变速恒频风力发电机用交流励磁电源的研究

变速恒频风力发电系统追踪最大风能过程中,双馈发电机将在同步速上下运行,这就要求交流励磁电源应有良好的输入、输出特性和能量双向流动的能力.在分析了其他变频器的局限性后,指出了双PWM变频器是交流励磁的最佳电源方案,详细地讨论了电压型双PWM变频器的工作原理与控制策略.实验结果表明,这种变频器可以很好地满足交流励磁发电机变速恒频运行的要求.     

双馈风力发电机交流励磁用变频电源拓扑浅析

变速恒频双馈异步风力发电机的控制主要是通过励磁变频器对发电机转子实施功率控制来实现,因而励磁电源的类型、特性对于风电机组的运行性能乃至所并电网的供电质量和运行稳定性至关重要.首先阐述了双馈型风电系统对励磁电源的要求,以此为标准对6种有潜力的频率变换电路分别进行了分析和评价,对如何选用提出了一些可供参考的观点,最后得出了有价值的结论:两电平电压型双脉宽调制(PWM)变换器是目前变速恒频双馈风力发电机交流励磁电源的优选方案,多电平PWM变换器与谐振式软开关变换器相结合是今后交流励磁电源的发展方向.     

变速恒频无刷双馈风电机组的励磁电源研究

基于同步坐标下的无刷双馈电机的数学模型,研究变速恒频无刷双馈风电机组的矩阵变换器式交流励磁电源,提出了矩阵变换器的SPWM调制策略,并验证了矩阵变换器可以满足无刷双馈风电机组的运行条件.将矩阵变换器与电压型双PWM控制交-直-交变频器从响应速度和谐波含量方面,进行了详细的分析比较.在相同情况下,采用矩阵变换器励磁时,响应速度优于电压型双PWM交-直-交变换器.对矩阵变换器交流励磁变速恒频无刷双馈风电机组进行仿真分析,发电机组输出电流的谐波含量少.     

基于DFIG的变速恒频风力发电机组控制策略

在分析双馈异步发电机的运行特性及交流励磁电源双PWM变频器基础上,研究基于定子磁场旋转坐标系下的变速恒频风力发电机组电气控制部分的控制策略。同时基于MATLAB软件建立变速恒频双馈风力发电机组的仿真模型,针对提出的控制策略对变速恒频双馈风力发电机组的并网运行特性进行仿真研究。结果表明该控制策略合理,控制器设计有效。     

考虑变频器特性的变速恒频双馈风力发电机组控制策略的研究与仿真

以并网型变速恒频风电机组中双馈发电机的运行特性及连接于发电机转子部分的脉宽调制(PWM)控制的电压源型交-直-交变频器的结构和机理为基础,在假设变频器采用理想开关器件,即忽略电子器件的换相重叠、损耗,并只考虑变频器直流电容充放电的动态过程而不计频率调节的动态变化过程的前提下,提出了基于定子磁场旋转坐标系统下的变速恒频风电机组电气控制部分的控制策略并设计了相应的H控制器.同时基于MATLAB软件建立了变速恒频双馈风力发电机组的仿真模型,并以渐变风和随机风模式为例,针对提出的控制策略对变速恒频双馈风力发电机组的并网运行特性进行了仿真研究,仿真结果表明了该控制策略的合理性及控制器设计的有效性,同时也说明了双馈发电机在保证有功输出的情况下能够有效地调节无功功率,保证变速恒频风电机组的稳定运行.     

变速恒频无刷双馈风电机组的励磁电源研究

基于同步坐标下的无刷双馈电机的数学模型,研究变速恒频无刷双馈风电机组的矩阵变换器式交流励磁电源,提出了矩阵变换器的SPWM调制策略,并验证了矩阵变换器可以满足无刷双馈风电机组的运行条件。将矩阵变换器与电压型双PWM控制交-直-交变频器从响应速度和谐波含量方面,进行了详细的分析比较。在相同情况下,采用矩阵变换器励磁时,响应速度优于电压型双PWM交-直-交变换器。对矩阵变换器交流励磁变速恒频无刷双馈风电机组进行仿真分析,发电机组输出电流的谐波含量少。     

双馈风电系统中双级矩阵变换器的应用研究

双级矩阵变换器（TSWC）作为一种极具潜力的新兴的电力变换器件,具有非常优越的性能。针对传统变频器在变速恒频的双馈风力发电机励磁系统中应用不足,引入TSMC来作为双馈风力发电系统的励磁电源,根据变速恒频的双馈电机的工作原理,提出了一种基于同步旋转坐标系d、q轴变换的双空间矢量调制的TSMC闭环控制策略对发电机的转子励磁电压进行控制,大大简化并优化了变速恒频的双馈风电机励磁系统信息量的算法和结构。最后仿真实验验证了TSMC在变速恒频的双馈风力发电机励磁系统中应用的优越性和可行性。     

变速恒频双馈发电独立电源的励磁控制策略

根据变速恒频双馈发电独立电源的运行情况,提出了一种采用定子磁场定向的交流励磁变速恒频双馈发电机模型及控制策略,分析了电机运行的稳态和动态性能.仿真结果表明,采用矢量定向控制,发电机与原动机之间可以完全解耦,发电机定子电压、定子电流的频率、相位与转子的实际转速和瞬时位置无关.     

