变速恒频风力发电系统矩阵式变换器的建模与仿真

研究在变速恒频风力发电系统中的功率变换器必须具有功率双向流动的能力.为满足上述要求采,用矩阵式变换器能同时提供正弦的输入电流和输出电压,输入电流可调节为超前、滞后或同相于输入电压,输出电压可实现幅值、频率和网侧功率因数的独立控制.从等效交-直-交变换器的空间矢量调制方法出发,按照交-交直接变换控制方式实现了对矩阵式变换器建模和运行控制规律研究.仿真结果表明矩阵式变换器具有优良的输入输出特性,证明了仿真模型的正确性和可行性,为今后的实用化莫定了基础.     

矩阵变换器空间矢量调制的仿真研究

变速恒频双馈电机风力发电系统中的励磁装置必须具有功率双向流动能力,矩阵变换器作为一种新型变换器,能直接将电能从输入侧变换到输出侧,输入功率因数可调,输出电流谐波含量少,且无直流电容,实现简单,更适宜作为双馈电机的励磁装置.对矩阵变换器的空间矢量调制法进行了分析及阐述,给出了Simulink中的具体实现方法,且仿真中采用IGBT组合双向开关代替理想开关,更贴近实际.上述方法通过调节矩阵变换器参考输入电压的功率因数来获得系统优良的输入输出特性,使得双馈电机输出有功和无功功率的独立调节.仿真结果验证了空间矢量调制法正确性和有效性,为今后进一步应用于变速恒频风力发电系统中的实验研究奠定了基础.     

双变量交交变频双馈电动机功率因数控制研究

分析了双馈电动机的数学模型,推导出电动机定子侧电流与转子侧电流的关系;采用双变量交交变频器为双馈电动机提供变频励磁电源,并通过控制变频器输出电压的幅值、频率来控制转子侧电流;通过实验研究转子侧电流对双馈电动机定子侧功率因数的影响,得出可以通过控制转子侧电流来调节电动机功率因数的结论。     

变速恒频双馈风力发电机励磁系统研究

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。文中通过分析几种励磁变频电路的结构，从他们的经济性、稳定性和容量等方面进行比较，得出两电平电压型双PWM变换器是交流励磁电源的最优方案。     

双级矩阵变换器的双空间矢量预测控制

针对电网输入电压不对称和输出负载变化等扰动,使得双级矩阵变换器(TSMC)的输入输出电能质量变差的问题,提出了双级矩阵变换器的双空间矢量参考值的预测控制算法。首先基于瞬时功率理论分析整流级输入有功功率和无功功率控制原理,分别建立两级电路的预测模型;然后提出了整流级参考输入电流矢量和逆变级参考输出电压矢量的预测算法。与开关表法的预测算法相比,本预测算法具有计算量小、开关频率固定等优点。仿真结果表明,采用所提出的控制策略,系统能有效抑制输入电压的不对称对输出性能的影响;同时,在输出负载扰动时,能保证整流级的高输入功率因数和输入电流质量,控制系统具有良好的动静态性能。该预测算法适用于工程领域中数字化控制方案的实现。     

三相-单相矩阵变换器输入电流相角补偿控制

研究减小三相输入单相输出矩阵变换器输入无功功率的控制问题,由于三相-单相矩阵变换器输入滤波器滤波前后电流基频分量的相位差,导致了输入无功功率的增加.为减小输入无功功率,分析研究了网侧输入电流与主电路侧输入电流相位差的解算方法,并推导了与输入电压和电流幅值的表达式,补偿后使输入电压和电流达到同相位的效果.针对提出的控制方法,研究了输入电流相角补偿的三相-单相矩阵变换器的闭环控制方法,推导了最大电压传输比表达式,并分析相角补偿后对最大电压传输比的影响.仿真结果表明,在不同的负载条件下,改进方法都能有效地减小了矩阵变换器的输入无功功率.     

一种改善矩阵变换器-DTC系统输入电流的策略

简述了矩阵变换器-异步电机直接转矩控制系统的优点,将矩阵变换器与异步电机直接转矩控制系统相结合为了得到满足直接转矩控制要求的电压矢量,通过合成两个幅值变化的电压矢量以得到幅值固定的电压矢量;为了改善此控制系统输入端电流波形,在使用电压矢量的同时,引入电流矢量对系统输入电流进行正弦化控制,并且提出了一种电压矢量和电流矢量...     

