基于无刷双馈发电机的船舶独立发电系统励磁控制和性能分析

无刷双馈感应发电机是一种新型的电机,被广泛应用于一些变速恒频的发电系统。介绍了一种基于绕线转子无刷双馈发电机的船舶轴带独立发电系统的控制方法。这种控制方法能够在不需要电机参数的情况下实现对无刷双馈发电机的输出电压和频率的控制,同时能够消除原动机转速变化和负载变化带来的影响。在处理无刷双馈发电机独立发电系统的控制问题时,面临的主要困难是这种电机内部复杂的结构。为了克服这些问题,对独立运行的无刷双馈发电机的数学模型、功率流动和运行性能进行了完整的推导和分析。无刷双馈发电机独立发电系统的实验验证是在一台2/6极250机座号的绕线转子无刷双馈发电机上进行的。     

单周控制变速恒频风力发电机并网仿真研究

双馈式风力发电机的变速恒频控制是风力发电系统研究中的热点。在空间矢量控制的基础上．结合异步电机的变速恒频控制理论,通过单周控制技术产SVPWM波形,对Ac—DC／DC—Ac变频器进行控制,快速跟踪调节转差频率,实现定子输出电压频率同步电网频率,实现转子功率双向流动。在Matlab／Simulink环境下建立双馈式感应电机、变频器、转子频率控制器的双馈式风力发电机仿真模块并进行仿真研究。证明单周控制器能很好地实现双馈式风力发电机的变速恒频运行。     

面向新型电力系统的双馈风力发电机并网控制策略研究

双馈感应风力发电机是一种具有三相励磁绕组结构的异步电机,其运行具有变速恒频的特点,因而在新型电力系统中的风力发电领域有着重要的应用价值。利用Park变换,构建了dq坐标系下的数学模型,实现了电机的有功、无功功率的解耦控制。并且利用电压定向矢量控制的方法,实现双馈感应风力发电机的变速恒频运行。之后搭建一套完整的双馈感应风力发电机及其控制系统的模型,并对所提控制策略的效果进行了验证。仿真结果表明,该控制策略对功率指令值具有良好的跟踪效果,并可以在变化的风速下实现稳定的变速恒频运行。     

磁障转子无刷双馈电机变速恒频运行特性

在分析了无刷双馈电机运行机理的基础上,以功率5 kW、6/2极的磁阻转子的无刷双馈发电机为例,利用MAXWELL有限元软件,分析了电机并网及变速恒频运行特性,并对无刷双馈发电机进行了变速恒频发电的开环实验。仿真和实验结果证明,该电机在风力发电中有变速恒频发电的可行性。     

常用风电机组并网运行时的无功与电压分析

分析了以鼠笼感应电机作为发电机的定速风电机组和以双馈感应电机作为发电机的变速风电机组并网运行对系统潮流的影响,并对不同控制模式下使用双馈感应电机的变速风电机组的电压和无功控制特性进行了比较。仿真结果表明,恒电压控制的变速风电机组在维持风电场并网后的系统电压稳定方面具有较大的优势。     

变速恒频双馈风电机组最大风能捕获非线性控制策略

针对变速恒频双馈风电机组,讨论了基于空气动力转矩和风速估计的最大风能捕获问题.在分析了风力机特性和双馈感应发电机基本电磁关系的基础上,建立了变速恒频双馈风电机组非线性数学模型,并运用反馈线性化理论设计了非线性控制器.该控制器具有2个输出变量,即发电机转子侧d轴和q轴电压分量.q轴电压分量用于强迫风力机运行于最优转速,实...     

