基于双PWM变换器的永磁直驱风电系统控制策略研究

针对基于双PWM变换器的永磁直驱风电系统的控制问题,对该风电系统电机侧变换器、电网侧变换器的控制策略进行了详细的分析,提出了一种桨距角控制策略,并基于Matlab/Simulink对永磁直驱风电系统进行了仿真。仿真结果表明,永磁直驱风电系统能够在不同风速下稳定运行,在额定风速以下可实现风能的最大功率跟踪,在额定风速以上通过桨距角控制能将风机系统的功率输出限制在额定值附近。研究结果验证了所提出的桨距控制策略的可行性。     

并网型直驱式风电机组的仿真分析

分析永磁直驱风电机组的优点并建立各部分的数学模型,根据变流器的数学模型。提出变流器机侧和网侧的控制策略,能够实现风电机组有功功率和无功功率的独立控制,获得较好的电能质量;利用仿真软件MATLAB／SIMULINK建立永磁直驱风电机组的模型,仿真了机组在风速阶跃变化时的运行时情况,仿真结果验证了模型的正确性。     

兆瓦级直驱风电系统及电机控制的研究

在对兆瓦级直驱永磁风力发电系统进行分析的基础上,建立起永磁同步发电机的数学模型,针对双PWM变频器的特点,对永磁发电机的运行控制进行研究,提出发电机的机侧变换器和网侧变换器分开控制的控制方法。     

基于二阶广义积分器锁相环的低电压穿越技术研究

为了研究和提高电网不对称故障下直驱式风电系统的低电压穿越能力,在分析风力机、永磁同步发电机、变流器、二阶广义积分器等数学模型以及风电系统控制策略的基础上,提出在网侧控制器中加入二阶广义积分器锁相环取代原有的传统锁相环的方法。在Matlab/Simulink仿真环境中建立了系统的仿真模型,并对系统发生电压跌落故障时,两种控制策略下直驱式风电系统低电压穿越能力进行了仿真对比研究。仿真结果表明,提出的二阶广义积分器锁相环不仅可以消除网侧d、q轴电压的二倍频扰动,而且可以改善直流母线电压的波动,提高了锁相环的精度,同时改善了直驱式永磁同步风电系统的低电压穿越能力。     

直驱永磁同步风机接入对电力系统小信号稳定性的影响分析

大量具有间隙性和不确定性的风电接入电网,对电力系统小信号稳定性的影响日益显著。鉴于此,在介绍直驱永磁同步风力发电机组小信号数学模型的基础上,分析了不同渗透率下,风电机组分别接入互联电网送端和受端系统时,在不同功率消纳模式下,系统的振荡稳定性和阻尼特性的变化,并结合算例系统特征值计算,得出对系统稳定运行以及规划设计具有一定指导意义的结论。     

叶片断裂事故条件下直驱式风电机组动态特性分析

以兆瓦级直驱式风电机组为研究对象,进行叶片断裂事故发生后风电机组动态特性分析。通过将风轮载荷模型、机电耦合模型和变桨距控制等多个风电机组子系统模型进行集成,得到较完整的系统整体模型。在风轮载荷模型中,不但考虑气动载荷,也考虑惯性载荷和重力载荷等;变桨距控制充分考虑变桨距机构动力学特性。在Simulink环境下建立风电机组数值仿真模型,并假定叶片断裂后几秒内风电机组尚未停机进行仿真研究。研究结果发现,一个叶片断裂后,风轮旋转力矩出现突变,发电机电磁力矩快速响应风轮机械旋转力矩,风轮转速能控制在设定值附近波动;风电机组能量捕获与转换出现失衡,变流器直流电压、输入电网有功功率和无功功率等都出现大幅度波动,造成对电网的冲击。通过分析叶片断裂后风电机组动态特性,能够为风电机组结构设计、运行控制等提供有益的参考。     

直驱永磁同步风电机组不对称故障穿越的研究

在分析不对称电网电压条件下直驱永磁风力发电机组并网逆变器数学模型的基础上,提出了正负序双电流闭环控制策略,完成风力发电机组在电网发生不对称故障下的不脱网运行.在PSCAD/EMTDC环境下建立基于IGBT背靠背变频器的1.5 MW永磁直驱风力发电系统仿真模型,仿真结果证明该控制策略的可行性.     

