基于逆变器的虚拟同步发电机控制建模与仿真

微网系统作为今后智能电网的主要发展方向之一,被广泛关注.逆变器对微网的稳定运行起到关键性的作用,却对电力系统运行产生了不可忽视的影响.当逆变器电源采用下垂控制策略时,很难在扰动情况下为系统提供惯性与阻尼支撑,导致微电网易失去稳定.针对此问题,采用了一种虚拟同步发电机(VSG)技术,以普通光伏发电系统为基础,参照同步发电机的运行特性构建出有功-频率控制器和无功-电压控制器的基础结构,建立逆变器模拟虚拟同步机的数学模型,利用Matlab/Simulink仿真软件建模仿真.仿真结果验证了VSG控制策略对于逆变器控制维持并网稳定具有可行性.     

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。     

基于虚拟同步发电机的无缝切换控制技术研究

针对微电网孤岛和并网两种运行模式平滑切换问题,提出了一种基于虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)的无缝切换控制技术。首先建立了VSG数学模型,基于虚拟转矩和虚拟励磁设计了功频控制器和励磁控制器。其次,设计了一种预同步单元,能在孤岛切换至并网模式前完成微网对大电网的电压追踪,减少并网冲击电流。最后,通过仿真实验分析,验证了所提控制策略的有效性。     

跟网型永磁同步发电机组相角主动支撑控制策略

永磁同步发电机及全功率变流传动系统相比于双馈异步发电机及部分功率变流传动系统可靠性更高、全生命周期成本更低。本文针对跟网型永磁同步发电机组提出一种相角主动支撑控制策略，在不改变主控制系统的基础上，加入频率变化率-相角反馈环路，在系统负荷突增时放出全功率变流传动系统中间直流环节稳压电容的能量，增大系统惯性以解决高比例新能源电力系统惯性低的问题，并通过DIgSILENT/PowerFactory搭建了仿真平台验证了所提相角主动支撑控制策略的有效性，保证了高比例新能源电力系统的频率稳定。     

基于虚拟同步机功能的风机控制策略开发

为提高电网频率稳定性,扩大风电接入电网比例,开发了风机虚拟同步机功能。首先,分析风机储能特点,为风机VSG功能提供了理论支撑;其次,分析电网对风机调频的要求,为风机VSG功能开发提供了实施方案;然后,设计风机VSG控制算法,并分析了算法性能;最后,通过现场试验证明算法的有效性。试验结果表明,VSG功能可以满足电网的作用。     

应用恒磁通匹配发电机直流母线电压控制分析

针对电传动车辆交直流逆变过程中,直流母线牵引工况瞬态功率不足问题,根据交流发电机励磁调压控制特性,对直流母线电压控制策略进行设计。基于恒磁通匹配,采用PWM脉宽调制信号实现对系统的励磁电流进行控制,从而对发动机变转速运行调压特性进行控制。搭建发动机和发电机电传动系统试验台,对所设计三种控制方案及相关参数对调压控制影响进行分析。分析结果可知:强励值必须控制在一定的范围,系统的瞬态压降才能得到很好的改善;可有效解决滑行过程中因励磁PID控制关闭所导致的车辆欠压问题;很好的改善交流电传动系统直流母线环节的稳定性,为解决功率需求提供可行策略。     

PWM整流器基于虚拟磁链的新型直接功率协调控制研究

提出了一种基于虚拟磁链的新型协调控制策略,它通过负载功率前馈控制得到瞬时有功功率,然后利用功率误差产生整流器参考电压。该策略可有效抑制直流母线电压的波动,减少母线电容容值,降低控制系统的复杂性。此外,采用虚拟磁链可以解决控制系统的硬件成本和可靠性问题。     

分类算法在同步风力发电机矢量控制系统的应用

提出了一种基于直驱永磁同步发电机(PMSG)的独立式变速风力发电机运行的新型分类控制算法,讨论了具有最大功率追踪的发电机侧转换器的独立控制方式,使得输出电压和频率控制器能够处理可变负载。通过直流斩波器控制,可以在阻尼电阻中消耗潜在的过剩功率并保持直流链电压,同时给出了直流总线的动态表示和小信号分析。仿真结果表明,控制器可以在不同的风荷载条件下提取最大功率并调节电压和频率,并且控制器表现出较好的动态调节性和稳态性。     