级联式无刷双馈发电机的控制特性分析

从简化的等值电路和未简化的等值电路出发,分析了级联式无刷双馈电机的参数特征,并结合电机发电运行条件,编制M atlab程序,研究其恒压频比控制特性,对发电机在亚同步速和超同步速两种情况下进行了并网运行仿真。仿真结果与理论分析一致,为级联式无刷双馈发电机变速恒频风力发电技术的进一步深入研究奠定了一定的理论基础。     

无刷双馈风力发电系统的最大功率追踪控制策略研究

从转子参考轴dq模型出发,研究同步坐标下的无刷双馈电机(BDFG)的数学模型。根据BDFG的特性,采用定子磁链定向的矢量变换控制技术,提出了一种功率控制策略,设计了基于该控制策略的变速恒频无刷双馈风力发电系统。该系统通过控制发电机的控制绕组进行交流励磁,实现变速恒频发电机有功、无功率的解耦控制,从而实现最大功率捕获的高效发电运行。仿真结果验证了所提出控制策略的正确性和有效性。     

有刷与无刷双馈感应发电机性能对比分析

在对比分析了有刷和无刷双馈发电机的运行机理的基础上,借助于MATLAB/SimuIink仿真软件,分别以功率5 kW、6/2极的磁阻转子的无刷双馈发电机和3.5 kW、4极的有刷双馈感应发电机为例,分析这两种发电机的电磁特性、变速恒频运行特性,并通过实验对两种发电机的变速恒频特性加以验证.仿真和实验结果表明,两种发电机在运行性能上具有相似性.     

级联式无刷双馈感应电机稳定性及其控制系统的研究

在分析级联式无刷双馈感应电机的数学模型的基础上 ,以小信号线性化增量模型为手段 ,根据李雅普诺夫稳定判据得出其稳定性的条件 ;而后对级联式无刷双馈感应电机矢量控制系统进行了仿真研究 ;最后分析了控制系统在典型工况下的动、静态品质。实验结果证明了其完全可以达到与直流电机控制系统的性能以及仿真分析的正确性。在国内首次研制成功该类电机矢量控制系统样机。为级联式无刷双馈感应电机进一步广泛应用于风力、水力变速恒频发电等领域 ,奠定了一定的理论和实践基础     

无刷双馈风力发电机空载试验问题探讨

针对无刷双馈变速恒频风力发电系统空载特性试验中出现的电机转速突增、突减甚至快速停机,以及与双馈发电机控制绕组相联的变频器滤波电容奇异击穿甚至爆炸等一些在普通电机中非常少见的特殊现象和问题,从交流电机的基本理论出发,阐述了无刷双馈风力发电机的变速恒频原理、空载特性试验的测量方法,分析了此类问题与现象存在的根源,给出了若干建议和注意事项。     

Double-fed induction generator control for variable speed wind power generation

Vector control of a doubly fed induction generator drive for variable speed wind power generation is described. A wound rotor induction machine with back-to-back three phase power converter bridges between its rotor and the grid forms the electrical system. The control scheme uses stator flux-oriented control for the rotor side converter bridge control and grid voltage vector control for the grid side converter bridge. A complete simulation model is developed for the control of the active and reactive powers of the doubly fed generator under variable speed operation. Several studies are performed to test its operation under different wind conditions. A laboratory test setup consisting of a wound rotor induction machine driven by a variable speed dc motor is used to validate the software simulations.     

变速恒频双馈风力发电机励磁控制技术研究

双馈电机变速恒频(VSCF)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。该文在分析双馈电机运行原理和励磁控制方法的基础上，设计和构建了基于80C196MC单片机的VSCF双馈风力发电机的励磁控制试验系统。对变速恒频控制、恒压控制、并网控制以及亚同步速、同步速和超同步速三种不同运行状态之间的动态转换控制技术，进行了试验研究，为兆瓦级变速恒频双馈风力发电机励磁控制系统的设计奠定了基础。     

Use of multifield induction machine to determine the characteristics of self-excited generator systems at variable speed,constant voltage and constant frequency

This paper considers a generator system using variable energy such as wind power. The variable energy influences the voltage and frequency of a generator system. However, the load requires constant voltage and frequency. Therefore, this paper proposed that a generator system have the following good points:

• (1) This generator is a brushless system which makes use of the multifield induction machine;
• (2) Frequency converter of small capacity which is used for constant voltage and frequency in load at variable speed;
• (3) The PWM inverter can supply reactive power to the self-excited generator; and
• (4) Voltage wave of load is sine wave by LC filter of the frequency converter.