电压跌落时双馈电机电磁暂态过程仿真与分析

双馈风力发电机（ DFIG）因其具有优良的发电运行性能,在目前的风力发电中得到了广泛地应用。为了研究其不同数学模型在电压跌落故障时的暂态特性,该文以MATLAB／SIMULINK为仿真平台,分别建立了DFIG完整的五阶数学模型及忽略定子磁链暂态变化的三阶模型,在此基础上搭建了相应的风电系统仿真模型,并对风电系统在相同电压跌落幅度时的电磁暂态过程进行了仿真研究。仿真结果表明,DFIG的五阶数学模型在电压跌落时的暂态响应更为清晰和细致,能更精确地表征其在电压跌落时的暂态响应过程。     

基于机电-刚柔混合的H型双驱进给系统状态相关动态特性分析

动态特性是影响H型双驱进给系统定位精度的关键因素。基于重心驱动原理的H型双驱进给系统在位置状态变化时无法保证双轴驱动力合力通过运动件重心造成系统产生动态误差,从而导致H型双驱进给系统的定位精度提升依然存在困难。从H型双驱进给系统的结构特性分析出发,考虑H型横梁和移动部件位置状态对系统动力学参数的影响,建立了H型双驱进给系统刚柔耦合动力学模型。结合伺服电机控制模型,采用状态空间方法得到H型双驱进给系统的机电-刚柔混合模型。利用模态实验验证所建立的动力学模型的正确性。通过数值仿真分析了系统对阶跃信号、S型信号和斜坡信号的响应特性,得到了H型横梁和移动部件位置状态、进给速度状态和同步控制策略对H型双驱进给系统的动态误差、跟踪误差和同步误差大小的影响规律。所建立的机电-刚柔混合模型能够有效地揭示H型双驱进给系统状态相关参数对系统定位精度的影响,可为H型双驱进给系统同步控制和误差补偿研究奠定理论基础。     

风电系统变流器控制策略研究

介绍了直驱风电机组双PWM变流器的拓扑结构及工作原理,建立了风电机组风力机、永磁发电机及双PWM变流器的数学模型。基于MATLAB/Simulink建立了机组仿真模型并进行了仿真分析,结果验证了双PWM变流器控制策略的可行性,满足并网变流器的控制要求。     

双馈风力发电系统的PWM变流技术

为了研究双馈风力发电系统的双脉宽调制（PWM）变流器的控制策略,分析了双PWM变流器的主电路拓扑,建立了基于三相静止坐标系和两相同步旋转坐标系的数学模型,给出了变流器的电压矢量控制方案。研究了电压空间矢量脉宽调制（SWPWM）技术,并利用逻辑函数的卡诺图化简法来判断扇区。在Matlab／simulink环境下对其进行了仿真研究,其结果表明双PWM变流器是理想的励磁变频电源。     

基于PLC和直流电机的风力发电模拟平台试验研究

为解决风力发电中的风能利用问题,以直流电机为原动机,搭建了基于BECKHOFF PLC的永磁直驱风力发电模拟试验平台,并使用KingView组态软件开发了人机交互界面。风力发电模拟平台采用DC Driver来实现直流电动机模拟风机的转矩控制,采用下位机控制软件TwinCAT PLC集成的PID算法实现永磁同步发电机的转速控制,从而实现风力机的转矩特性模拟和永磁同步发电机的最佳转速追踪控制。最后,在所搭建的实验平台上对基于最佳叶尖速比的最大风能捕获控制方案进行了试验研究。研究结果表明,模拟风机可以动态地追踪最大功率点,验证了风机模拟平台的有效性。     

