双馈异步风力发电机组控制器参数的优化整定

以基于双馈感应电机的风力发电系统为研究对象,介绍双馈异步发电机（doubly fed induction generator, DFIG）及相应控制器模型,运用定子磁链定向控制理论和 d-q 坐标系下 DFIG 的数学模型,设计出转子侧脉冲宽度调制（pulse width modulation,PWM）变流器的控制策略,根据控制策略的双闭环控制结构,给出了电流内环和电压外环的比例-积分（proportional-integral,PI）参数整定计算方法。采用粒子群（particle swarm optimi-zation,PSO）算法,对机侧控制器参数进行优化,并进行仿真以及仿真结果验证,分析其系统动态响应结果,仿真结果控制器控制效果良好。     

双馈异步发电机滞环矢量控制策略的研究

根据双馈异步发电机组的运行特点,采用定子磁链定向的矢量控制技术,结合滞环电流控制技术,提出了一种新的转子励磁控制策略。利用Matlab软件建立了双馈异步发电机的仿真模型,对有功无功功率的解耦进行了仿真研究。仿真结果表明,该控制策略能够实现双馈发电机有功功率、无功功率的独立解耦控制。     

双馈风力发电机系统功率解耦控制策略的研究

主要介绍变速恒频风力发电系统的工作原理,在分析双馈感应电机的动态数学模型以及定子磁链定向矢量控制的基础上,介绍了一种有效的有功、无功功率解耦控制方法。Matlab仿真结果表明：该方案能够很好地实现双馈电机的有功、无功功率的解耦控制。     

双馈风力发电机变流器前馈二维模糊自整定PID控制

针对双馈风力发电机(DFIG)变流器直流母线电压稳定性问题,采用转子电流空间(综合)矢量模值变化率(dAir/dt)在线修正PID参数的模糊自整定PID方法,建立了基于该控制策略的变流器系统模型,并给出了在电网电压跌落扰动及工作状态切换扰动下,变流器直流母线电压的仿真曲线.结果表明相对于普通PID及普通模糊自整定PID控制器,基于dAir/dt的模糊自整定PID控制器进一步改善了变流器直流母线电压的稳定性,并且该新型控制器具有易于实现,不增加硬件成本的优点,因此,具有很好的工程应用前景.     

滞环矢量控制在双馈风力发电机中的应用

滞环电流控制方法以其动态响应速度快,电路跟踪性能好的优点而获得了广泛的应用和发展。基于双馈发电机数学模型,采用定子磁场定向的矢量控制,转子侧选用改进型滞环电流控制,建立了有功功率、无功功率解耦的控制策略。利用PSCAD软件,建立了仿真控制模型并进行了仿真计算。仿真结果表明,该控制系统能有效地实现双馈发电机有功、无功功率的解耦,验证该控制方案的正确性和有效性     

基于变论域模糊PI的双馈风力发电机空载并网控制

通过分析双馈发电机的基本运行原理,推导出了空载数学模型,研究了基于定子磁链定向的空载并网矢量控制策略.结合变论域模糊PI控制理论,利用Simulink仿真平台中的S函数,设计了相应的变论域模糊PI控制器,对双馈发电机空载并网前的定子端电压闭环控制进行仿真.仿真结果说明所采用的变论域模糊PI比模糊PI控制的控制精度高,具有更好的动态响应能力和自适应性.     

双馈风力发电机的运行控制特性的仿真研究

介绍了双馈风力发电机组运行的基本原理和采用定子磁链定向的矢量控制策略。基于Matlab/Simulink仿真软件,在额定风速以下受到阵风扰动时,对发电机组最大风能捕获进行了仿真研究,并验证了所采用控制策略的可行性,可以实现发电机有功功率P和无功功率Q的独立调节,对实际的控制策略提供理论指导意义。     

并网双馈发电机电网电压定向励磁控制的研究

在分析并网双馈发电机传统矢量控制策略的基础上，提出了一种基于电网电压定向的励磁控制策略。该控制策略仅需要定子侧电流、电网电压和转子位置角信号，避免了矢量控制系统中对定、转子量测量精度、实时性和一致性的严格要求，使控制系统得到了简化。利用该文提出的控制策略对双馈发电机有功、无功和转速稳态调节特性及机端三相对地突然短路的过渡过程进行了仿真研究，结果表明该控制策略能实现双馈发电机有功、无功和转速的解耦控制及短路故障切除后其有功、无功和转速都能回到原来的设定值稳定运行。     