The multifield induction machines of this generator system have 4 poles and 8 poles similar to stator winding. The rotor of the multifield machine is especially cage type. This rotor can transform among the 4-pole field and 8-pole field on the stator. In this paper, an experimental study of the brushless, self-excited, constant voltage, constant frequency, variable speed and sine wave generator system by multifield induction machine is described. The component of this generator system, operation of multifield induction machine, characteristics of generator system, and the effect of LC filter in frequency converter are described.     

基于变结构控制的变速恒频双馈风力发电机并网控制

将矢量控制技术、逆系统方法、变结构控制技术相结合,提出了一种新的变速恒频双馈风力发电机空载并网控制策略.双馈异步发电机的数学模型在m一t坐标系下是一个非线性耦合系统.采用逆系统方法将转子电压方程线性化解耦,构造出伪线性系统;然后,设计伪线性系统的变结构控制律;利用Matlab软件搭建了变速恒频双馈风力发电系统的仿真模型,进行仿真分析.仿真结果表明,所采用的控制策略能够完成发电机平滑接入电网,并网运行效果理想,实现了定予输出有功与无功功率的独立调节.与PI控制方案相比,变结构控制方案具有更好的动态响应性能.     

变速恒频双馈风力发电柔性并网控制

传统的风力发电并网方式为"刚性并网",在并网瞬间会产生很大的冲击电流.本文根据交流励磁变速恒频风力发电的运行特点,将矢量控制的定子电压定向技术应用在双馈发电机的并网控制上,对风力发电的"柔性并网"进行了分析,即根据电网电压和电机转速来调节转子的励磁电流,在变速条件下实现无冲击电流并网,实现了输出有功和无功功率的解耦控制.建立了交流励磁发电机空载并网、负载并网、并网后的稳态运行和电网波动情况下的不脱网控制模型,完整的仿真研究验证了变速恒频风力发电柔性并网控制策略的正确性与有效性.     

几种变速恒频风力发电系统控制方案的对比分析

阐明了为最大限度利用风能,风力发电系统应采用变速恒频控制策略,并分析了变速恒频风力发电系统中功率转换子系统的主要组成环节。对4种分别采用笼型异步发电机、交流励磁双馈发电机、无刷双馈发电机和永磁发电机的变速恒频风力发电系统进行了性能对比分析。     

无刷双馈风力发电机组的模糊自适应控制

针对变桨距并网型风力发电机组的最大功率跟踪及改善电能质量问题,采用新型无刷双馈电机构成风力发电机组．基于DSP控制的电力电子装置来改变无刷双馈电机控制绕组电流的频率、幅值、相位,设计了模糊控制器,使得额定风速以下时,根据风速变化,控制电机转速获得最佳叶尖速比,实现最大功率跟踪和变速恒频;额定风速及以上时,控制风轮的桨距角及风力机转速,调节叶尖速比,实现风力发电机组的恒功率输出及频率恒定。仿真结果表明,比传统PID控制器能更有效地减少振荡,较快地达到稳态,提高了风能转换系统的效率和质量。     

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...     

双馈变速恒频风力发电空载并网控制策略

传统的风力发电并网方式主要有直接并网和降压并网,在并网瞬间会产生很大的冲击电流.根据交流励磁变速恒频风力发电的运行特点,将矢量控制的电网电压定向技术应用于双馈发电机的并网发电上,提出一种基于电网电压定向的双馈变速恒频风力发电空载并网控制策略,即在定子开路条件下,根据电网电压和电机转速来调节转子的励磁电流,在变速条件下实现几乎无冲击电流并网和输出有功、无功功率的解耦控制,建立了交流励磁发电机空载并网及稳态运行控制模型.仿真和实验结果表明,本文所提出的空载并网方式是变速恒频风力发电的一种较理想的并网方式.