适合直接驱动型风力发电系统的飞跨电容型变流器

直接驱动型风力发电系统需要全功率变流器作为与电网的接口,飞跨电容型多电平变流器是首选方案。在大功率电力电子变流装置的实现上,一个重要的问题是大功率器件的工作频率较低,无法应用PWM技术等优秀的调制技术。因为载波相移正弦波脉宽调制技术(CPS-SPWM)的等效开关频率高,采用该技术后可以引入各种先进的控制策略,优化系统的性能指标,同时改善输出波形,减小了滤波器容量。仿真和实验验证了上述结论的正确性。     

一种高精度增量式编码器在直驱风力发电系统中的应用

在使用永磁同步发电机的直驱型风力发电系统中,转子位置和速度的精确检测对实现高性能电机控制非常重要。在转速较低时,常规增量式编码器难以满足测量精度的要求。鉴于此,采用一种高精度的增量式编码器(RF53),其每转输出8192个脉冲,且与数字信号处理器(DSP)的接口电路简单,同时具有较强的抗干扰能力。试验结果表明:采用RF53作为永磁直驱试验系统的编码器,可以获得良好的永磁电机控制性能,能够较好地满足试验中,在转速相对较低时(约200r/min的中速运行范围)对码盘测量精度的要求。     

一种二极管箝位级联拓扑在直驱风电系统中的应用研究

随着风电机组单机容量的不断增大,多电平变流器的应用得到了广泛关注。采用的二极管箝住五电平级联H桥拓扑,结合了二极管箝位型多电平和级联H桥多电平的优势,需要较少的箝位二极管和独立直流电源,即可进一步提高输出电压等级,使用移相变压器和12脉波整流器作为输入电路,对其在使用多相永磁同步发电机的直驱风电系统中的应用进行了初步探索。基于拓扑提出了消谐波SPWM和载波相移SPWM相结合的调制方法,能够方便地对二极管箝位级联拓扑进行控制,可以进一步提高等效载波频率,降低器件损耗和滤波器体积。仿真和实验结果证实了所采用的拓扑及其控制方法的有效性。     

便携式发电机用整流器的控制策略及实现

将改良的数字PID算法与发电机油门模糊控制相结合,研制了一种适合于便携式发电机用的低成本、高性能整流电源.改良了传统数字PID算法,并针对发电机油门控制,引入模糊控制思想,从而使系统获得良好的稳态和动态性能.实验结果表明,整流器与中频发电机联机运行可靠、稳定;节油和全速两种运行模式下,输出的电压、频率和功率指标都满足要求,输出正弦电压波形畸变率较小;目前此产品已经实现了批量生产.     

基于FPGA的载波相移级联H桥多电平变流器

大功率电力电子变流装置得到了越来越深入的研究,在大容量电机驱动、交直流电力传输等场合的应用范围也越来越广泛.在大功率电力电子变流装置的实现上,一个重要的问题就是大功率器件的工作频率较低,无法应用PWM技术等优秀的调制技术.提出基于FPGA的多路PWM波形发生器,介绍其原理与设计,并应用于级联型多电平变频器控制系统,最后通过仿真和实验验证了对基于载波相移技术的级联多电平变流器数字控制的可行性;通过输出波形频谱分析,验证了载波相移SPWM是通过低频谐波的相互抵消来提高等效开关频率,而不是简单地将谐波向高次推移.     

一种高精度增量式编码器在直驱风力发电系统中的应用

在使用永磁同步发电机的直驱型风力发电系统中,转子位置和速度的精确检测对实现高性能电机控制非常重要。在转速较低时,常规增量式编码器难以满足测量精度的要求。鉴于此,采用一种高精度的增量式编码器（RF53）,其每转输出8192个脉冲,且与数字信号处理器（DSP）的接口电路简单,同时具有较强的抗干扰能力。试验结果表明：采用RF53作为永磁直驱试验系统的编码器,可以获得良好的永磁电机控制性能,能够较好地满足试验中,在转速相对较低时（约200r／min的中速运行范围）对码盘测量精度的要求。     

应用于动模试验系统的风电模拟技术研究

研究了应用于动模试验系统的风电模拟控制技术,针对风电模拟系统与实际风力发电机组转动惯量的悬殊性,提出一种风力机模拟控制方法,实现了实际风力发电机组动态特性的准确模拟;针对动模系统电网条件特性,提出采用PI控制器并联多谐振控制器的改进控制策略,实现了风电模拟系统在谐波畸变及不平衡等非理想电网条件下的稳定运行,同时在双馈风电模拟系统中采用协调控制策略实现了双馈风电模拟系统的低电压穿越功能。接入某电力系统动模试验系统进行实验,实验结果验证了所提模拟控制方法与改进控制策略的有效性。     

适合直接驱动型风力发电系统的DRC混合箝位变流器研究

针对直接驱动型风力发电系统中需要的全功率变流器,提出了一种基于箝位二极管、电阻、电容DRC(Diode Resistor Capacitor)混合箝位的三电平变流器,并采用载波相移正弦脉宽调制CPS-SPWM(Carrierplaase shifted SPWM)技术产生控制脉冲.仿真结果表明,该变流器输出波形正确,等效开关频率提高了1倍,最低次载波谐波移至载波频率2倍的位置,并具有自动平衡电容电压,电容充放电电流呈周期性变化且无电流尖峰冲击等优点.     

DVR在风电机组LVRT中的应用及其无功补偿能力

针对动态电压补偿器(DVR)在风电机组低电压穿越(LVRT)的应用进行了讨论。为了提高DVR的动态响应能力,设计了双闭环控制策略,并引入电网电压前馈项,以避免补偿电压的过冲;电压外环采用了谐振控制器,可在静止坐标系下实现无静差跟踪,省略了坐标变换以及锁相环节。同时详细分析了DVR在正常运行与跌落情况下无功补偿能力,通过对其补偿方式的分类与比较,指出了其无功补偿能力受到限制的原因。在Matlab/SIMULINK中构建仿真模型,仿真结果表明,所设计的控制策略能够迅速精准地补偿定子电压,减小了定子电流冲击,平稳地实现了机组的低电压穿越。最后在110 kW的电机平台上进行了实验验证。     

一种适用于大型风电场实时仿真的双馈风力发电机响应模型

提出了一种基于动态响应的双馈发电机响应模型。由于使用代数运算取代微分方程迭代求解,使得模型计算量大为减少,可用于风电场的实时仿真与风电场控制器的硬件在环测试。该响应模型根据电网电压条件将双馈电机的运行分为正常运行与故障运行2种状态:正常运行时,定、转子输出电流能够很好地跟踪指令值,因此可以将电机等效为一个时间常数很小的惯性环节;电网电压发生跌落故障时,电机的定、转子上将出现较大的冲击电流。基于磁链不能突变的原理,研究了故障前运行状态、电机参数、撬棒阻值等对故障电流的影响,得到了双馈发电机定、转子故障电流的近似解析表达式。通过与常规4阶模型的对比仿真,验证了响应模型的正确性。