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。     

电网电压跌落下无刷双馈发电机低电压穿越控制

电网电压跌落的瞬间,风力发电机定子和转子产生冲击电压和冲击电流,对电网安全造成影响。为实现无刷双馈风力发电机低电压穿越,保证风电机组在电网电压跌落下不间断运行,对电网电压跌落下无刷双馈发电机定子电压和电流进行暂态分析,搭建了无刷双馈发电机在功率绕组静止坐标系下的数学模型,推导并分析了电网电压跌落瞬间其功率绕组磁链、控制绕组电压动态变化过程,并提出一种积分滑模直接功率控制与故障穿越控制相结合的控制策略,完成无刷双馈发电机低电压穿越控制。通过MATLAB/Simulink和半实物仿真试验平台进行验证,仿真和试验结果证明所推导功率绕组磁链和控制绕组电压动态变化过程的正确性及控制策略的有效性,该控制策略有效抑制了定子控制绕组侧电压和电流畸变,提高了无刷双馈发电机的低电压穿越性能。     

双馈风力发电机空载并网运行控制建模与仿真研究

针对双馈风力发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)空载运行和并网运行特点,采用一种"空载—并网"两阶段控制的方案,从而实现"空载"和"并网"2个工作状态的平滑转移。基于Matlab/Simulink平台,分别搭建了双馈风力发电机空载运行和并网运行的模型,给出了基于定子磁场定向矢量控制技术的空载和并网运行控制的详细仿真模型和具体参数,为研究双馈风力发电机并网控制技术提供重要的基础信息和平台。提出了一套较为完整的双馈风力发电机空载并网的仿真实验方案,通过该实验方案,可得到较为全面反映控制策略性能的实验结果,依据此可对并网控制策略的性能进行检验。最后,通过空载运行、并网瞬间的过渡过程以及并网后的最大功率追踪(maximum power point tracking,MPPT)等仿真结果验证了本文所提控制方案以及建立的仿真模型的有效性。     

不平衡电压下的DFIG模型预测直接功率控制

为提高双馈风力发电机在不平衡电网电压工况下的运行性能,提出一种扩张状态观测器与模型预测控制相结合的直接功率控制策略。首先,采用扩张状态观测器对系统中因负序分量引起的不确定项、模型误差及外部扰动等不确定因素进行参数估计。然后,结合模型预测控制理论建立双馈风力发电机模型预测直接功率控制数学模型。最后,针对不平衡电网电压下的功率振荡分量讨论功率优化补偿方案。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

双馈风力发电系统的建模与运行特性研究

双馈风力机是一种绕线式异步发电机,可以实现变速恒频运行,提高风能利用率,并减少对电网稳定性的影响。本文对双馈风力系统的结构进行了研究,分析了其实现最大风能捕获的工作原理,建立了风力发电机的数学模型,并分析了基于定子交轴电流和直轴电流的有功功率、无功功率解耦控制的基本原理,然后讨论了双馈风力发电机在两种运行状态的能量流动过程,最后运用Mtlab/Simulink仿真分析了双馈风力发电机的运行特性,验证了理论分析的正确性。     

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。     

基于磁链追踪的双馈风力发电系统低电压穿越控制

根据当今世界对风能转换系统提出的必须具有低电压穿越能力的要求,研究了电网跌落对双馈风力发电机的影响。在电网跌落时双馈风力发电机运行特点的基础上,分析并提出了一种基于磁链追踪的双馈风力发电系统低电压穿越控制策略,有效地抑制了双馈风力发电机定、转子过电流,保证了变流器的安全运行,实现了双馈风力发电机在电网跌落时的低电压穿越。依据理论分析,建立了双馈风力发电机磁链追踪控制模型,并通过MATLAB/SIMULINK平台进行仿真研究,仿真结果证实了所提控制策略的可行性和有效性。     

