有效性。     

真驱永磁同步风力发电机组低电压穿越控制策略

分析直驱永磁同步风力发电机组（DDPMSG）在电网故障情况下的低电压运行特性,提出一种综合控制策略．包括通过变桨距控制实现最大风能追踪：控制发电机电磁功率以控制直流链及电网侧逆变器的功率;利用发电机侧功率控制网侧变流器的电流,实现直流链电压的稳定,以提高直驱永磁同步风力发电机组的低电压穿越能力,维持所并电网的运行稳定性。运用仿真分析软件PSCAD／EMTDC建立DDPMSG及其控制策略的仿真模型,仿真结果验证了所提策略的有效性和可行性。     

变速永磁同步发电机系统稳压控制（连载之三）磁场定向控制及有源阻尼在发电机系统中的应用

在所研究的具有强弱磁能力的变速永磁同步发电机270V直流电能系统中,应用PWM整流器及磁场定向控制技术,分析研究了直流母线纯电阻负载模型和永磁同步发电机功率平衡方程小信号模型;基于零极点消除,设计了直流母线电压PI控制器。引入有源阻尼技术,在磁场定向控制Matlab/Simulink仿真及测试平台中加以实现。结果显示,有源阻尼技术能加快直流母线电压在负载变化时的瞬态响应速度。     

Power Electronic Interface with Maximum Power Point Tracking Using Line-commutated Inverter for Grid-connected Permanent Magnet Synchronous Generator

Abstract—This article presents a simple grid interactive system that extracts maximum power from a wind-driven permanent magnet synchronous generator using an integrated cascade boost converter and a three-phase line-commutated inverter. The firing angle of the line-commutated inverter is held constant at an appropriate value that provides a constant DC-link voltage, and only DC-link current is sensed for maximum power point tracking. For wide wind variation, maximum power from the permanent magnet synchronous generator is achieved using a simple load current (DC-link current) perturb and observe maximum power point tracking technique. This is obtained by varying the duty ratio of the integrated cascade boost converter with an adaptive incremental step that varies the load on the permanent magnet synchronous generator in accordance with changing wind. Experiments have been conducted on a 3-phase, 750-W, 500-rpm laboratory size permanent magnet synchronous generator. The operation and analysis of the proposed topology with a fixed firing angle for a line-commutated inverter is presented. The results obtained from MATLAB (The MathWorks, Natick, Massachusetts, USA) simulation are verified with experimental results, and a close correlation has been found, proving the efficacy of the system.     

双PWM变频器励磁的变速恒频风电系统

采用双PWM变频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,分析了发电机的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,以保持直流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.在Matlab/Simu...     

Design and Implementation of Direct Power Control System for Brushless DC Generator in Standalone DC Applications

This paper investigates the design and implementation of direct power control (DPC) strategy for brushless DC (BLDC) generators. Since in conventional BLDC generator systems, electrical power is transferred to the DC-link through uncontrolled diode rectifiers, a great deal of energy may be lost. Moreover, in some applications where the shaft speed of the prime mover is variable, a constant DC-link voltage is essential in spite of the variations of speed and electrical load. To overcome these shortcomings, in this study, through the six-switch power converter, the output power of BLDC generator is controlled via DPC strategy for regulation or tracking of desired DC-link voltage or reference power. Special features of the proposed strategy are: ease of implementation, low cost, and fast response. The proposed control theory is verified by simulations and experiments in various scenarios.     

Grid integration improvement for single-phase inverters of small wind turbines under distorted voltage conditions

In this work, an enhanced control method for the grid-tied single-phase inverter in small wind turbines based on PMSG (permanent-magnet synchronous generator) under grid voltage distortion is introduced. Composite observers are designed for decomposing harmonic and fundamental components of the grid current and voltage accurately, which facilitate current control action and synchronize the inverter with the grid. Grid voltage phase angle is detected by an advanced PLL (phase-locked loop) scheme based on the grid voltage fundamental component. The inverter current is adjusted by multi-PR (proportional-resonant) controllers, where its harmonic components are regulated to zero resulting in a sinusoidal grid current. In this scheme, the DC-link voltage is maintained at constant by a DC boost converter, while generator output power is controlled by the grid-tied inverter. An MPPT (maximum power-point tracking) operation of wind turbine is obtained, with which generator speed is estimated from the input voltage and current of the DC boost converter, thus avoiding the use of an expensive and complex mechanical sensor. The presented method is proved through experimental investigation, where experimental results show that the THD (total harmonic distortion) of grid current is about 3% under 12.25% THD of the grid voltage.