笼型异步风力发电机新型滑模无速度传感器控制

设计了基于滑模的笼型异步风力发电机无速度传感器控制算法,提出了一种新型滑模面,根据李亚普诺夫稳定性理论设计了速度自适应律,分析了滑模面参数选择对提高系统收敛速度的影响。与传统滑模无速度传感器控制相比,该算法可降低滑模增益的选择,提高系统稳定性和收敛速度。最后,通过仿真验证了该算法的控制性能。     

大功率鼠笼异步海上风力发电机电磁与温度特性分析

随着国家对新能源行业的大力支持,我国风电机组装机量逐年递增,特别未来几年海上风电将进入蓬勃发展期。目前国内外对笼型异步发电机的研究主要集中在4MW以下的中等功率机型,对于大功率的笼型异步发电机研究较少。针对海上急需大功率、结构简单及维护少的风力发电机,本文设计了一种适合海上的6.1MW大功率鼠笼异步发电机,基于有限元分析方法对该电机的电磁特性和温度特性进行了详细研究,同时提出了冷却系统的设计方案。试制了一台实验样机,样机实验结果基本符合仿真分析结果,验证了电机设计的合理性,对今后海上大功率笼型异步发电机的应用具有极大价值。     

笼型异步发电机在小风电系统中的励磁运用

针对小型永磁同步发电机输出电压随风速变化而同趋势变化,无法自我调节等不足,提出了一种全新的集电力电子技术、控制技术及鼠笼异步发电机于一体的动态励磁方法,即经济可靠的笼型异步发电机结合应用SVG（静止无功发生器）技术的方法。结合物理实验与算例,对笼型异步发电机在离网运行时的励磁特点进行了分析,并通过与永磁同步发电机在有效风速工作范围和整体效率等方面的对比,得出了在小型离网风力发电系统中应用笼型异步发电机,相对永磁同步发电机有诸多优点,有着很好的应用前景     

小功率低速直驱笼型异步电动机研究

从机电一体化的角度提出了小功率低速直驱笼型异步电机(LLDSM)额定电压的确定方法,研究了额定电压与最大转矩倍数和变频电源最大输出电压之间的关系。论述了LLDSM极数和槽数的选择原则,并仿真分析了不同极槽配合时气隙磁场的谐波含量。最后对制作的LLDSM进行了试验,测得电机转矩与电流和电压的关系曲线,并对试验数据进行了研究分析,验证了理论分析的正确性。     

用于风力发电研究的深槽和双笼型自励异步发电机的模拟

本介绍了饱和状态下深槽及双笼型异步电机的电流状态空间模型的求导过程,本所采用的方法与饱和单笼异步电机的电流状态空间模型的求导方法相类似,因此,所开发的模型适合于终端满足自励条件的异步发电机,电压和电流的模拟都是在自励期间完成的,模拟结果由实验研究来验证,这样,还验证了饱和双笼异步电机模型的求导,相信这种模型对有关非常规能源,特别是风力发电的瞬态研究是非常有用的。     

笼型异步发电机的MATLAB仿真模型

Matlab的Simulink及其模块库Power System是适合于电力电子与电气传动研究领域仿真的一种优秀的工具软件。本文提出了一种新的考虑磁路饱和非线性影响的笼型异步发电机的Simulink模型,在Simulink环境下用于自励异步发电机控制系统的仿真,收到很好的效果。     

笼型异步发电机的Saber建模

介绍了笼型异步发电机的Saber仿真模型,在该模型中根据需要可以方便地考虑或不考虑磁路饱和的影响。建模时根据数学模型准确编写出了Saber的MAST语言模板,将磁化电感作为一个系统变量,考虑磁路饱和时,用分段拟合的方式对其赋值,否则将其赋为固定值,整个模型简洁明了。所建模型分别用于电容自励笼型异步发电机及由电力电子变换器-笼型异步发电机组成的直流发电系统的仿真,仿真结果均得到实验验证。     

笼型异步发电机的电力电子控制技术

分别介绍了笼型异步电机与电力电子变换器配合发电运行的几种构成形式及其控制策略的原理 ,并指出基于笼型异步电机的发电系统和起动发电系统有较强的竞争力与广阔的应用前景。     

基于鼠笼异步发电机风力发电控制系统的研究

描述了基于鼠笼电机的风力发电系统,介绍了该系统的控制策略和方法.通过机侧变流器控制电机转速以完成各阶段风力发电的电机控制,通过网侧变流器保持直流母线电压稳定并调节无功输出.研究得出了基于鼠笼电机风力发电系统的控制策略,并通过仿真和实验验证其可行性,结果表明该控制策略可使系统正常运行,保证了基于鼠笼电机的风力发电系统可为...     

