基于转子多阶串联动态电阻的DFIG自适应LVRT控制策略

转子串联动态电阻(SDR)保护虽然能解决转子并联撬棒保护接入导致的双馈感应发电机(DFIG)低电压穿越期间无功缺额增加、机组失控及电磁转矩过冲等问题,但其大阻值反复投切的方式会导致机组电磁转矩振荡剧烈、定子阻尼减弱及可控性降低。针对这一问题,提出了一种基于转子多阶串联动态电阻(MS-SDR)的自适应低电压穿越控制策略,分析了MS-SDR保护原理及其投切对DFIG暂态过渡的影响机理,并根据故障不同阶段控制目标划分,制定了MS-SDR的分级-分阶段投切控制策略,同时为抵消MS-SDR投入导致定子磁链衰减变慢的负面影响,设计了改进的磁链有源衰减控制策略。采用MATLAB/Simulink在不同电网电压跌落深度下对主动式撬棒、传统SDR和自适应控制策略进行了仿真比较和综合性能评估。结果表明,所提方法不仅能有效抑制故障初始过流、过压及电磁转矩过冲峰值,而且还能降低故障持续阶段保护投切引起的暂态振荡幅度,并加快机组恢复稳定速度。最后通过11 k W DFIG实验平台验证了所提控制策略的有效性。     

电压跌落时双馈电机电磁暂态过程仿真与分析

双馈风力发电机（ DFIG）因其具有优良的发电运行性能,在目前的风力发电中得到了广泛地应用。为了研究其不同数学模型在电压跌落故障时的暂态特性,该文以MATLAB／SIMULINK为仿真平台,分别建立了DFIG完整的五阶数学模型及忽略定子磁链暂态变化的三阶模型,在此基础上搭建了相应的风电系统仿真模型,并对风电系统在相同电压跌落幅度时的电磁暂态过程进行了仿真研究。仿真结果表明,DFIG的五阶数学模型在电压跌落时的暂态响应更为清晰和细致,能更精确地表征其在电压跌落时的暂态响应过程。     

液压型风力发电机组低电压运行特性分析

以液压型风力发电机组为研究对象,分析机组在低电压工况下的运行特性。结合低电压穿越要求,完善并分析液压型风力发电机组工作原理。建立电压跌落时风力机、定量泵-变量马达液压调速系统以及发电机的暂态数学模型。以数学模型为基础搭建MATLAB/Simulink仿真平台,并在不同跌落深度下分别对三相电压等幅跌落、两相对地短路故障和单相对地短路故障进行低电压运行特性仿真分析。研究结果揭示了不同故障下机组低电压运行的特性规律,其中电流过载与电磁转矩产生脉振是机组低电压运行的重要表征现象。研究工作将为该机型低电压穿越控制提供一定的理论基础和技术手段。     

变速恒频风力发电机组控制策略研究

分析了双馈风力发电机组(DFIG)的数学模型及系统的控制策略.转子侧变换器采用定子磁链定向控制策略,以实现定子绕组有功功率和无功功率的解耦控制;网侧变换器采用电压定向直接功率控制,可稳定直流母线电压并实现网侧功率因数可调的目的.     

基于LabVIEW的开关磁阻电机特性测量系统

为了获取开关磁阻电机(SRM)准确的电磁特性,文中基于SRM间接磁链原理,采用虚拟仪器技术和多功能数据采集卡设计了SRM磁链特性测量系统。该系统通过板卡PCI-1715u采集SRM定子绕组的相电流、相电压,经PCI总线上传至上位机;上位机采用LabVIEW编程设计,并对采集到的相电压、相电流数据进行处理,计算出磁链,并实时显示和保存。最终,通过实验获得了SRM样机准确的磁链特性、电感特性和转矩特性。     

一种能消除积分漂移的电压型磁链观测器

对异步电机交流调速系统中经典的定子磁链观测方法进行了分析,为消除积分漂移误差对电压型定子磁链观测器的影响,提出了一种改进积分器算法.将坐标系定向在定子电流矢量上,在该坐标系下,定子磁链的d-q分量幅值在稳态下基本恒定,其微分信号接近于零,并且电流矢量幅值在稳态下亦接近于恒定量,由此推出了一套稳态下的定子磁链观测方法.新的磁链观测方法中不合有积分器,定子电阻摄动无影响,计算量较小,精度较高,且易于DSP实现.仿真表明,该方法可以得到较理想的磁链观测值.     

