双馈感应电机无速度传感器直接转矩控制方法

风电机组双馈感应发电机运行中,由于参数变化的不确定性导致其无速度传感器直接转矩控制输出值出现异常波动,为保证双馈感应电机的频率稳定性,提出一种双馈感应电机无速度传感器直接转矩控制方法。计算转子磁链同步转速和转差速度,得到发电机的转速观测值;分析转子绕组电压空间矢量,建立磁链模型并构建电磁矩阵,在矩阵中计算定子绕组和转子绕组的磁势矢量,通过二者的矢量积得到电机的电磁转矩;转速和转矩共同组成直接转矩控制系统,实现对电机的速度调节和控制。仿真分析结果表明：采用所提方法时,在双馈感应电机启动后转速迅速增加,且在1.2 s后转速始终保持为1 400 r/min,可保证转子磁链的运行轨迹接近于圆形,直接转矩控制效果平稳。     

双馈风力发电机阻尼控制方法的改进

为研究双馈风力发电机的低电压穿越特性,建立了磁链状态方程并求解其特征根。对几种典型的改进励磁电流控制方法进行分析,得出此类方法均是通过控制转子电流指令值来加快磁链的暂态衰减,从而提出在电流环参考值的基础上添加定子磁链暂态分量的补偿项,来改善系统欠阻尼特性,针对PI控制器对交流量调节能力有限,引入电流前馈补偿项,对其进行修正。仿真表明,改进的阻尼控制方法加速了暂态磁链的衰减,提高了故障穿越能力。     

不平衡电网电压下双馈感应发电机无源控制

本文以抑制电网电压不平衡所带来的定、转子不平衡电流为目标,提出了一种基于无源化方法的双馈感应发电机不平衡控制策略.首先在分析了正转同步旋转坐标系下的双馈感应发电机正序模型及负序模型无源性的基础上,设计了正、负序模型的无源性状态反馈控制器;然后给出了一种期望状态值计算方法,根据不平衡控制目标得到定、转子电流负序分量的指令值,结合定子电压的正序分量和电磁转矩的期望值计算出定、转子电流正序分量的给定值;最后得到电网电压不平衡条件下双馈感应发电机的无源控制器.仿真结果表明:所提出的控制方案有效地抑制了电网电压不平衡故障时定子及转子的不平衡电流,降低了输出电磁转矩的波动,提高了双馈感应发电机系统在电网电压不平衡条件下实现不间断运行的能力.     

双馈感应风力发电系统低电压穿越转子侧新型控制方法

建立了增加定子励磁电流变化的双馈感应风力发电系统数学模型,分析了电网电压跌落时以及电压恢复后系统的响应特性.针对电网电压大值跌落的情况,提出了一种低电压穿越控制方案:首先在转子侧变换器定子磁链定向的矢量控制方案中引入一个补偿项——定子励磁电流的微分项;在此基础上,在发电机的转子侧串联电阻.仿真结果表明,该方法在电网电压大值跌落时,能够对定、转子侧的过电压过电流有明显的抑制作用.     

基于比例谐振控制的双馈风力发电系统空载并网研究

提出双馈异步发电机的比例谐振控制策略,实现双馈风力发电系统的空载并网控制。通过双馈异步发电机的数学模型,建立了基于定子磁链定向的双馈风力发电空载并网系统。文中结合比例谐振(Proportional Resonant,PR)控制器的特性,设计了空载比例谐振并网控制。与传统双馈异步发电机空载并网控制策略相比,不仅简化了控制算法,同时提高了控制系统的鲁棒性。仿真结果表明,提出的控制策略可有效地实现双馈异步发电机的电网同步控制。     

双馈风力发电机组低电压穿越动态过程仿真分析

随着风力发电机装机容量与日俱增,双馈风电机组的低电压穿越技术也成为研究热点.本文根据经典的六变量感应发电机数学模型,在Matlab/simulink环境中建立了双馈风电机组模型并进行了电磁暂态仿真.模拟出在电网电压跌落80％并持续625ms极端条件下感应发电机工作情况.仿真结果正确反映了风力发电机低电压穿越的详细动态过程,此模型为进一步研究双馈感应发电机在特殊情况下的电磁暂态特性以及励磁策略提供了理论基础.     

