双馈感应风力发电机位置观测的实验评估

分析了一种无位置传感器双馈感应风力发电机矢量控制的实现方法,给出了无位置传感器转子位置信号观测的方法,最后采用DSP芯片构造了无位置传感器双馈风力发电机实验系统,对该位置观测方法进行实验评估,测试了无位置传感器双馈感应发电机的动静态运行性能,实验结果表明,该位置观测方式具有良好的动态控制性能.     

基于转子串电阻的双馈风电低电压穿越暂态功率优化控制

针对双馈风力发电机转子串电阻低电压穿越控制,提出一种动态功率优化控制策略,根据电网电压跌落深度的前馈控制,实时改变双馈电机有功功率给定值,进而快速有效地控制双馈电机的功率输出,实现转子变流器两侧的功率平衡;利用转子串电阻低电压穿越期间双馈电机的可控性,在确保系统稳定和转子变流器电流不越限的情况下,为电网提供尽可能多的无功支撑,促使电网故障电压快速恢复。基于10 kW的双馈风力发电模拟平台实验结果表明,该算法在无需添加额外硬件设备的同时,可基本实现系统的安全、稳定、零电压穿越运行,且可降低系统的成本,具有一定实用性。     

双馈风力发电机无速度传感器控制

提出了一种新型的基于模型参考自适应原理的双馈风力发电机的无速度传感器矢量控制方案.根据双馈风力发电机运行的特点,针对双馈发电机并网前空载励磁阶段和并网后发电运行阶段分别采用了不同的无速度传感器矢量控制方案.在发电机并网前,根据双馈发电机空载时定子侧电压矢量的q轴分量估计发电机并网前转速及转子位置.在并网运行阶段采用了一种基于双馈电机磁链关系的模型参考自适应方法进行转速及转子位置的跟踪.最后在理论分析的基础上,在实验室的双馈风力发电机组模拟平台上进行了实验研究.实验结果证明了该文提出的双馈风力发电机无速度传感器矢量控制方案的正确性和可行性.     

双馈异步风电机组机侧转速控制器的设计与仿真研究

双馈异步风力发电机组(DFIG)机侧(即转子侧)变流器作为其电控系统的核心控制部件,主要负责双馈感应电机的转速控制和发电机无功调节任务,但由于其具有非线性、强耦合等复杂特性,导致变流器的控制器设计十分困难。针对上述情况,提供一种DFIG转子侧变流器控制策略设计方法和控制参数优化方法,可通过调节转子侧电流大小实现双馈感应电机转速、无功的无静差调节;并以1.5 MW DFIG实际参数为模型,利用Simulink仿真软件对该控制策略进行仿真验证。研究结果表明：利用PI控制器可实现DFIG转速-转矩控制,发电机转子侧电流理论上可实现无静差跟踪。     

电网电压连锁故障下双馈式风力发电机鲁棒增强控制策略

针对双馈式风力发电机的传统控制策略存在鲁棒性能较差,过渡过程持续时间较长,母线电压过调制等问题,提出一种改进的电压连锁故障穿越控制方案。通过对转子侧变流器采用鲁棒控制策略,网侧变流器采用改进无功电流控制策略,可同时改善双馈式风力发电机的低电压穿越(LVRT)和高电压穿越(HVRT)能力。同时以双馈式风力发电机的定子动态磁链为分析基础,推导其在电压骤降和骤升故障期间的过渡过程特性。仿真表明:所提出的双馈式风力发电机的鲁棒增强控制策略,可有效提高风力机在电网电压连锁故障情况下的穿越性能。     

双馈风力发电机组并网控制策略及性能分析

为了实现双馈风力发电机组无冲击电流并网,基于电网电压定向矢量控制技术,提出了一种考虑转子电流动态调节特性的双馈风力发电机组空载并网控制策略。基于Matlab/Simulink仿真平台,建立了双馈风力发电机系统及其并网控制的数学模型,并对不同初始运行转速的双馈风力发电机组的自动并网运行特性进行了仿真。仿真实验结果证明无论初始转速为同步转速,还是超、亚同步转速,利用提出的并网控制策略,双馈风力发电机组能很好快速地建立定子电压,并网过渡过程定子电流基本没有冲击。     

双馈风力发电系统的最大风能控制策略

在分析变速恒频风力发电系统最大风能捕获策略的基础上,提出了一种通过直接控制双馈发电机转子电流就可实现系统低于额定风速下的最大风能捕获又可使得电机铜耗最小化运行的控制策略.首先,在考虑风力机特性和双馈发电机基本电磁关系的基础上,分别推导了双馈发电机定子铜耗最小化运行和最大风能捕获的数学模型.其次,根据双馈发电机最优转子电流的数学模型,建立了双馈风力发电机系统最大风能捕获的控制策略.最后,利用Matlab/Simulink对不同风速下双馈发电机系统的运行性能进行了分析和比较,结果验证了该控制策略的正确性和可行性.     