基于双PWM变换器的开关磁阻风力发电系统研究

为实现开关磁阻（SRG）风力发电系统中能量在电网与电机之间的双向流动,提出T一种基于双脉宽调制（PWM）变换器的控制方案。机侧变换器进行矢量控制,调节定子有功、无功功率;网侧变换器控制直流母线电压的稳定,调爷网侧功率因数。分析了双PWM变换器的数学模型,并在其d—q轴数学模型的基础上研究r网侧变换器的控制策略,讨论了通过电网电压定向矢量控制实现交流侧功率因数和直流母线电压控制的方法,并利用空间矢量调制方式（SVPWM）对网侧变换器进行控制。基于E述方案建立了SRG系统仿真模型,仿真结果表明,基于电网电压定向的双PWM变换器矢量控制策略能使SRG系统得到快速动态响应并实现高功率因数输出,从而满足变速恒频（VSCF）发电系统的要求。     

空间矢量调制的矩阵变换器设计与实现

阐述了矩阵变换器的硬件设计过程,应用DSP2000汇编语言对矩阵变换器输入电流和输出电压的双空间矢量脉宽调制算法进行了软件设计。以TMS320LF2407A作为数字控制器、输出端负载为三相异步电机、双向开关切换采用四步换流制作了样机系统,并进行了实验。实验验证了软硬件设计的成功性和空间矢量调制策略的可行性,为今后扩充矩阵变换器系统功能打下了良好的基础。     

双馈感应风力发电系统新型功率控制策略研究

在风力发电功率优化控制问题的研究中,针对双馈感应风力发电系统稳定性问题,推导出双馈感应发电机转子d-q轴电流分量与定子无功功率及转矩之间的数学表达式,提出以定子无功功率和转矩作为参考输入的控制方法,得出系统功率转换的控制策略,建立了风电系统转子侧变换器的矢量控制框图.采用Matlab/Simulink,搭建了1.5MW风力发电系统的仿真模型.运行仿真模型,得到了双馈感应发电机转子电流,双馈风力发电系统的有功功率、无功功率及三相输出电流等信号的波形曲线.仿真结果表明,改进控制策略提高了系统的鲁棒性和输出电能质量,证明了控制策略的有效性和可行性.     

变速恒频双馈风力发电系统网侧变流器控制策略研究

变速恒频双馈风力发电系统通常采用磁链定向、转子磁链定向和气隙磁场定向进行控制,这些控制系统的结构设计复杂,控制精度不高。为了进一步提高风力发电系统的控制效果,论文对变速恒频双馈风力发电系统的双P W M变流器进行了详细的分析,针对网侧变流器建立了数学模型,对网侧变流器的控制策略进行了研究,并采用电压、电流双闭环控制策略对系统中的网侧变流器进行控制。仿真结果显示,双闭环控制策略系统经过短暂的振荡之后能够快速实现状态的转变,达到预期效果。     

双馈风力发电系统功率解耦控制策略仿真研究

研究风力发电机功率效率优化控制问题,由于外部风力环境变化较大,应保证变换器的稳定性控制。传统的控制方法不但动态和稳态性能差,而且控制策略比较复杂。为了改善控制效果,提高直流电压利用率,采用了SVPWM调制技术,并提出了一种功率解耦控制策略的双脉宽调制(PWM)变换器控制方案。网侧变换器控制直流母线电压的稳定并调节网侧功率因数,转子侧变换器进行矢量解耦控制,调节定子有功和无功功率。仿真结果表明,控制策略能够快速跟踪风速变化,维持直流侧母线电压恒定,输出的电流为正弦波,并且与电网电压同频同相,满足并网条件,实现有功和无功功率的独立调节,对并网风力发电系统的设计研究提供有意义的参考。     

双馈变速恒频风力发电系统的并网控制研究及其仿真实现

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。在总结现有风力发电并网技术的基础上,研究双馈变速恒频风力发电机的“柔性并网”问题,即可通过励磁控制调节发电机输出并满足并网条件。研究双馈电（DFIG）的空载模型、变频器的整流控制模型和并网控制模型,建立整个并网发电系统,并通过完整的仿真验证系统建模与控制的有效性。     