同步发电机励磁功率柜风机电源回路的设计改进

同步发电机励磁功率柜风机电源供电的可靠性直接影响到励磁系统的正常工作,关系到励磁整流晶闸管的安全,甚至是发电机的安全。该文结合热电厂发电机励磁系统发生快速熔断器熔断引起机组停机的事故,通过现场检查和试验的方式,分析事故原因,确认为采用一个接触器来实现励磁柜风机主备电源切换,切换电路设计过于简单,没有充分考虑主电源瞬间断电又恢复供电时,接触器触头间的电弧会导致主备电源短路的特殊情况而引发的事故。针对事故原因,提出3个有效的设计改造方案并详细分析新方案的工作原理及特点,特别是采用2个电源开关、2个接触器的主备式风机电源设计改造方案,相比原设计方案,主备电源切换动作时间多了一个接触器动作时间,电源供电回路多串了一对接触器触头,均有利于电源切换过程中触头处的灭弧工作,能有效解决原设计方案存在的问题,并且投入少,改造时间短,可快速完成施工,此外,还提出了完善励磁功率柜风机电源回路的监视方案,可及时监视和发现风机电源电路工作中存在的问题,避免事故的发生。     

基于直流母线电压控制的大功率光伏逆变器的低电压穿越的实现

基于对光伏逆变器直流母线电压的扰动,调节并网电流的给定值,实现对光伏阵列输入的最大功率跟踪。通过对母线电压的参考值的控制,调节逆变器功率变化的速度,满足低电压穿越标准对功率恢复速度的要求,同时引入对单相电压的虚拟三相构建法,快速获取每一相电压的瞬时幅值,实现对电网电压不平衡跌落的准确响应。实验结果验证了控制策略的有效性。     

一种具备参与电网惯量响应与频率调节功能的虚拟同步发电机的设计与仿真

研究并网逆变器的虚拟同步发电机控制策略,给出一种含有功率外环、电流中环、电流内环的三环控制结构,建立了有功功率控制外环的小信号模型,设计了功率环的控制参数。最后,基于Matlab/Simulink仿真软件,验证了虚拟同步控制方法的可行性以及所设计参数的合理性。     

基于运行数据的风力发电机选型研究

高海拔、低风速区域风能的规模开发具有重要的商业价值，选择能够更好地适应高海拔、低风速环境的风力发电机，可以有效地提升风电场的综合效益。基于运行数据对青藏高原柴达木盆地H风电场的2种不同类型的风力发电机进行分析比较，对2种类型风力发电机的基本参数、功率曲线、发电量及故障数据进行统计分析，得出在青藏高原高海拔、低风速区域以G型风机为代表的直接驱动型外转子永磁同步发电机的综合性能优于以X型风机为代表的齿轮驱动型内转子永磁同步发电机，为该地区高海拔、低风速环境下的机组选型提供一定的参考。     

一种平滑 DFIG有功功率波动的混合控制策略的研究

提出了一种在超同步转速范围内平滑双馈异步风力发电机（ DFIG）转子侧有功功率波动的混合控制策略。该策略在传统的双馈异步风力发电机组控制基础上,引入了变桨距和直流侧电压混合控制。变桨距控制用来平滑有功功率波动的低频分量;直流侧电压控制的给定值叠加一个随功率波动变化的偏差电压,用来平滑有功功率波动的高频分量。在Matlab/Simulink平台上,搭建了DFIG构成的风力发电系统,分别采用传统控制策略和文中提出的混合控制策略进行仿真,结果表明,混合控制策略有效平滑了发电机转子侧有功功率的波动。     

风电机组模糊滑模变结构恒功率控制研究

风力发电机组设计向单机容量大型化、高可靠性、高效率、低成本的方向发展。现阶段,大型风电机组主要采用双馈异步感应发电机或永磁同步发电机,前者是主流。风电场的风向和风速时刻在变化,风电机组要适应这种变化,通过调节桨距角、风机转速等参数,满足一定的功率控制需求。本文采用模糊滑模变结构控制技术,通过变桨距角的方式,实现了风力发电的恒功率控制。     