全功率笼型异步风电系统低电压穿越控制策略

随着风电装机容量不断扩大对风电场的低电压穿越能力提出了更为严格的要求,而传统的笼型异步发电机组本身并不具备低电压穿越能力。本文针对全功率变流器的笼型异步风电机组,在深入研究该机组的运行特性和控制策略的基础上,分析了电网电压跌落过程中引起全功率变流器直流侧电压波动的原因,提出了一种基于功率跟踪优化和网侧无功优先输出的控制策略。在电网电压跌落时,该控制策略根据网侧变流器的功率变化切换功率跟踪曲线以减少发电机的有功输出,抑制直流侧过电压。同时,根据国网公司并网技术规范要求,电网无功电流以及电网电压的跌落深度时迅速向电网提供无功,提升电网电压。仿真结果表明该控制策略可以有效抑制直流侧电压的波动,提高了笼型异步风电机组的低电压穿越能力。     

Advanced control of a doubly-fed induction generator for wind energy conversion

The aim of this paper is to propose a control method for a doubly-fed induction generator used in wind energy conversion systems. First, stator active and reactive powers are regulated by controlling the machine inverter with three different controllers: proportional–integral, polynomial RST based on pole placement theory and Linear Quadratic Gaussian. The machine is tested in association with a wind-turbine emulator. Secondly a control strategy for the grid-converter is proposed. Simulations results are presented and discussed for each converter control and for the whole system.     

Effects of main and leakage flux saturation on the transient performances of doubly-fed wind driven induction generator

Doubly-fed induction generators are gaining more attention especially in the field of wind power generation due to their many advantages and the rapid development in both power electronics and control strategies. In this paper, a new saturated doubly-fed induction generator model is proposed. This model takes into account both main flux saturation and leakage flux saturation. The effect of the main flux saturation and the leakage flux saturation on the determination of the transient performances of doubly-fed induction generator under different transient conditions such as step change in input power, voltage sag and short-circuit at the terminals is the main objective of this paper. It has been demonstrated that although the inclusion of the main flux saturation in the generator modelling is important, the effect of the leakage flux saturation is the most dominant in the determination of the transient performances in the first few cycles following the transient.     

定子双绕组风力感应发电机优化设计方法

结合定子双绕组感应发电机(DWIG)在风力发电场合的运行特点,建立了风力DWIG的优化设计模型,提出了相应的优化目标、优化变量及约束条件。针对粒子群优化算法早熟收敛的问题,提出了一种具有向成功和失败双重学习能力的遗传-粒子群综合算法(GPSMA)。在此基础上,分别以转速范围内的控制绕组电流及额定效率为优化目标,利用GPSMA对一台18.5 k W的DWIG进行了优化设计,并对2套优化方案进行了分析。结果表明,优化之后的样机的控制绕组电流最大值下降了62.7%或额定效率提高了0.94%,说明GPSMA有助于DWIG优化设计。     

A systematic approach to design and operation of a doubly fed induction generator

The doubly fed induction generator (DFIG) is currently one of the most common topologies employed for wind turbine generators (WTGs). The system has the benefit of a back-to-back voltage sourced converter (VSC) of reduced rating, due to its connection to the rotor windings. This paper considers the impact of mechanical and electrical parameters on the kVA requirements of the two VSCs, which together with the dc link capacitor serve as the rotor winding's power supply. This topology is contrasted with alternatives utilizing a diode rectifier-voltage sourced inverter pair and a set of design curves are generated. In addition to steady-state analysis, an operating strategy for reactive power allocation management is proposed. The theoretical considerations are validated with results obtained from representation of the system in an electromagnetic transient program.     