变速恒频无刷双馈发电机开环动态仿真

基于转子参考轴d-q模型,研究了无刷双馈发电机的数学模型;在Matlab/Simulink仿真集成环境下,完成无刷双馈发电机开环动态性能研究.该系统通过控制发电机的控制绕组进行交流励磁,实现变速恒频技术.仿真结果验证了变速恒频的正确性和有效性.     

变速恒频发电机的励磁系统

本文针对交流励磁变速恒频发电机的励磁系统进行了研究,通过仿真和实验相结合方法研究了12脉波交-交变频器,研究结果表明,12脉波交-交变频器的性能明显优于6脉波交-交变频器,更加适合为交流励磁变速恒频发电机提供励磁.     

交流励磁变速恒频风电系统运行研究

随着风电机组单机容量的不断增大,采用变桨距风力机实现最大风能捕获和利用的变速恒频发电已成为当前风电技术的研究热点.文中从理论到实践全面讨论了双馈发电机交流励磁变速恒频的发电原理、对交流励磁变频器的要求,以及为追踪最大风能捕获、实现发电机有功、无功功率独立调节和变速恒频下空载并网控制的定子磁场定向矢量控制策略.实验风电机组的空载、并网、同步速上、下的发电运行全面验证了所提出的交流励磁变速恒频关键风电技术的正确性,为大型风力机组的工程实现奠定了一定的理论及技术基础.     

直驱永磁同步风力发电机的最佳风能跟踪控制

与双馈交流励磁风力发电系统相比,直驱永磁同步风力发电系统具有结构简单、发电效率及运行可靠性高等优点。文章采用双脉宽调制(pulse-width modulation,PWM)变换器作为直驱永磁同步发电机的并网电路,根据风力机和发电机的运行特性提出了一种基于最佳功率给定的发电机最大风能跟踪控制策略。建立了基于双PWM变换器的直驱永磁同步风力发电实验系统,实验结果验证了所提出控制策略的正确性。该发电系统可实现最大风能跟踪控制、并网有功和无功功率独立控制以及变速恒频发电运行。     

电网短路故障时交流励磁风力发电机不脱网运行的励磁控制策略

提出一种电网短路故障时保持交流励磁风力发电机不脱网运行的新型励磁控制策略。分析了电网短路故障时交流励磁发电机的暂态物理过程和转子过电流的原因。改进控制方案从限制电网故障时定子工频过电流的角度出发,有效限制了由定子电流工频分量引起的转子电流交流分量,同时利用发电机定子电阻对定子磁链暂态直流分量进行灭磁,实现了故障时避免转子出现过电流的目的。建立了2 MW商用交流励磁风力发电系统仿真模型,在电网对称故障和非对称故障条件下,对"crowbar protection"方案和该文所提方案进行了仿真对比研究。仿真结果验证了该文所提改进方案的有效性,实现了电网故障期间发电机转子励磁变频器的安全运行,提高了交流励磁风力发电系统在电网故障时的不间断运行能力。     

基于最佳功率给定的最大风能追踪控制策略

采用双馈异步发电机(DFIG)的交流励磁发电技术不但能在变速情况下实现恒频发电,更能通过对DFIG输出有功、无功功率的解耦控制,实现最大风能的追踪.为能在不检测风速的条件下实现最大风能的捕获,提出了基于参考功率优化计算模型的最大风能追踪控制策略,其本质是通过控制DFIG的输出有功功率来间接控制风电机组转速以追踪风力机最佳功率曲线.在此基础上,建立了基于矢量变换控制技术的完整的变速恒频(VSCF)风力发电控制系统.仿真和实验结果验证了该最大风能追踪控制策略的可行性、有功与无功解耦控制的有效性及工程应用的现实性.     

同步风力发电机无刷励磁系统设计

分析了基于可旋转变换器的无刷励磁原理,提出了基于可旋转变换器的同步风力发电机无刷励磁系统的设计方案。旋转变换器的输入为直流电,经过全桥逆变电路和旋转变压器以后,将电能传递到旋转部分,再经过整流以后给同步风力发电机励磁绕组提供直流电。根据风速变化,控制励磁机的励磁从而可以控制同步发电机的励磁,使得输出电压恒定;在额定风速...     

双馈电机转子交流励磁矢量控制电压波形分析

以矢量控制作为转子交流励磁控制方法，建立了双馈电机在变速恒压、恒频发电机运行时的数学模型和仿真模型。对启动和较大转速扰动时的动态过程进行了计算机仿真，得出了转速变化时转子交流励磁电压和定子输出电压的动态波形。结果表明，双馈电机采用转子交流励磁的矢量控制后，具有良好的动态特性，但又存在值得注意的问题。为励磁变频器的设计和控制提供了有意义的依据，对风力机的选用也十分有用。     

直驱永磁风力发电机发展及其设计方法综述

介绍了国内外直驱变速恒频永磁风力发电机的发展应用状况,对发电机的结构、特点和转子磁钢进行了描述,针对它的特殊结构对其电磁系统设计方法及电力电子变换器进行了研究,最后指出了直驱变速恒频永磁风力发电机的发展趋势和研究方向,以期推进我国风力发电机的研究和应用。