双幅有源箝位谐振直流环节逆变器箝位电压平衡控制策略

针对微型功率双幅有源箝位谐振直流环节逆变器在正常工作过程中,传统箝位电压平衡母线短路控制策略带来损耗大的问题,开展了直流环节工作过程的分析,针对直流环节正常工作的情况下,箝位电容电压必须能平衡在设定值,提出了箝位电压平衡母线无短路控制策略,根据给出的损耗估算方法,通过Mathcad计算,对比了母线短路控制和无短路控制两种方式下的损耗,同时计算出了母线无短路控制箝位电容电压纹波不大于20%下的箝位电容参数。研究结果表明:微型功率ACRDCLI箝位电压平衡采用母线无短线控制,不但可以减少双幅有源箝位谐振直流环节逆变器的损耗,并且可以使用薄膜电容作为箝位电容,以达到微型功率ACRDCLI损耗低、寿命长的要求。     

基于虚拟同步机技术的电力电子变压器控制策略

针对电力电子变压器(power electronic transformer,PET)的并网控制策略进行研究,提出基于虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)的PET并网控制策略,分析在传统PET拓扑结构的VSG控制策略和小信号模型,提出传统PET拓扑的VSG模型具有高阶多目标的问题。为了简化VSG控制模型,提出一种简化VSG的PET控制方案,分析了其双闭环结构的小信号模型及其与传统PET的VSG模型相比较后的优势。通过PSCAD/EMTDC仿真试验验证了基于简化VSG的VSG并网控制的有效性。研究结果表明,应用VSG控制模型能够简化PET的并网控制策略,使PET系统更加适合电网调度。     

基于有功功率控制的液压型风力发电机组最佳功率追踪策略关键问题研究

液压型风力发电机组采用定量泵-变量马达闭式系统作为风机主传动系统,采用同步发电机直接并网发电,区别于传统齿轮或直驱型风机,需要对其最佳功率追踪策略进行深入研究。介绍液压型风机能量传递过程,最佳功率追踪控制需解决的关键问题,研究基于有功功率控制的最佳功率追踪原理。分析风力机功率传输特性,提出功率追踪分段控制策略。分析液压系统存在的非线性问题,利用小信号线性化方法结合变增益PID控制,解决系统非线性带来的功率响应不一致问题。最后利用转速控制环节对功率控制环节优化,使系统在功率追踪过程中系统更加平稳。在30k VA半物理仿真实验平台上验证变增益PID控制下系统功率一致响应,以及按最佳叶尖速比给定的最佳功率进行的最佳功率追踪策略。     

风电机组参与调频调压对电网稳定性影响研究

常规风电机组由于有功、无功解耦控制,不能响应电网扰动。同步发电机组具有调速系统、励磁系统能够维持电网频率、电压稳定。通过设计调频、调压控制器,使风机对电网具有同步发电机的外特性。根据负荷的波动,调节风机输出的有功、无功功率,维持电网频率、电压稳定。建立了同步发电机、风电机组组成的电力系统仿真模型。     

采用爪极同步发电机和PWM整流器的42V汽车发电系统的磁场定向控制

随着汽车电器和电控设备的广泛使用,汽车电负载迅速增长,目前还被广泛使用的14V爪极同步发电机系统难以满足未来汽车对高效、高输出功率发电系统的需求.为此,提出了一种42V汽车发电系统,该系统采用已有的爪极同步发电机,由PWM升压整流器给电池组充电并向恒压直流负栽供电.基于转子磁场定向控制和电势-负载匹配技术,变速时调节励磁电流使交流电压为设定值,负载变化时快速调节定子有功电流使整漉器直流输出电压恒定,并有效地抑制负栽突变引起的动态电压.实时仿真实验结果表明,该系统可明显地改善汽车爪极发电机系统的性能.     

基于虚拟中性点的无刷直流电机无位置传感器控制关键问题研究

深入分析了无刷直流电机采用电角度导通、PWM调制方法下,如何通过定子外接并联电阻网络的中性点（虚拟中性点）相对直流母线中点的电压信号（虚拟中性点信号）获取转子位置信息;对虚拟中性点信号中直流分量的产生作了深入的理论分析,并通过仿真分析证实了上述理论结果。