永磁直驱风电机组的机侧多整流器并联运行控制研究

永磁直驱风电机组的容量通常达到了兆瓦级,采用并联型结构是主要的扩容方式。传统的风电变流器机侧整流器具有独立的直流母线,虽具有控制简单的优点,但也存在成本高、体积增加等问题。针对这个问题,提出了一种新型的永磁直驱风电机组机侧多整流器共直流母线并联运行控制策略。该控制策略的控制目的是抑制共直流母线的整流器模块之间由于不同步造成的环流,因此首先对具有公共直流母线的多整流器运行的直流环路和零序电流动态进行了建模和分析,设计了独立的电流控制器,并通过同步载波移相配合生成了多簇脉冲调制信号给不同的整流器模块,但相互的控制器使用了同一个转子位置观测器,从而实现了每个模块的电流同步和均衡,并匹配了最优的总发电机转矩。最后,为了验证控制策略的有效性,基于1.5 MW的永磁直驱风电机组试验平台进行了试验研究。试验结果表明,在新型控制策略下,变流器机侧多整流器模块能正常运行,并具有较优的性能。     

无位置传感器下的永磁半直驱风电机组MPPT控制

针对永磁半直驱风电机组运行控制中的无位置传感器控制以及传统矢量控制中PI控制参数整定困难、抗干扰能力差等问题,提出一种降低抖振、提高精度的新型滑模观测器,并在此基础上设计一种基于新型趋近律的滑模速度控制器代替传统PI速度控制器.在Matlab/Simulink中进行仿真,验证该方案的可行性.仿真结果表明,在该改进型滑模观测器和新型趋近律滑模速度控制器控制策略下,可以准确估计风电机组转子的速度和位置信息,在风速变化时,MPPT控制系统具有良好的抗干扰性能,有效提高了永磁半直驱风电机组的经济性和鲁棒性.     

基于超级电容的永磁直驱风电机组低电压穿越控制研究

通过分析传统永磁直驱风电系统的低电压穿越能力的原理与存在问题,其中选用超级电容储能系统与合适的控制策略,采用综合的网侧变流器控制方法,从而建立了相应的永磁直驱风电系统的仿真模型。仿真结果表明,采用超级电容储能系统与合适的控制策略,可以改善永磁直驱风电机组的低电压穿越能力。     

永磁直驱风电变流器控制策略及仿真研究

根据矢量控制原理提出了机侧和网侧PWM变流器的控制策略,分析了永磁直驱风电系统双PWM变流器的电路结构及其工作原理,建立了永磁直驱风电系统中包括风力机、传动系统、永磁同步发电机、双PWM变流器等各部分的数学模型;在MATLAB/SIMULINK仿真环境中建立了永磁直驱风电系统的仿真模型并进行了动态仿真。仿真结果表明:采用双PWM变流器的永磁直驱风电系统具有优良的动、静态性能,可以良好的控制永磁同步发电机,最终输入电网的电压、电流波形接近正弦且谐波含量小。验证了系统仿真模型的正确性和所提出双PWM变流器控制策略的有效性。     

基于矢量控制策略的永磁直驱风机在不同电压跌落程度下的故障特性分析

随着我国风电规模的不断扩大,永磁直驱风电机组获得广泛应用。首先,研究基于矢量控制策略的永磁直驱风机在不同电压跌落程度下的故障特性分析,在PSCAD/EMTDC中建立永磁直驱风机的网侧矢量控制和机侧零d轴电流控制搭配下的仿真模型;然后,分析当机端电压分别发生轻微跌落和严重跌落时,永磁直驱风机的故障电流特性和直流母线电压及有功、无功的变化规律;最后,针对限制短路故障电流和直流母线过电压,提出保障风机安全稳定运行的建议方法,为大规模永磁直驱式风力发电系统接入配电网提供技术支持。     

基于反馈线性化的永磁直驱风电机组低电压穿越控制

电网对并网风电机组有明确的低电压穿越(LVRT)要求,而永磁直驱风电机组实现LVRT功能一般需要增加额外的制动设备,增加了系统成本。针对这个问题,提出一种基于反馈线性化的永磁直驱风电机组LVRT控制技术。该控制策略不同于传统的变流器机侧控制功率、网侧控制直流母线电压的控制方案,而是根据发电机转速和直流母线电压之间的非线性关系,采用反馈线性化理论设计了变流器机侧的直流母线电压控制器,同时在变流器网侧实现了最大功率点跟踪控制。为了验证控制方法的有效性,搭建了永磁直驱风电机组原理样机试验平台,进行了试验研究,试验结果表明在电网三相对称跌落70%时,最大直流电压波动控制在了7%以内。因此,在这种新型的控制策略作用下,永磁直驱风电机组能够很好地实现LVRT功能,同时避免了使用额外的制动单元。     

永磁直驱风电机组低电压穿越技术的研究

随着风电机组安装容量的不断上升,风电系统在电网故障情况下的运行变得尤为重要,一些电网导则要求风电机组在电网电压跌落时要保证在一定范围内不脱网运行.针对使用背靠背的永磁直驱风电系统,分析了双PWM控制器的网侧控制策略,并设计直流侧卸荷电阻式Crowbar电路的硬件电路和控制策略,与网侧控制配合并进行了仿真分析.结果表明直...     