双馈电机的电流解耦控制研究

在基于定子磁链定向的双馈电机控制系统中,由于传统的稳态下的电压前馈补偿,转子电流dq分量存在小幅度振荡问题,本文中采用了一种新的考虑定子磁链微分的电压前馈补偿方法（文中方法B）,取得良好的电流解耦控制效果。仿真结果验证了该方法的正确性。     

双馈感应风力发电机组的非线性变结构空载并网控制策略

采用矢量控制结合PI控制来实现双馈感应发电机并网时,电机的各种磁链以及电压电流交叉耦合补偿部分都会降低电网电压跟踪的速度,使动态响应性能不够理想,令超调量增大.本文采用变结构控制与全状态反馈线性化解耦相结合的控制策略,来控制双馈感应发电机组的空载并网过程.在MATLAB仿真模型基础上,从空载并网时发电机定子电压对电网电压的跟踪、并网过渡过程中定转子电流变化情况,和并网后功率调节和最大风能捕获这3个阶段进行了仿真分析.最后将非线性变结构控制器与传统矢量控制外加PI调节控制的仿真结果进行了对比分析.结果表明,采用全状态反馈线性化变结构控制的双馈感应风力发电机组,可以实现发电机的平滑并网,并网效果较好,定子电流对电网冲击小,转子电流实现比较平稳的过渡.并网后,发电机能够有效地进行最大风能捕获,实现变速恒频发电和有功、无功功率的独立调节控制.通过与传统矢量控制的比较分析,可以看出,双馈感应风力发电机组采用状态反馈精确线性化变结构控制器比传统矢量PI控制器对电网电压跟踪速度更快,动态响应更快速、调节时间和超调量更小.     

级联无刷双馈电机定子磁场定向的直接反馈控制

针对级联无刷双馈电机, 提出了一种采用控制电机定子磁场定向的直接反馈控制方法. 首先推导出级联无刷双馈电机在控制电机定子磁场定向坐标系下的磁链方程和转矩方程. 然后将功率电机对控制电机的影响视为扰动, 在分析磁链方程和转矩方程的基础上得出磁链和转矩分别可由控制电机定子电流的直轴分量和交轴分量进行控制的结论. 该方法回避了求解复杂非线性方程的困难, 控制算法简单, 对电机参数的依赖性小. 仿真实验结果证 明了该方法的有效性.     

基于改进型积分器的直接转矩控制的仿真研究

目前,在直接转矩控制中大多采用电压模型来估算定子磁链.然而由于纯积分环节存在直流偏移和初始值误差,会使得估算的定子磁链不准确,特别在低速时会使整个系统性能下降.采用了一种改进的积分器来消除纯积分环节产生的直流偏移和初始值误差对电压模型定子磁链观测器的影响.该积分器采用自适应控制自动调整磁链补偿量到最优值,并且通过坐标变换将幅值和相位分离,在调整幅值的同时,保持磁链的相位不发生变化,从而从本质上消除了纯积分直流偏移和初始值问题,同时还能保证定子磁链辨识无稳态误差,适合于直接转矩控制系统低速情况下使用.仿真结果验证了这种方法的有效性.     

双馈风力发电场惯性与阻尼控制技术

变速恒频风力发电机组若具备常规发电机组对系统功率稳定性的支持作用,有利于提高风电渗透率较高的区域电网的稳定性。首先,本文在分析双馈风电机组运行特性和控制策略的基础上,研究了双馈机组的虚拟转动惯量与转速调节及电网频率变化的关系,提出了双馈风电机组的惯性控制策略。其次,基于改善双馈风电机组的惯性响应降低系统阻尼的不利影响,分析了双馈风电机组通过无功调节增加系统阻尼的原理,并进一步提出了风电机组基于无功附加控制的阻尼控制策略。最后,通过对含30%风电装机容量的三机系统的仿真分析,验证了系统发生扰动后在所提控制策略的协调控制下,不仅能够利用双馈风电机组的虚拟惯量使风电场具备对系统频率快速的响应能力,并可使系统功率振荡迅速衰减,从而提高了基于双馈风电机组的大规模风电场接入电网后的电力系统暂态稳定性。     

零序暂态电流接地选线原理与方法研究

通过小电流接地模拟电网在不同条件下发生单相接地故障时的实录波形分析与处理,深入分析了小电流接地系统发生单相接地故障稳态过程和暂态过程,得到了小电流接地系统发生单相接地故障时暂态特征。鉴于模拟电网的局限性,采用MATLAB7.1/Simulink6.3软件搭建具有10kV五出线的仿真电网进行大量的单相接地故障仿真实验。最后,提出基于零序暂态电流首半波比值的选线判据,并对该方法进行大量不同条件下仿真实验,进一步验证该判据的正确性。     