风电并网对系统稳定性及紧急控制策略影响的仿真分析

在DIgSILENT软件中建立异步风电机组和双馈感应风电机组模型,以新疆某地区实际电网为例,分析比较了两种不同风机并网对电力系统电压和频率稳定的影响,同时,研究了两种风机并网前后对电力系统紧急控制策略的影响。仿真结果表明:当电网发生扰动时,双馈感应风机频率响应不明显;但在电网扰动影响电压稳定时,双馈感应电机能够提高一定的电压稳定性;当电网发生大扰动,采取紧急控制策略后电网的稳定性不如电网未接入风电时电网采取紧急控制策略后的稳定性。     

双馈型变速恒频风力发电系统的鲁棒控制

研究了双馈变速恒频风力发电系统的鲁棒控制问题. 采用定子磁场定向的矢量变换技术, 建立了系统非线性数学描述, 利用非线性鲁棒控制技术, 设计了能实现发电机输出有功功率和无功功率鲁棒解耦控制, 同时具有鲁棒干扰抑制作用的转子励磁控制器. 理论分析和仿真结果均表明, 所设计的控制器可以保证在风速变化、系统参数不确定性和外部干扰的情况下, 风力发电系统仍能安全可靠地最大获取风能, 并且输出恒频恒压的电量.     

不平衡电网电压下双馈风力发电系统强励控制

针对电网电压不平衡造成的双馈风力发电机(DFIG)定子有功和无功功率振荡、电磁转矩脉动、定、转子电流不平衡等问题,提出了一种双馈风力发电系统转子侧变换器强励控制方案。推导了不平衡电网电压下DFIG定子有功、无功功率的二次谐波分量在同步旋转坐标系中的表达式,并以此为依据设计了电压强励补偿环。分析了有功、无功功率,电磁转矩及定、转子电流二次谐波分量之间的关系,采用单一强励补偿控制器对不同控制目标进行切换强励控制。对1.5MWDFIG系统的控制特性研究验证了所提控制策略的可行性和优越性。     

外转子永磁风力发电机变速直驱控制系统

为了提高风能利用率、风力发电能量转换效率,提出一种新型的外转子永磁风力发电机.建立了永磁发电机的数学模型,针对双PWM变频器的特点提出了控制策略对变流器进行控制,通过变流器交-直-交的变换,将发电机发出的变频变幅值交流电转化为可用的恒定频率的交流电,并通过对变流器的控制实现了最大风能俘获的功能.     

交流励磁双馈发电机模型的建立与控制

众所周知,采用交流励磁双馈发电机的变速恒频风力发电系统具有许多优点,例如最大限度的捕捉风能,允许原动机在一定范围内变速运行,可灵活调节系统的有功和无功功率,起到功率因数补偿的作用。为了能比较清楚地研究变速恒频双馈风电系统的工作特性,需要建立一套能合理反映交流励磁双馈发电机运行特性、且适合应用于变速恒频风电机组性能研究的数学模型。     

交流励磁双馈发电机模型的建立与控制

众所周知,采用交流励磁双馈发电机的变速恒频风力发电系统具有许多优点,例如最大限度的捕捉风能,允许原动机在一定范围内变速运行,可灵活调节系统的有功和无功功率,起到功率因数补偿的作用。为了能比较清楚地研究变速恒频双馈风电系统的工作特性,需要建立一套能合理反映交流励磁双馈发电机运行特性、且适合应用于变速恒频风电机组性能研究的数学模型。     

基于无差拍控制的超导磁储能系统

超导磁储能(SMES)系统具有功率密度高和功率指令响应快等特点,在平滑风力发电功率波动、提高电力系统稳定性等方面具有广阔的应用前景。针对当前SMES控制存在超调量大、控制精度不高等缺陷,将无差拍控制引入SMES的控制中。首先建立了SMES数学模型并介绍了无差拍控制的一般设计方法,然后根据SMES数学模型设计了SMES的无差拍控制策略,最后在MATLAB/SIMULINK中对所提控制策略进行了仿真。仿真结果表明,所提的控制方法具有跟踪无过冲、控制精度高和SMES变流器网侧电流谐波含量小等特点;将其应用于平滑双馈风机有功功率输出,有效平滑了双馈风机的功率波动,提高了双馈风机的并网能力。证明了该控制策略的有效性和优越性。