结合矢量和直接功率控制的双馈风电机组研究

介绍了一种新型的结合矢量和直接功率控制的双馈风电机组控制策略,该控制策略实施在双馈风电机组的转子侧,控制器设计的目标是同时获取矢量控制和直接功率控制的优势。首先对双馈风电机组的矢量控制和直接功率控制进行分析,建立了两者之间的数学联系,然后对两者控制架构进行融合设计了新型控制器。新型控制器相对于矢量控制器具有响应快速、鲁棒性高和易于实施的优势,而相对于直接功率控制,具有较小的谐波输出、功率波动等优点。最后,基于MATLAB/Simulink平台对新型控制方法进行了仿真研究。仿真结果表明,在新型控制下机组具有较好的稳态和动态性能,优于传统的矢量控制和直接功率控制。     

直驱型永磁风电机组并网控制系统的研究

对直驱型永磁风电机组并网控制系统工作结构与原理进行讨论,并研究变流器电机侧与电网侧的并网控制电路与控制策略。应用并联多变流器的方法,采取电网电压定向的电流、电压双闭环矢量控制模式,设计逆变并网控制。基于对交-直-交背靠背双PWM变流器的控制,运行软件仿真了690 V/2.5 MW直驱型永磁风电机组的变流器并网过程。实验结果表明,控制电路与策略正确有效,并网变流器能进行双向的能量传递,并且具有良好的静动态特性。     

离网型同步风力发电机单位功率因数新型控制策略

针对离网型直驱永磁风电系统机侧变换器无功容量过大问题,提出了一种永磁同步风力发电机单位功率因数新型控制策略.该控制策略首先是将同步旋转坐标系基于永磁同步电机转子磁场定向,其次求解出无功为零时的d轴电流isd,通过分析isd和永磁同步电机的空间矢量,设计出永磁同步电机矢量控制下的一种新型的isd直接给定方案.为了减小谐波...     

直接功率控制在永磁直驱风电系统的应用

永磁直驱风力发电机具有多变量、非线性及强耦合的特点,因此系统的参数变化会对矢量控制产生影响。针对永磁直驱风电系统系统稳定性和动态性能的问题。本文提出直接功率控制策略,由此省去电流闭环环节,减少了坐标变换,简化控制算法以改善系统性能。通过Matlab/Simulink搭建直接功率控制仿真模型,对控制策略的可行性进行验证;采用DSP FPGA实现了所提出控制策略,并进行了相关实验。仿真和实验结果证明了控制策略的有效性。     

改进的PR控制在永磁直驱风电机组中的应用

针对dq坐标下的PI控制很难消除稳态误差的问题,设计了一种使用于永磁直驱风电机组的改进PR控制。PR控制器由比例调节器P和谐振调节器R组成,网侧变换器采用改进的PR控制,能够实现无静差跟踪指令电流且不需要复杂的旋转坐标变换和前馈解耦控制,易于实现对并网逆变器电流中的低次谐波补偿和有功、无功功率的解耦控制。仿真结果验证了该控制策略的正确性和可行性,风机在电网发生短时严重的三相短路故障以及单相短路故障时能不切机运行。采用改进的PR控制提高了永磁直驱风电发电机组的动态响应能力及运行稳定性。     

永磁直驱风电机组改善系统阻尼的控制技术

永磁直驱风力发电机组抑制系统功率振荡的阻尼作用,有利于提高风电渗透率较高的区域电网的稳定性.本文在分析永磁直驱风电机组运行特性和控制策略的基础上,研究具备故障穿越能力的永磁直驱风电机组的无功调制与系统功率振荡的关系,提出了永磁直驱风电机组的无功附加阻尼控制策略.利用MATLAB/Simulink仿真软件对含永磁直驱风电机组的区域电网进行仿真分析,验证了在所提控制策略下,永磁直驱风电机组能够利用其无功功率的调节能力,抑制故障后系统持续振荡的功率,从而提高了基于永磁直驱风电机组的大规模风电场接入电网后的电力系统的阻尼特性.     

永磁风电机组零电流矢量控制策略研究

双PWM型永磁风电机组一般采用id=0的矢量控制策略.本文详细介绍了这种控制方法,在Matlab/Simulink平台搭建了并网永磁直驱风力发电系统模型.其中发电机组侧基于转子磁链定向,系统并网侧基于电网电压定向.对系统最大功率追踪时的运行特性进行了仿真试验.仿真结果验证了该控制策略的有效性和优缺点.     