低开关频率下的地铁牵引电机定子磁链控制技术

降低开关频率造成地铁牵引电机定子磁链谐波较大,无法保证其安全稳定运行。为此,在低开关频率约束下,提出基于连续型操作的牵引电机定子磁链控制技术。计算旋转磁场和转子的转速差,利用定子电阻、电角速率等参数创建牵引电机等效电路,明确牵引电机运行情况;将定子静止坐标系中的电流与磁链视作变量创建滑模观测器,获得定子磁链当前观测值;运用间接定子量控制法增强牵引电机低速控制能力,推导定子磁链与电磁转矩在静止坐标系中的空间向量;面对中高速运行电机速率,采用连续多磁链控制策略,将磁链轨迹从圆形平滑过渡到多边形,完成平滑的定子磁链闭环控制。实验结果表明,所提方法很好地控制了转矩波动与电流冲击,提高了牵引电机系统的整体控制能力,在长时间工作下依旧能保证地铁可靠运行。     

开关磁阻电机位置控制系统的变磁链SVPWM-DTC算法

针对传统直接转矩控制(DTC)在开关磁阻电机(SRM)位置控制系统中存在的开关频率不定、转矩脉动大、定子铜耗高等问题,提出一种变磁链空间矢量调制-直接转矩控制(SVPWM-DTC)算法.在传统DTC的基础上,对SVPWM-DTC算法中电压矢量的选择及作用时间进行推导,使磁链能被定量调节.结合SRM的基本工作原理,详细分析磁链给定值与定子电流的关系,提出变磁链控制策略.充分考虑磁链变化角及磁链给定值之间的相互影响,结合电机磁链数据,给出磁链给定值选取原则,在减小转矩脉动的同时,保证电机铜耗最小化.以三相6/4极SRM为仿真控制对象,将DTC、SVPWM-DTC与变磁链SVPWM-DTC进行仿真对比.结果表明:变磁链SVPWM-DTC算法能够有效提高位置控制系统的动、静态特性及效率.     

一种基于电网对称故障下DFIG的改进矢量控制策略

提出了一种电网对称故障下DFIG的改进矢量控制策略。给出了同步速ω1旋转坐标系中DFIG风电机组的等效模型,据此设计出以d轴磁链定向的网侧、转子侧PWM变换器矢量控制方案,并对其进行改进,然后对改进后的策略进行仿真。仿真结果表明,改进后的控制策略,使系统具有更好的不间断运行能力。     

交流异步电动机定子磁链与转矩的逆解耦问题研究

对于具有多变量、非线性、强耦合特征的异步电动机调速系统,实现定子磁链与电磁转矩的动态解耦控制是提高系统性能的关键。从异步电动机的5阶模型及其固有的电磁特性出发,证明了其系数矩阵的非奇异性,进而结合逆系统理论证明了定子磁链与电磁转矩的逆解耦在任何状态下都是存在的。在此基础上设计了一种通过非线性状态反馈的逆解耦控制方案,将复杂系统解耦成电磁转矩与定子磁链的两个独立线性回路,然后利用线性系统理论分别对转矩与磁链调节器进行综合设计。     

基于PSCAD的双馈风力发电系统低电压穿越仿真研究

针对双馈风力发电系统低电压穿越(LVRT)中定转子过电流问题,在电网低电压故障时选择主动式转子Crowbar保护电路旁路转子变流器限制转子变流器电流.基于PSCAD/EMTDC建立了双馈风力机组的仿真模型并在电网三相对称低电压故障下进行了仿真分析,仿真结果验证了主动式转子Crowbar保护电路实现LVRT的有效性.     

基于滑模磁链观测器的异步电机转矩控制仿真

针对传统异步电机磁链观测精度较差的问题,提出了一种新型滑模变结构定子磁链观测方法,该观测器在静止坐标系下通过滑模趋近律,使观测电流跟随实际电流变化,从而实现对定子磁链的观测。此外,与传统滑模磁链观测器不同,该方法可以实现对转子速度及磁链的估计,磁链观测过程独立于实际转子速度分量,具有较强的鲁棒性。理论分析和仿真结果表明,该方法能实现定子磁链的精确观测,具有精度高、鲁棒性强等特点。     

直接转矩控制技术的仿真研究

介绍直接转矩控制(DTC)技术的原理,在对异步电动机的数学模型、定子磁链的控制原理、转矩控制原理分析的基础上,建立定子磁链的u-n模型、磁链控制模型和转矩控制模型,并采用Matlab/Simulink进行仿真.     