微电网中带蓄电池的DFIG动态模型仿真

通过分析双馈电机的数学模型,建立了基于定子磁链定向矢量控制的双馈异步风力发电机模型,并且在其转换器直流侧加入蓄电池,在风力不足和大电网发生故障时给转换器转子侧或电网侧注入功率。以一个20 kV电源等效电网模型建立微电网系统,利用电力系统分析软件PSCAD/EMTDC分别对不带蓄电池的风力发电机和带蓄电池的风力发电机进行仿真。仿真结果表明,该控制方式能够实现双馈式异步风力发电机的有功、无功解耦。在变换器侧加入蓄电池,可改善电网质量,当负荷产生波动时能提高电压稳定性,还节约了变频器资源,节省了开支。     

5 MW双馈风电机组低电压穿越的仿真分析

针对海上风力发电机组安全可靠运行要求的发展趋势,本文在阐述双馈风电机组控制原理的基础上,建立了双馈发电机及其变流器的控制模型。其次,在分析电力系统对并网风电机组低电压穿越原理基础上,比较分析了双馈风电机组低电压穿越的各种控制技术方案。最后,结合海上用5.0 MW双馈风力发电机组电气参数,对2种典型低电压穿越的转子电路保护措施进行了仿真比较。分析结果表明,采用二极管整流桥加IGBT和保护电阻构成斩波器的措施具有较好的暂态控制效果。     

一种新的双馈风力发电机的低电压穿越方案研究

结合励磁控制策略和硬件装置,提出一种新的双馈风力发电机低电压穿越运行方案。首先,通过分析双馈风力发电机系统模型的无源性,引入并改进无源性控制策略,提高转子电流的控制性能以应对电网电压小值跌落故障;然后在双馈风力发电机定子侧串入多抽头变压器,根据电网电压跌落程度检测,设计多路选择开关,保证发电机机侧电压始终维持在小值跌落范围内,从而提高双馈风力发电机的低电压穿越的能力。仿真结果表明:该方案既能改善电网电压小值跌落时对转子过电流控制性能,也能应对电网电压出现较严重的跌落情况。     

Doubly-fed induction generator drive based WECS using fuzzy logic controller

The purpose of this paper is to improve the control performance of the variable speed, constant frequency doubly-fed induction generator in the wind turbine generation system by using fuzzy logic controllers. The control of the rotor-side converter is realized by stator flux oriented control, whereas the control of the grid-side converter is performed by a control strategy based on grid voltage orientation to maintain the DC-link voltage stability. An intelligent fuzzy inference system is proposed as an alternative of the conventional proportional and integral (PI) controller to overcome any disturbance, such as fast wind speed variation, short grid voltage fault, parameter variations and so on. Five fuzzy logic controllers are used in the rotor side converter (RSC) for maximum power point tracking (MPPT) algorithm, active and reactive power control loops, and another two fuzzy logic controllers for direct and quadratic rotor currents components control loops. The performances have been tested on 1.5 MW doubly-fed induction generator (DFIG) in a Matlab/Simulink software environment.     

A complete modeling and simulation of DFIG based wind turbine system using fuzzy logic control

The current paper talks about the variable speed wind turbine generation system (WTGS). So, the WTGS is equipped with a doubly-fed induction generator (DFIG) and two bidirectional converters in the rotor open circuit. A vector control (VC) of the rotor side converter (RSC) offers independent regulation of the stator active and reactive power and the optimal rotational speed tracking in the power maximization operating mode. A VC scheme for the grid-side converter (GSC) allows an independent regulation of the active and reactive power to exchange with the grid and sinusoidal supply currents and keeps the DC-link voltage constant. A fuzzy inference system (FIS) is adopted as an alternative of the conventional proportional and integral (PI) controller to reject some uncertainties or disturbance. The performances have been verified using the Matlab/Simulink software.     