基于反推算法的双馈感应风力发电机直接功率控制

为提高双馈感应风力发电机的控制性能,提出了一种基于反推算法的直接功率控制(BSDPC)策略。讨论了在平衡电网条件下BS-DPC的基本原理,以及不平衡电网条件对BS-DPC的影响,并提出了针对不平衡电网条件的BS-DPC新的控制目标和改进控制策略。在平衡电网条件下,对双馈感应风力发电机基于传统查询开关表的直接功率控制(LUT-DPC)、矢量控制(VC)和BSDPC进行了仿真和实验研究,结果证明,BS-DPC在继承了LUT-DPC优异动态性能的同时,可获得恒定开关频率,并减小电流谐波和功率波动,具有良好的稳态性能;不平衡电网条件的仿真和实验研究同样证明了改进BS-DPC策略的正确性和有效性。     

双馈风力发电机恒开关频率直接功率控制的研究

在分析双馈风力发电机直接功率控制的基础上,本文建立了同步旋转坐标下双馈机的数学模型,经由Mat-lab7.8平台搭建了基于矩阵变换器的恒开关频率直接功率控制(CSF-DPC)仿真模型。仿真运行的结果显示,该控制策略可应用于双馈发电机的控制,结构相对简单,在不用PI控制环节的情况下仍然具有较好的仿真实验波形,有功功率和无功功率能很快跟踪到给定值。     

双馈风电机组电网背景谐波运行与谐波抑制策略研究

针对电网背景低次谐波引起的双馈风电机组定子电流畸变、功率及电磁转矩脉动,建立了能够反映电网5、7次谐波电压下双馈发电机的特征谐波模型,揭示了电网背景谐波电压对双馈发电机功率与电磁转矩脉动的影响机理。通过双馈发电机控制目标分析,提出了基于比例-积分-谐振(PIR)调节转子电流内环的双馈发电机双闭环控制策略,有效地消除了双馈风力发电机定子输出电流中的5、7次谐波和电磁转矩脉动。在Matlab/Simulink中建立了1.5 MW双馈风电机组仿真模型,实现了风电机组谐波运行与抑制的全过程仿真。利用电网谐波发生模拟装置,进行了双馈机组谐波运行与抑制现场试验,仿真与现场试验证明了理论分析的正确性与谐波抑制策略的有效性。     

基于电网虚拟磁链的变速恒频风力发电机柔性并网技术

利用双馈风力发电机与电网的"柔性连接"特性,基于合理的转子侧交流励磁控制可实现发电机柔性并网.在推导双馈风力发电机空载数学模型基础上,提出了电网虚拟磁链的概念,给出了柔性并网中双PWM励磁变换器的控制方法:基于电网虚拟磁链定向的机侧变换器矢量控制策略和基于电网电压定向网侧变换器矢量控制策略.设计了具有初始磁链估计、不需电压传感器的虚拟电网磁链观测器,该观测器实现简单,精度较高.实验研究表明,柔性并网技术安全稳定,电流冲击小,满足双馈风力发电机的变速恒频运行需要.     

基于状态空间的双馈风力发电机模型预测控制

随着大量风电场接入电网,风力发电机组的运行和控制技术受到了广泛关注。为改善双馈风力发电机的控制性能,提出了基于状态空间的双馈风力发电机模型预测控制方法。通过建立双馈风力发电机的状态空间表达式,并将其用于预测双馈风力发电机的状态轨迹,将控制性能和控制代价作为目标函数,推导得到其控制策略解析表达式,降低了模控制型预测控制的计算成本。在New England 39节点系统中对该策略进行验证,仿真和计算结果表明,由于通过模型误差反馈可以降低设计模型误差对控制性能的影响,因此即便在模型失配的情况下,基于状态空间的模型预测控制也能够有效改善双馈风力发电机的控制性能。     

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。     

双馈风力发电机的小信号稳定分析及其控制研究

电网对直接并网的兆瓦级风电场的要求已经从电能质量进一步发展到暂态稳定、事故后自动恢复、调频调压、直接调度等,因而功率输出平稳,可调性强的双馈入异步风力发电机逐渐成为主流风机.双馈入异步发电机由于采用磁场定向的矢量变换控制技术,通过对用于励磁的PWM变频器各分量电压、电流的调节,从而实现发电机有功和无功的解耦控制.因此建立了双馈入风力发电机的详细模型,制定相应的控制策略,并通过小信号法和动态仿真对双馈入风力发电机的小扰动稳定进行分析和评估.     