异步电机直接转矩控制中定子电阻方法研究

在直接转矩控制系统中,对定子磁链的精确估算是关键技术之一,定子电阻变化在低速下对磁链观测的影响非常大,而电机的温升是引起定子电阻变化的主要原因。本文改进了基于真实环境的随着温度变化电机定子电阻发生改变的仿真模型,并通过实验给出了满足系统平稳运行时电机定子电阻和磁链观测处定子电阻二者的关系。仿真和实验结果表明,该方法具有良好的动态和稳态性能。     

考虑铁耗的双馈风力发电系统建模研究

传统双馈风力发电系统建模过程中并未考虑双馈异步电机(DFIG)的损耗,从而降低了系统建模准确性。鉴于此,在传统DFIG模型的基础上,提出了考虑铁耗的双馈电机模型。为了验证考虑铁耗的模型的正确性,在Matlab/Simulink环境下搭建了双馈风力发电机的无铁耗和有铁耗两种仿真模型,并对发电机应用基于定子磁链定向的矢量控制,实现双馈风电系统的功率解耦控制。将未考虑铁耗和考虑铁耗的模型仿真结果进行比较,证明了考虑铁耗的模型的正确性,且考虑铁耗的模型与未考虑铁耗的模型存在差异性。     

行星齿轮箱的定子电流信号诊断方法试验研究

为了解决风力双馈感应发电机（doubly fed induction generator,简称DFIG）行星齿轮箱故障诊断中常规振动检测技术成本高、现场安装与实施困难等问题,提出了一种直接利用DFIG定子电流信号的间接诊断方法。利用电动机、行星齿轮箱和变频器等通用设备,建立了一个简便易行的DFIG传动系统故障模拟试验台。通过模拟试验和Hilbert解调谱分析方法,以行星齿轮为例,研究传动系统的DFIG定子电流信号故障感应机理,探讨故障特征频率成分随发电机运行工况的变化规律。通过与振动加速度信号和扭振信号的对比分析,表明DFIG定子电流信号可以兼顾反映行星齿轮的径向振动与扭振信号的振动特征,可作为实际风电机组常规振动检测技术的一种替代方法。     

一种机器人用新型异步电机定子磁链观测器

异步电机因其成本低、可靠性高、维护方便等优点而在伺服系统、机器人驱动等领域得到广泛应用。定子磁链是实现异步电机高性能控制的基础,因此必须进行准确观测。针对常规异步电机电压模型、电流模型和混合电压电流模型定子磁链观测器存在的缺点,提出了一种基于极致扭曲滑模的新型异步电机定子磁链观测方法。所提方法不仅克服了电压模型定子磁链观测器受积分初始值和积分漂移的影响,而且克服了电流模型和混合电压电流模型定子磁链观测器受电感参数影响较大的问题,从而大大提高了异步电机定子磁链观测的精度。仿真和实验结果均验证了所提方法的有效性。     

永磁同步电机无差拍直接转矩控制系统研究

针对传统永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)中存在的磁链、转矩脉动大、开关频率不固定等问题,提出了一种永磁同步电机的无差拍直接转矩控制(DB-DTC)方法,在离散化电机方程基础上利用无差拍控制原理计算出电压矢量,并结合了空间矢量调制技术(SVM)产生开关信号控制电机运行。同时针对离散系统运算耗时所带来的控制周期的误差,进一步基于永磁体同步电机数学模型,提出了一种电流观测器以预测下一控制周期的电流值,目的是准确估计定子磁链和转矩。研究结果表明,所提出的PMSM DB-DTC不仅继承了传统DTC动态响应快的优点,而且能极大程度地削弱定子磁链和转矩的脉动,该系统具有良好的动静态性能,电流观测器能预测定子电流,确保了PMSM DB-DTC系统的控制精度。     

基于直接转矩控制的磁链观测和速度观测

提出了异步电动机定子,转子磁链观测方法,利用u-i模型定子磁链观测方法,并且在转子磁链的基础上估算出电机的转速,这种观测方法能够提高速度观测精度,定子磁链观测与速度观测相结合应用到直接转矩控制系统中,能使直接转矩控制系统的低速性能得到较大提高。     

基于定子磁链定向的间接定子量控制应用

在感应电机定子磁链的旋转坐标系里,采用定子磁链旋转坐标变换简化系统结构,分析了基于高开关频率逆变器的间接定子量控制原理.采用能同时观测定子磁链和转子磁链的u-n模型,计算出电机磁链物理量,并在SVPWM过调制区增加逆变器输出电压的非线性补偿环节,改善了逆变器的线性程度.实验结果表明定子电流为正弦波且谐波和转矩脉动小,且具有良好的稳、动态响应性能.在具有较高开关频率的中小功率应用场合有着非常好的应用前景.