直驱式永磁同步风力发电机性能研究

通过等效磁路法设计了额定功率1.5MW的直驱式永磁风力发电机;为了深入研究额定功率1.5MW的直驱式永磁风力发电机的运行特性,采用场路结合法分析了永磁风力发电机在空载、额定负载和短路情况下的运行特点,并验证了所设计永磁风力发电机的可行性;在此基础上,将极孤系数、负载变化对永磁同步发电机输出功率的影响进行了仿真;对比研究了每极每相槽数对永磁同步发电机性能的影响.结果表明:极槽匹配对直驱式风力永磁发电机性能有很大影响;通过合理选择极数、槽数以及极弧系数,可以减少输出电压谐波分量的影响,降低永磁材料的使用,节省成本,有助于直驱式风力永磁发电机获得良好的性能.     

Electromagnetic noise of induction motors driven by PWM inverters

When a squirrel cage induction motor is driven by a PWM inverter, electromagnetic noise different from that during commercial power source drive is experienced. This is because of sideband wave voltage induced in PWM inverter output voltage. This paper first describes the mechanism of electromagnetic noise generation in commercial power source drive, and then electromagnetic force considering the sideband frequency and voltage content and the mechanism of electromagnetic noise generation in PWM inverter drive. It also refers to the sideband frequency and voltage content because of operating time control. © 2000 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 133(3): 55–62, 2000     

基于变速恒频双馈机组风电场功率控制的研究*

文章以变速恒频风电机组为研究对象,依据国家标准(GB/T 19963-2011),在分析双馈风电机组结构基础上,建立了双馈风力发电机组的数学模型和控制模型。为了使风电场获得最优效益,针对有功功率控制,提出了转矩和桨距角联合调控策略,并对转矩和桨距角联合调控能力进行仿真对比;针对无功功率控制,给出了单位功率因数调控最优策略。仿真与实验表明,该策略达到良好的控制效果。     

含不同风电机组的风电场暂态运行特性仿真研究

随着大容量风电场集中接入电网,有必要研究含不同风电机组参数和类型的风电场暂态特性及对电网的影响。在分析笼型异步和双馈异步风电机组暂态模型的基础上,分别建立了含不同风电机组的风电场容量加权等值模型。从风电机组不同容量比、风电场不同短路容量比以及电网联络线不同阻抗比角度,对含不同风电机组的风电场暂态运行特性进行仿真。仿真结果表明：在电网接受风能容量一定的条件下,双馈异步风电机组装机容量比例提高以及风电场短路容量比和联络线阻抗比的降低,都可以提高和改善风电场出口处电压和机组的暂态稳定性。     

双馈感应电机最大功率跟踪鲁棒滑模控制设计

变速恒频风力发电技术已广泛用于实际风机中,其中一个经典问题即最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)。针对双馈感应电机(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)设计了一款基于扰动观测器的滑模控制(Perturbation Observer Based Sliding-Mode Control,POSMC)来实现MPPT。所提控制器将扰动观测器和滑模控制(Sliding-Mode Control,SMC)相结合,从而大幅提高了DFIG的鲁棒性。首先,应用扰动观测器对系统扰动(发电机非线性、参数不确定和随机风速)进行在线估计。随后,通过SMC对该扰动估计进行实时完全补偿,从而实现不同工况下的控制全局一致性以及各类不确定环境下的鲁棒控制。最后,POSMC无需精确的DFIG系统模型,仅需测量转子角速度和定子无功功率,易于实现。进行了三个算例研究,即阶跃风速、随机风速和发电机参数不确定性。仿真结果表明,与矢量控制(Vector Control,VC)、反馈线性控制(Feedback Linearization Control,FLC)和SMC相比,POSMC在各类工况下均可捕获最大的风能并具有最强的鲁棒性。     

双馈风力发电机机端三相短路电流分析

为研究双馈风力发电机的低电压穿越问题以及风电场的继电保护问题,分析了双馈风力发电机在空载同步转速下机端发生三相短路时定、转子短路电流的近似表达式.在此基础上,从双馈风力发电机内部的电磁关系出发,分析了电压跌落程度、无功功率、转速等运行状态对双馈发电机短路电流的影响,并以0.85 MW双馈风力发电机直接接入电网为例进行仿真研究,其结果验证了双馈机机端发生三相短路时定、转子电流的暂态特性,由此也为研究双馈机低电压穿越能力及风电场继电保护问题提供了理论依据.