基于直接电流控制的D-STATCOM数学建模与控制系统仿真

配电网静止同步无功补偿器D-STATCOM是用户电力的重要设备,能够有效解决配电网中电压波动与闪变、三相电压不平衡、电网谐波污染等电能质量问题,是目前国内外研究的热点。本文建立了D-STATCOM的动态数学模型,依据瞬时无功理论以及直接电流控制方法对D-STATCOM的控制系统进行了设计,并根据所述数学模型和控制系统搭建了D-STATCOM的仿真模型,进行了仿真分析。仿真结果表明,本文所述的基于直接电流控制的D-STATCOM具有很好的补偿效果,对于容行和感性负载均能准确检测并迅速补偿,动态性能良好。     

多绕组电压互感器误差现场校验技术研究

针对多绕组电压互感器非计量绕组负荷对计量绕组误差的影响问题,本文通过对多绕组高压电压互感器等值电路分析和理论推导,对多绕组电压互感器的计量绕组误差构成进行了研究,提出了一种利用非计量绕组施加不同负荷实现各绕组漏阻抗的测量方法,并计算得到多绕组电压互感器的计量绕组负载误差和非计量绕组对计量绕组的误差影响量。计量绕组各测量点的空载误差测量采用低压侧参考误差方法实现,通过常规方法在一个较低电压下测量电压互感器空载误差及二次回路参考电压点和测试点的参考误差,计算得到互感器各测试点的空载误差数据。本方法无需使用升压器和进行导纳值、直流电阻的测量,并避免了分布电容对误差的影响,试验结果表明测量准确度可以达到检定规程要求。     

电池储能系统建模及其应用

在风力发电系统中,由于风能的随机性和间歇性,导致风电场输出功率很不稳定,严重影响电能质量,储能系统的加入能有效改善风电的电能质量。本文采用了考虑电池容量损耗的电池模型,设计了AC/DC双向变流器,提出了适合电池储能系统的控制策略,建立了电池储能系统模型。验证了应用电池储能系统能有效对风电场输出功率进行平滑。     

基于PMU的同步发电机在线参数辨识研究

针对同步发电机离线参数测量方法不能精确反映发电机运行特性,提出利用相量测量装置PMU实现对发电机运行参数的实时采集,从而实现发电机运行时参数的在线参数辨识。阐述了同步发电机5阶、3阶以及2阶数学模型及参数表示的物理含义;提出了利用PMU实时采集发电机机端电压、电流以及励磁电压、电流,在WAMS系统主站利用GA算法实现对发电机参数的在线辨识。辨识结果证明了发电机参数在线辨识的可行性和有效性,具有较高的理论价值和实际价值。     

仿真建模-上海电气MW级风机测试平台

风力发电产业的快速发展亟需稳定可靠的风机产品。通过仿真建模方式建设的风机测试平台作为一种风机研发设计和性能质量检验方法而倍受关注。本文研发设计了最高允许测试容量为3.6MW的双馈整机(DFIG)全功率测试平台,其采用了10kV中压并网电压和中压矩阵变频器,消除了常规测试台低电压并网的大电流弊端。文章重点讲述了测试平台仿真建模及研发设计关键技术,最后给出相关测试结果。     

小型风光互补型并网发电系统一体化控制器的设计

为了实现小型风光互补性发电系统的并网运行,采用DSP芯片为核心单元,提出了一种一体化控制器的设计方案。本文设计的一体化控制器可以实现最大功率跟踪、蓄电池充放电控制、逆变器输出电压幅值与频率的调节和系统并网控制的功能。从一体化控制器的基本构成入手,分析了控制器实现控制功能的基本过程,根据基本过程设计了各个控制单元的软件程序模块。最后,构建了一个太阳能电池板容量为1000W,风能发电机容量为3000W的风光互补型并网发电系统对一体化控制器的控制性能进行了实验测试。结果表明,一体化控制器整体性能良好,能快速、准确的对系统相关环节施加合理的控制指令,维持系统稳定、安全的运行。     

大型风力发电机变桨控制系统设计

变桨距风力发电机已成为风力发电机组的主要研究和发展方向,文章以大型风力发电机组的变桨距系统为研究对象,通过对硬件系统的功能描述,设计了变桨系统的总硬件电路和伺服电路。在此基础上,为实现硬件电路的良好调节作用,对风机启动后变桨程序和调功程序的软件流程图作了详细设计。经过以上的软硬件设计,满足了大型风力发电机组变桨的控制要求。在实际应用中,获得了良好控制效果。     

超临界烟气挡板再热汽温控制系统的可行性分析

针对超临界机组动态特性复杂、变参数的运行方式、多变量的控制特点,以及采用传统的设计方法难以对超临界机组主汽温进行有效控制的特点,设计了超临界再热蒸汽温度所采用的烟气挡板的结构及控制特性,同时在超临界机组中进行3个负荷带变动试验和升负荷试验。试验数据及曲线表明,超临界机组再热汽温度控制系统采用烟气挡板控制的方法满足品质指标要求。