基于模糊PI控制的双馈风力发电机空载并网控制策略

针对双馈式变速恒频风力发电机传统并网方式的缺陷,提出了一种基于定子磁链定向的双馈电机控制理论的模糊PI空载并网控制策略。通过Matlab/Simulink仿真平台搭建了空载并网控制仿真模型,并与传统PI控制策略进行了仿真比较。仿真结果表明该控制策略能达到变速情况下双馈风力发电机无冲击并网的目的,具有良好的动态品质,验证了该控制策略的正确性和有效性。     

双馈异步发电机定转子绕组过热故障监测方法

双馈异步发电机(DFIG)在长期运行中很容易发生定转子绕组过热故障。以绕组温度为研究对象,在分析绕组过热故障成因的基础上,分别从电机热性能和参数辨识两方面进行检测。使用参数辨识法时,首先利用电机电磁数学模型辨识定转子绕组电阻,再根据电阻与温度之间的关系计算定转子温度,从而判断绕组是否过热。最后基于MATLAB软件仿真验证了定转子绕组参数辨识法的正确性,为DFIG诊断绕组过热故障提供理论支撑。     

基于故障电流解析表达的FCL协助DFIG低电压穿越研究

双馈感应电机(DFIG)与公共耦合点(PCC)间投入故障电流限制器(FCL)实现低电压穿越(LVRT)时,定子电压受FCL阻抗与网侧变流器(GSC)电流影响,无法设定定子电压,需要对DFIG与FCL整体建模以分析故障电流。基于恒定电流控制策略推导转子侧变流器(RSC)与GSC电流,提出DFIG故障电流的解析表达式。考虑到电压定向下定子相角振荡会导致dq轴恒定电流在xy轴下变化,不利于定子电流稳定,采用dq轴与xy轴相重合的定向方案。对比不同的RSC与GSC电流参考值、FCL阻抗值与切出时间下DFIG LVRT过程中的电磁转矩振荡,选择LVRT性能较好的一组控制参数。仿真结果表明,FCL阻抗取值受RSC与GSC电流参考值影响,且FCL阻抗越大,所取切出时间越短。     

基于模糊切换的DFIG转子串联双动态电阻LVRT优化控制

针对双馈感应风力发电机(DFIG)转子串联单电阻不能满足高性能低电压穿越(LVRT)需求的问题,提出了基于模糊切换的DFIG转子串联双动态电阻LVRT优化控制策略.建立LVRT期间DFIG转子串联阻尼电阻的数学模型,剖析串联电阻对转子磁链、电流、电压及温度的影响机理.根据实际中不同电网电压跌落深度和转子电流大小的逻辑关...     

双馈风机控制方式对继电保护影响的研究

双馈风机(DFIG)的接入会影响配电网继电保护的正确动作,其中控制策略的影响不可忽视。基于DFIG两相静止坐标系下的数学模型,分别建立了DFIG机侧变流器的矢量控制和直接功率控制的模型。理论分析表明当电网发生短路故障时,不同控制策略下的DFIG短路特性有着较大差异,从而对继电保护造成不利影响。从仿真结果可知,直接功率控制响应速度快,超调量大;矢量控制响应速度慢,超调量小;DFIG出口处电压下降越多,两种控制方式瞬间提供的短路电流差别越大。最后采用向转子电流参考指令中加补偿项的方法对机侧变流器矢量控制进行改进。仿真分析结果验证了改进后的矢量控制能有效地减少DFIG在故障期间对继电保护的不利影响。     

双馈风力发电矢量控制电流环参数特性分析

基于dq坐标系模型的矢量控制是双馈风力发电中应用较广的控制策略,但一般都按照并网前和并网后2种模式进行研究。文中建立了并网前后的双馈电机统一数学模型,并将控制器与双馈电机转子方程统一为一个4阶模型。详细分析了转子电流环控制参数对系统控制性能的影响,提出了控制参数的设计原则和方法,最后通过仿真验证了这种方法的有效性和实用性。     

