电网电压不平衡度对DFIG运行特性的影响

分析了电网电压不平衡理论以及常见的电压不平衡情况,推导了电网电压不平衡时双馈感应发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)的输出功率,研究了电网电压不平衡时双馈感应发电机的运行特性。在Matlab/Simulink中搭建DFIG并网模型,进一步仿真研究了电网电压不平衡情况下DFIG的运行特性。研究表明,随着不平衡度的增加,风机输出有功功率和无功功率、定子侧有功功率和无功功率、转子侧有功功率和无功功率的脉动幅值近似线性增大。在同一不平衡度下,有功功率的脉动幅值高于无功功率的脉动幅值。     

变速恒频双馈风力发电系统并网控制仿真

介绍了变速恒频双馈感应风力发电机运行的基本原理,分析了风力机功率特性和风能追踪的控制策略,对双馈感应发电机转子侧的变换器控制系统进行了建模与仿真。通过控制发电机输出有功功率来调节电磁转矩和转速,将定子磁链定向的矢量变换控制技术应用在对双馈型异步发电机转子侧变换器的控制上,获得了发电机有功功率和无功功率的解耦控制,为追踪与捕获最大风能创造了条件。电网侧的变换器使用电网电压定向的矢量控制技术来控制直流母线电压的恒定,调整了电网侧的功率因数。     

微电网中双馈感应风力发电系统控制方法研究

提出一种微电网中双馈感应风力发电系统的控制方法。并网运行时双馈感应发电机(DFIG)捕获最大风能,并采用灵敏度分析方法调整输出的无功功率来抵消有功功率变化引起的电压波动;孤岛时DFIG以电压幅值和频率可控的方式运行,并模仿下垂特性直接与其他采取下垂控制的分布式电源配合。仿真结果表明,所提方法能够调节微电网的有功功率平衡,并维持系统的电压稳定,在并网及孤岛运行状态下都能够保持微电网的平稳运行。     

基于定子电压定向的双馈风力发电机功率控制

本文介绍了一种基于定子(电网)电压定向的双馈风力发电机输出功率控制策略。此控制策略无需测量定子磁链,可实现发电机输出有功、无功功率的独立控制。并根据此控制方法,使用Matlab/Simulink软件构建了一个用于1.5MW双馈风力发电机的输出功率控制系统,仿真验证了在有功功率、无功功率或电网电压出现降落的条件下,该控制策略的有效性。     

基于稳态模型双馈异步风力发电机功率特性分析

双馈异步风力发电机的优势在于其灵活的有功无功调节特性,因此对功率特性的研究是双馈异步发电机研究中一项重要内容。此项研究的意义在于：为发电机本身的电磁设计提供理论依据;为控制系统功率特性控制提供方法和思路。本文以双馈异步风力发电机“T”形等效电路为模型,分析电磁功率特性,并与传统异步发电机做比较,指出其异同;根据能量守恒原则分析有功功率和无功功率特性,提出控制思路;对双馈异步风力发电机功率特性做仿真,以验证理论分析。     

基于滑模变结构的双馈风力发电机直接功率控制策略研究

针对传统矢量控制对双馈风力发电机参数的依赖性和传统直接功率控制策略的开关频率不固定问题,提出基于滑模变结构的双馈风力发电机直接功率控制策略,把滑模变结构控制和电压空间矢量脉宽调制技术相结合,并用转子电压直接控制双馈电机的有功功率和无功功率。在PSCAD仿真环境下搭建了其系统模型,实现了双馈风力发电系统最大功率点跟踪以及有功功率和无功功率的解耦控制。系统结果表明：该控制策略具有较好的参数鲁棒性和输出电能质量,验证了该直接功率控制策略的有效性和可行性。     

基于滑模变结构的双馈风力发电机直接功率控制策略研究

针对传统矢量控制对双馈风力发电机参数的依赖性和传统直接功率控制策略的开关频率不固定问题,提出基于滑模变结构的双馈风力发电机直接功率控制策略,把滑模变结构控制和电压空间矢量脉宽调制技术相结合,并用转子电压直接控制双馈电机的有功功率和无功功率。在PSCAD仿真环境下搭建了其系统模型,实现了双馈风力发电系统最大功率点跟踪以及有功功率和无功功率的解耦控制。系统结果表明:该控制策略具有较好的参数鲁棒性和输出电能质量,验证了该直接功率控制策略的有效性和可行性。     

基于模糊控制的双馈风力发电功率解耦研究

对于变速恒频风力发电系统,采用基于定子电压定向的矢量控制简化双馈发电机模型,并在此基础上确定了最大风能捕获的控制策略.为了提高系统的鲁棒性和动态响应速度,将模糊控制技术引入双馈风力发电系统有功功率和无功功率解耦控制中.将功率控制系统分解为有功功率子系统和无功功率子系统,从而建立了风力发电机组完整的功率控制模型.采用Ma...     