基于ANN和等值发电机模型的快速暂态稳定计算

暂态稳定分析对于电力系统运行具有重要的意义,针对暂态稳定时域仿真方法计算速度过慢的缺点,首先提出了应用于快速暂态计算的发电机参数等值方法,这种方法可以避免迭代解网络方程,能在保证计算精度的基础上显著减少暂态稳定计算时间,每个迭代步对发电机功角初值进行预测后则能够进一步减少解网络方程次数。算例仿真证明,粒子群算法优化得到的等值参数和基于神经网络的预测功角,在不同的系统运行方式下,能显著减少解网络方程次数和判定系统所处的稳定状态。算法具有计算精度高和收敛性良好的特点,功角预测和等值参数则有望应用于不同规模的系统中。     

直驱型风力发电系统中永磁同步发电机的控制技术研究

研究了风力发电最大功率点追踪原理，建立了永磁同步发电机的数学模型，在此基础上，设计了一种适用于直驱型风力发电系统的永磁同步发电机的控制技术。控制系统采用零d轴电流分量控制策略，并采用电流滞环跟踪技术控制定子电流，实现速度闭环控制。在Matlab／Simulink平台上建立了系统仿真模型，实验结果证明系统能够变速运行实现最大功率点追踪。系统结构简单，响应快，输出电流近似正弦，谐波含量小。     

高速列车牵引供电系统建模及短时断电工况仿真

为研究不同丁况下高速列车牵引供电系统的工作状态和性能,根据CRH2型高速列车牵引供电系统的实际结构与参数,采用Matlab/Simulink软件建立了整个系统的仿真模型,模型中牵引变流器采用正弦脉宽渊制(SPWM)和空间矢量脉宽调制(SVPWM)两种方式,牵引电机采用适用于高速列车的瞬态电流控制和转子磁场定向矢量控制策...     

基于PSAT的风机接入电网模型的研究

为了分析不同类型的风机接入电网后,能否与已有电网兼容的问题,在分析了电力系统仿真软件PSAT内置的5阶双馈风力发电机组机模型及其电压、转速和桨角的控制形式的基础上,根据某1.5 MW双馈风机的机械及电气数据,建立了风机接入电网模型及接入电网的典型接线形式,并在潮流计算模块与时域计算功能模块的基础上,编制了仿真程序,最后在阵风与湍流风模型下对风机转速、电压、功率的变化进行了动态仿真。仿真及研究结果表明,运用该方法分析所得结果与实际的风机特性一致,利用PAST内置的风机模型能很好地进行风机接入电网的兼容性分析。     

PSS/E中的双馈风机模型

针对大型风电场接入电网带来的问题,采用PSS/E 32版本中的双馈式感应风力发电机(DFIG)模型进行了风电场特性及其并网的相关研究。首先对发电机-换流器模型(WT3G)、电气控制模型(WT3E)、风力机及传动轴系模型(WT3T)、桨距角控制模型(WT3P)以及保护模块的工作原理进行了详细分析,并针对WT3G的低压有功逻辑环节、WT3E无功通道中的无功控制和电压控制模块以及有功通道中的速度功率曲线、WT3P中桨距角控制的作用、WT3T中的气动力学模型进行了具体阐述,进而通过具有针对性的典型算例仿真,验证了双馈风机模型的特性和有效性。研究结果表明,闭环电压控制的参数输入对风机电压稳定性具有很大影响,此外PSS/E风机模型中不包含低电压穿越等保护模块,可通过自定义保护模块来满足电网技术规定的要求。     

基于能量平衡的电弧炉模型的仿真与参数辨识

为了研究电弧炉对电力系统的谐波影响,针对基于能量平衡关系的电弧炉(EAF)模型,利用粒子群算法(PSO)对仿真模型中的参数进行了辨识,得到的电压波形与实际波形吻合较好;在此基础上,在Matlab/Simulink中对该模型进行了仿真,将得到的仿真结果与实测谐波含量进行了对比,对比分析结果证明了该模型的合理性。研究结果表明,该建模方法能够较准确地反映电弧炉对电网的谐波影响,同时提出的参数辨识方法能够找到该模型参数合理的适应值,进而重现和预测电弧炉的负荷特性。