基于PSCAD/EMTDC的直驱永磁同步风力发电机多机并联运行仿真

提出了一种与直流系统直接耦合的多机并联永磁风力发输电系统,该系统充分利用永磁直驱风电机组与轻型直流输电各自优点,适用于远距离风电直流联网.建立了dq同步旋转坐标下的永磁直驱风力发输电系统的数学模型,基于转子磁场矢量定向技术,构建了多机并联发输电系统的有功、无功解耦控制策略;基于电网电压矢量定向技术,构建了输电系统有功、无功功率的解耦控制策略.在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了两台永磁直驱风电机组并联发输电仿真系统,对系统的动态特性及其无功调节能力进行了仿真分析.仿真结果表明,两机并联的发输电系统能够在不同的风况下稳定运行,且对电网具有一定的无功调控能力.     

风力发电机组低电压穿越测试与分析

随着风电在电力系统中的穿透率逐年上升,风力发电与电力系统之间的相互影响越来越大,电力系统对并网风力发电机组在电网故障下能不间断运行提出强制性要求。分析了直流卸荷电路的工作原理和拓扑结构,建立了直驱风电系统模型。机侧变流器采用改进的直接电流矢量控制策略,实现了发电机平稳高效运行;对网侧逆变器控制策略做了进一步改进,增强机组的低电压穿越能力。利用移动式低电压穿越检测设备对内蒙古某风场永磁直驱风电机组进行了现场测试,测试结果满足国网的风电低电压穿越运行要求。     

直驱永磁同步风电机组高电压穿越技术研究与试验

针对大容量直驱永磁同步风电机组的高电压穿越问题,研究了电网电压升高对全功率变流器母线电压的影响;在风电机组不同的无功输出情况下,分析了机组升压变压器阻抗对并网点电压影响规律。在此基础上,确定了电网高电压故障下无功电流注入的原则,提出了基于变流器动态无功控制的高电压穿越控制策略,并从"高电压判断-高穿执行-高穿结束"3个方面分析了主控系统协调配合机制。在MATLAB中建立了2.5 MW直驱永磁风电机组的仿真模型,实现了风电机组高电压穿越全过程动态仿真;利用电网高电压发生装置,在MW级直驱永磁同步风电机组上进行了高电压穿越现场试验研究,试验结果表明理论与仿真分析的准确性及控制策略的有效性。     

基于状态反馈的直驱风电系统模糊控制策略

传统的比例-积分(proportional-integral,PI)控制器的参数及其性能会对直驱式永磁同步风电系统(direct-drive permanent magnet synchronous wind power system,DPMSWPS)的复杂非线性系统产生重要影响。鉴于PI控制存在参数难整定以及鲁棒性不佳等问题,提出一种应用于直驱式风电系统控制中的基于状态反馈的模糊控制策略。该控制策略通过对转速外环应用模糊控制来增强系统鲁棒性,并基于李雅普诺夫稳定与状态反馈控制率设置了电流内环状态反馈控制。所提控制策略不仅避免了常规PI控制需对控制参数进行整定的问题,还具有模糊控制器的强鲁棒性与可靠性的特点。在Matlab/Simulink下构建直驱永磁同步风力发电系统的详细仿真平台,对所提控制策略进行验证,并与常规PI控制的效果进行对比,进一步表明了所提控制策略的合理性与有效性。     

采用飞轮储能的永磁直驱风电机组有功平滑控制策略

风速的不稳定性和间歇性使得采用最大风能捕获控制策略的风电机组输出有功功率会随风速的变化而波动,影响风电机组的输出电能质量,引起电网频率波动,甚至带来电网的稳定性问题.简单分析了永磁直驱风电机组的全功率双脉宽调制(PWM)交-直-交变流器的控制策略,提出了在不改变现有变流器控制策略的前提下,在变流器的直流侧接入飞轮储能系统,用以实现风电机组输出有功功率的平滑控制.设计了飞轮储能系统的能量控制策略,并给出了平滑功率值的计算方法.对1.3 MW永磁直驱风电机组的运行特性进行了仿真研究,仿真结果表明,采用所提出的飞轮储能系统能量控制策略能够有效平滑风电机组输出有功功率,提高了风电机组的输出电能质量.     

电网故障时永磁直驱风电机组的低电压穿越控制策略

为提高永磁直驱风电机组所并电网的运行稳定性,研究电网故障下永磁直驱风电机组的运行特性以及提高其低电压穿越运行能力,文中提出一种适用于采用双脉宽调制变换器并网的永磁直驱风电机组的低电压穿越运行控制方案。通过在电网故障时限制发电机的电磁功率来限制输入至直流侧电容和电网侧变换器的功率,通过在电网故障时采用考虑发电机功率信息的网侧变换器电流闭环控制来实现直流链电压稳定控制,从而有效实现发电系统的低电压穿越运行。系统仿真结果表明,所提出的控制方案无需增加硬件保护装置,在电网对称及非对称故障下均可有效实现永磁直驱风电机组的低电压穿越运行。