SMES提高DFIG低电压穿越能力策略研究

针对双馈型风力发电机组变流器直流母线过电压导致风机脱网问题,应用超导储能系统(SMES)的稳压结构并联于直流母线电容,在发生低电压故障时投入SMES,通过控制SMES快速吞吐电能达到稳定直流母线电容电压的目的,解决直流母线过电压问题;再者由于投入SMES稳定了直流母线电容电压,机侧变流器输出的有功量不再影响直流母线电容电压,就此提出投入SMES的双馈型风力发电机(DFIG)机侧变流器无功功率优先输出控制策略。在低电压故障结束后,网侧变流器通过控制有功功率输出量使SMES恢复到低电压故障前的存储电能初始值,提出网侧变流器平衡SMES电能的控制策略。     

基于空间脉宽调制控制技术的双馈风力发电机动态性能研究

针对异步发电机功率变化波动大、暂态性能差,故障情况下无法持续供电等诸多不利因素,首先提出了双馈风机的简化数学模型,基于空间脉宽调制(space pulse width modulation,SPWM)控制技术,利用方程直接解出了定子输出功率和转子电流的数学关系;然后设计了PI控制器实现了双馈风力发电机有功功率和无功功率的解耦控制,并通过调节控制器增益,加快了风机转子侧的无功响应速度,极大地改善了双馈风力发电机接入电网的暂态性能;最后将该发电机模型放入9机微型电网系统中进行了稳态和故障2种情况下的仿真。仿真结果表明:该控该制策略合理有效,不仅能成功实现有功和无功的解耦控制,且能较大提高电网暂态性,保证了变速恒频风电机组并网后的稳定运行。     

双馈变速风电机组低电压穿越控制

当系统中风电装机容量比例较大时,系统故障导致电压跌落后,风电场切除会严重影响系统运行的稳定性,这就要求风电机组具有低电压穿越（Low Voltage Ride Through,LVRT)能力,保证系统发生故障后风电机组不间断并网运行。分析了双馈风电机组LVRT原理和基于转子撬棒保护(crow-bar protection)的LVRT控制策略,在电力系统仿真分析软件DIgSILENT/Power Factory中建立了双馈风电机组模型及其LVRT控制模型,以某地区风电系统为例进行仿真计算,分析转子撬棒投入与     

考虑定子侧暂态过程的双馈感应发电机转子电流解耦控制

转子侧变流器过载能力是制约双馈感应发电机(DFIG)低电压耐受能力的主要瓶颈,合理的转子电流控制策略是DFIG安全度过电压跌落与恢复期暂态过程的保障.为改善转子电流的动态特性,以DFIG的5阶模型为基础,研究了考虑定子侧磁链暂态的转子电流解耦控制模型,通过前馈补偿环节消除定子磁链暂态对转子电流动态的不利影响,提出了DFIG转子侧变流器控制参数的设计方法.仿真结果表明,提出的控制策略可使转子电流快速跟踪参考值的变化并抑制过电流,改善了DFIG对电网电压波动的耐受能力,验证了该解耦控制模型的正确性和有效性,为DFIG转子电流动态响应特性的参数化设计提供了依据.     

电压跌落激起的双馈型风力发电机电磁过渡过程

为了提高双馈电机及其驱动控制系统对电网电压跌落的适应能力,实现双馈型风力发电机的低电压穿越功能,从双馈电机的特性方程着手,深入研究了电网电压跌落所激起的双馈电机电磁过渡过程产生的机理、特性及其与双馈电机运行状态之间的关系。对电网电压跌落所激起的双馈电机电磁过渡过程进行了定量和定性分析,对双馈电机电磁过渡过程的定量分析清晰地表明了过渡过程中双馈电机内部各电、磁量的变化规律及其所受双馈电机运行状态的影响,而对电磁过渡过程的定性分析进一步揭示了电磁过渡过程产生的机理。     

Model and Performance of Current Sensor Observers for a Doubly Fed Induction Generator