双馈风力发电机的小信号稳定分析及其控制研究

电网对直接并网的兆瓦级风电场的要求已经从电能质量进一步发展到暂态稳定、事故后自动恢复、调频调压、直接调度等,因而功率输出平稳,可调性强的双馈入异步风力发电机逐渐成为主流风机。双馈入异步发电机由于采用磁场定向的矢量变换控制技术,通过对用于励磁的PWM变频器各分量电压、电流的调节,从而实现发电机有功和无功的解耦控制。因此建立了双馈入风力发电机的详细模型,制定相应的控制策略,并通过小信号法和动态仿真对双馈入风力发电机的小扰动稳定进行分析和评估。     

单周控制变速恒频风力发电机并网仿真研究

双馈式风力发电机的变速恒频控制是风力发电系统研究中的热点。在空间矢量控制的基础上．结合异步电机的变速恒频控制理论,通过单周控制技术产SVPWM波形,对Ac—DC／DC—Ac变频器进行控制,快速跟踪调节转差频率,实现定子输出电压频率同步电网频率,实现转子功率双向流动。在Matlab／Simulink环境下建立双馈式感应电机、变频器、转子频率控制器的双馈式风力发电机仿真模块并进行仿真研究。证明单周控制器能很好地实现双馈式风力发电机的变速恒频运行。     

双馈风力发电机斜率控制特性分析

针对并网运行双馈风力发电机斜率控制系统结构及控制特性进行了分析。考察了控制系统对周边电网的影响。并进行电压骤降下的机电暂态特性动态仿真分析,姑果表明：双馈风力发电机在电压骤降下能够维持稳定的功率输出,有功功率输出减小,无功功率输出增加,但在双馈风机在运行所允许的范围内变化;同时在定转子功率交换过程中直流电压能够保持恒定值,系统稳定运行;此外,在电压骤降消失后．风机能够调节有功功率和无功功率输出,在机纽允许的功率输出范围内恢复初始运行状态;最后,双馈风机的斜率控制器应该合理进行选取,斜率过大将造成系统的低频振荡。     

基于PSASP的双馈风电场建模及接入电网仿真

在详细研究双馈风力发电机功率解耦控制的基础上,利用PSASP/UD模块搭建了双馈风机的稳态潮流模型以及三阶暂态模型,并基于传递函数辨识的方法及最小二乘法求解出风力发电机的5个动态等值参数.建立了3个地区的双馈大型风电场,并接入电网进行了潮流、短路容量、系统调峰能力3种稳态计算,以及短路、切机等多种故障下的暂态稳定性仿真.结果表明:基于PSASP/UD的双馈风机仿真模型合理准确,有效地模拟了大型双馈风电场的动态性能.     

双馈风力发电机建模与仿真分析

以双馈风力发电机为研究对象,应用madab／simulink工具建立了包括风力机、传动部分、双馈感应发电机、定子磁链定向的矢量控制策略及并网部分整体模型,仿真结果表明所用控制策略得当,可以实现双馈风力发电机的功率解耦控制,双馈风力发电机组具有良好的运行特性,同时验证了所建模型的正确性和有效性。     

电网电压骤升故障下双馈风力发电机变阻尼控制策略

双馈风力发电机在电网电压跌落情况下的不间断运行已成为当前研究热点,而电网电压骤升对双馈风力发电系统的运行也构成了威胁。为研究双馈风力发电机的高电压穿越特性及其控制策略,分析了电网电压骤升激起的双馈感应发电机的电磁过渡过程。针对不同转速和电网电压骤升幅度对系统的影响,提出一种基于变阻尼的转子励磁控制策略,减小了故障情况下...