基于轨迹特征分析的双馈风电机组参数识别

分析研究风电接入后系统的动态运行与稳定控制,需要建立准确的风电机组结构和参数模型。为此,根据系统辨识理论,推导双馈风电机组（DFIG）的传递函数矩阵,构造传递函数系统与未知参数之间的关系,分析风电机组电抗参数的可辨识性;对风电并网系统进行动态轨迹保稳降维等效变换,通过分析系统主导映像轨迹的特征,建立双馈风电机组参数识别系统的受扰轨迹差异度指标,并将参数待识别系统受扰轨迹与实际轨迹的差异度作为目标函数,优化求解双馈风电机组电抗参数;对算例系统发生线路故障和风速变化等不同情况下进行参数识别计算。仿真结果检验了采用系统轨迹差异度方法识别DFIG参数的有效性和可行性。     

无速度传感器矢量控制系统中的电机参数辨识

根据交流感应电动机在两相静止坐标系上的数学模型,采用脉冲电流法、脉冲电压法实现了对交流电动机电气参数的静态测试。该方法不需要速度检测元件,从而为无速度传感器矢量控制系统的电气参数测试提供了一种有效、可行的方案。文章最后给出了该方案的实验结果。     

Using equidistant vector-based hysteresis current regulators in DFIG wind generation systems

This paper proposes a novel equidistant vector-based hysteresis current regulator (VBHCR) in the rotor-side converter (RSC) of DFIG-based wind generation systems. The Γ-form equivalent circuit is used for the machine modelling, with the discrete formulation of the RSC output voltage. The overall vector control scheme is then explored and the control structure of the proposed equidistant VBHCR is presented. When compared to the commonly used PI current regulators, the proposed VBHCR exhibits several advantages such as very fast transient response, simple hardware implementation, satisfactory steady-state performance, and intrinsic robustness to machine parameters variations. Moreover, fixed hysteresis bands are replaced with equidistant bands in order to limit the instantaneous variations of the switching frequency and reduce the maximum switching frequency of the RSC. Detailed simulation studies are carried out for a 1.5 MW DFIG-based wind generator to examine the operation of the proposed current regulator under various operating conditions and demonstrate its superiority over the standard PI current regulator.     

基于量测信号扰动的DFIG变流器控制参数辨识方法

双馈感应发电机(DFIG)的变流控制器模型是整个机组模型中的关键部分。变流控制器的参数众多且内外环比例—积分(PI)控制器之间存在级联,常规辨识方法或遇到参数可辨识性问题,或工程实现难度较大。文中提出一种以"分步辨识、交互迭代"为特点,基于二次侧量测信号扰动的控制器参数辨识方法。该方法分别在变流控制器中各PI控制器输入端所用的量测信号上施加扰动,从而突出某个PI控制器在特定量测信号扰动下的作用,并将该PI控制器的可测量控制目标作为观测变量,进而重点辨识其参数。对于存在级联的两个PI控制器,先对后一级PI控制器所用量测信号施加扰动,同时屏蔽前一级PI控制器所用量测信号的变化,从而可实现两个级联PI控制器参数的解耦辨识。该方法可以使变流控制器中每个PI控制器的两个参数在特定的量测信号扰动下被单独辨识,有效保证了参数的可辨识性;而对于全部待辨识参数,可通过多轮交互迭代辨识进一步提高整体辨识精度。     

一种新型鲁棒PID控制器参数整定方法

针对复杂工业过程中存在的一类模型不确定问题,提出了一种新的鲁棒比例积分微分(PID)控制器参数整定方法。通过对优化目标的分析,将鲁棒PID控制器的参数整定问题转化成一个求解最小-最大优化问题,并引入合作进化粒子群优化算法对该最小-最大优化问题进行求解。针对实例的仿真结果表明,利用该方法整定得到的鲁棒PID控制器具有良好的鲁棒性,提高了性能指标,当过程对象操作范围发生大的变化时,该控制器能获得满意的结果。     

免疫调节增益的单神经元PID控制器

针对单神经元PID控制中学习速度较慢,动态响应时间长等问题,提出了免疫调节增益的单神经元PID控制器.将T细胞免疫调节机理与单神经元PID控制算法相结合,以提高单神经元PID控制器的学习速度,缩短动态响应时间,改善单神经元PID控制器的性能.仿真研究了免疫调节增益的单神经元PID控制器的定值跟踪性能和抗干扰性能以及直流电机伺服控制性能.仿真实验结果表明,这种新的控制算法学习速度快,动态响应时间短,具有较强的自适应性和鲁棒性,其控制性能优于单神经元PID控制.