并网中小型风电系统最大功率跟踪控制

针对目前中小型风力发电系统发电效率低,提出了一种新型拓扑结构,即机侧采用三相PWM整流器,网侧采用单相PWM逆变器。在对永磁同步发电机数学模型和风力机最佳输出功率进行分析的基础上,采用转子磁链定向控制技术,实现对发电机输出的有功功率的控制,进而实现对风力发电机最大功率的跟踪控制;同时,在单相系统中引入"虚拟电路",使网侧单相变流电路参数可以转化到旋转坐标系下,实现无静差控制。通过仿真试验验证了控制策略的可行性。     

Variable-speed generation with the series-resonant converter

Results of study and measurements are presented for a variable-speed generation (VSG) system that uses a series-resonant converter to excite the rotor windings of a doubly-fed generator. The capabilities of this system include maximum-efficiency operation and limited converter rating for a speed range from stand-still (zero RPM) to well beyond synchronous speed, as well as flexibility for line-voltage control, reactive power generation, and synchronization at zero RPM. Measurements of the harmonic distortion are provided showing the superiority of this converter as compared with a VSG system using a conventional cycloconverter or a DC-link converter. A convenient tool for analyzing the operating modes of the system is discussed that can be developed under varying resource conditions     

双馈电机变速恒频风力发电系统研究

结合双馈发电机特性,分析了双馈电机变速恒频风力发电系统的工作原理。重点介绍了变速恒频运行方式下双PWM变换器的原理和定子磁场矢量控制系统的设计,并提出了以ARM作为核心控制器的控制系统结构,对系统矢量控制部分进行了仿真实验。     

双馈感应式风力发电系统低电压运行特性研究

双馈感应发电机（DFIG）具有有功、无功功率独立调节能力及励磁变频器所需容量小等优点,在风力发电系统中得到越来越广泛的应用。但正是励磁变频器的过流能力限制使得其对电网故障非常敏感,电网故障下DFIG风电机组的控制能力受到限制。当前国外大多数风电并网标准都要求风力发电机在电网电压跌落的情况下不能从电网中解列,以便在故障后电网恢复过程中提供功率支持,避免发生后续更为严重的电网故障,这即是对风电机组低电压穿越能力的要求。为了保护变流器和对电网提供支撑,需要研制一种能够在电网故障发生时为故障电流进行旁路的设备——Crowbar电路。针对Crowbar的电流旁路装置进行了研究,说明Crowbar电路具有抑制转子浪涌电流和保护直流母线的作用,并在小功率平台上进行了试验,证明了这种设备对于提高DFIG系统的LVRT能力具有重要的作用。     

双馈风力发电用交直交变流器控制策略的研究

概述了变速恒频双馈风力发电用交直交变流器的工作原理,转子侧变流器采用基于最大功率点跟踪的并网发电解耦控制策略,网侧变流器采用基于固定开关频率与电网电动势前馈相结合的双闭环控制策略,构建了110kW变速恒频双馈风力发电模拟平台,经过实验结果分析验证了上述控制策略的有效性和可行性。     

Fault-tolerant control of an open-winding brushless doubly-fed wind power generator system with dual three-level converter

To improve the fault redundancy capability for the high reliability requirement of a brushless doubly-fed generation system applied to large offshore wind farms, the control winding of a brushless doubly-fed reluctance generator is designed as an open-winding structure. Consequently, the two ends of the control winding are connected via dual three-phase converters for the emerging open-winding structure. Therefore, a novel fault-tolerant control strategy based on the direct power control scheme is brought to focus in this paper. Based on the direct power control (DPC) strategy, the post-fault voltage vector selection method is explained in detail according to the fault types of the dual converters. The fault-tolerant control strategy proposed enables the open-winding brushless doubly-fed reluctance generator (BDFRG) system to operate normally in one, two, or three switches fault of the converter, simultaneously achieving power tracking control. The presented results verify the feasibility and validity of the scheme proposed.     

基于模型预测控制的机侧变流器功率模块结温波动抑制策略

针对双馈风电机组运行在同步转速点附近时,低输出频率使机侧变流器功率模块承受较大结温波动,致使变流器可靠性降低的问题,提出一种结温波动抑制的模型预测控制(MPC)策略.首先,基于双馈感应电机电压和磁链方程,推导功率预测控制模型;其次,构建基于机组最大功率跟踪(MPPT)的目标函数;然后,搭建基于MPC的双馈风电机组电热仿...     

变速恒频风力发电系统及其控制技术研究

为了最大限度地利用风能,风力发电系统应采用变速恒频控制策略。分析了鼠笼异步发电系统、双馈发电系统、无刷双馈发电等变速恒频风力发电系统的原理、性能及特点,通过对比各种风力发电机和各种控制方法的优缺点,对未来风力发电机和风力发电控制技术的发展趋势做了展望: 风力发电机大型化;采用变桨距和变速恒频技术;风力发电机采用直接驱动;采用智能化控制等。