Abstract—This article presents a stator and rotor current observer for a doubly fed induction generator. First, the dynamic models of the wind turbine drive train are presented, and the vector control strategies of a doubly fed induction generator for the rotor-side and grid-side converters are described. A stator and rotor current observer model, which is based on the state–space models of doubly fed induction generators, is then derived by using the stator and rotor voltage signals as inputs. To demonstrate the effectiveness of the proposed current observer, its dynamic performance is simulated using a MATLAB/Simulink software platform under the conditions of active power change of doubly fed induction generators and grid voltage dip fault. Furthermore, the robustness of the proposed current observer is investigated when the doubly fed induction generator rotor resistance is changed. Results show that the proposed observer has good coherence and robustness with the current sensor output when the doubly fed induction generator is in dynamic and transient responses. Compared with the referenced bilinear observer, the proposed observer has better fault-tolerant ability when the fault in the observed current sensor occurs.     

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。     

变速恒频双馈感应发电机的空载特性

针对在实际情况中风速的随机性变化会导致风力发电机输出的电压、频率波动,建立了基于Martlab下双馈感应发电机空载模型和定子磁链定向的矢量控制模型;依据电磁场基本理论,将电机电磁场的有限元计算与外部电路相结合,建立了双馈感应发电机的场路耦合数学模型,并计算出空载运行时不同转速下发电机的特性曲线.通过一台3.5 kW的6极电机进行了仿真和空载实验.仿真结果与实验结果对比表明,系统具有良好的动态性能,能够很好满足变速恒压恒频运行;电机性能的分析为进一步改进风力发电机的电磁性能和发电质量提供参考.     

基于滑模控制的双馈风电机组网侧变流器低电压穿越控制策略

电网电压跌落会引起双馈电机(doubly fed induction generators,DFIG)直流电容两侧功率的不平衡,造成直流电压的波动甚至过电压,严重影响DFIG的安全运行。本文根据DFIG网侧变换器(grid side converter, GSC)和直流侧电容的数学模型,提出了一种基于滑模变结构控制的GSC控制策略。该控制策略采用电压(功率)单环控制代替传统的双闭环级联控制,简化了控制器的设计,提高了系统的响应性能。根据电网故障时直流电容和GSC的功率流动特点,以抑制直流电压波动为目的,提出一种考虑GSC进线电抗器功率波动的改进控制策略。仿真结果表明,该控制策略不仅具有良好的动态响应性能,而且能够有效抑制直流电压波动,提高了电网故障时DFIG的不间断运行能力。     

不平衡电网电压下双馈电机的协调控制策略

分析了在电网电压不平衡情况下双馈风力发电系统的运行特性。在此基础上,提出了不平衡电网电压下双馈电机的转子侧与网侧变换器协调控制策略,即以电磁转矩、定子侧无功功率以及总输出功率的2倍频脉动量为控制目标,计算出所需的补偿电压,叠加到转子侧与网侧变换器的参考电压中,从而通过补偿控制作用实现对脉动量的抑制。在MATLAB/Simulink中对1.5 MW双馈感应电机(DFIG)接入电压不平衡的电网情况进行了仿真,验证了所提出的控制策略可以有效抑制双馈电机的电磁转矩、无功功率和总输出有功功率脉动。     

双馈感应风力发电系统低电压穿越控制策略研究及其分析

基于双馈感应发电机(DFIG)风力发电系统模型,通过分析电网电压跌落情况下的各种运行状况,提出在电网严重故障期间,采用Active Crowbar电路和直流侧卸荷电路保护变流器和避免直流侧电压过压。在电网故障恢复期间,Crowbar电路的再次投入使得系统无功需求增大。并在网侧变流器的功率容量范围内,提出一种网侧变流器无功功率的控制策略来实现对电网无功支持,以助于电网故障恢复以及加快机端电压恢复。基于PSCAD/EMTDC平台建立了仿真系统模型并验证了该控制策略的有效性。该控制策略满足了风电机组并网的低电压穿越,有效提高了DFIG风电机组运行的可靠性。     

双馈电动机功率因数控制的研究

分析双馈电动机的等效电路和电压电流平衡方程,理论推导双馈电动机的功率表达式,得出双馈电动机功率因数主要受定子电压和转子电流两方面的限制。采用双变量控制原理,实现交‐交变频器自然无环流工作,并搭建以STM32F103ZE为控制芯片的六脉波双变量交‐交变频双馈调速系统。通过实验研究在转子电压不变的情况下,定子电压对双馈电动机功率因数的影响,分析得出增大定子电压的幅值,定子电流先减小后增大,定子侧功率因数先增大后减小,且定子电流最小点为功率因数最高点的结果。可以通过控制定子电压实现对双馈电机功率因数控制的结论。