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。     

变速恒频双馈风电机组转子侧励磁变流器控制技术研究

介绍了变频恒速双馈风力发电机的数学模型,分析了双馈风电机组转子侧变流器对发电机励磁的定子磁链定向的矢量控制策略,论述了采用定子磁场定向的矢量控制可以实现双馈风力发电机输出的有功功率和无功功率解耦.阐述了变速恒频双馈风电机组转子侧变流器励磁控制策略的仿真研究和试验波形.     

双馈风力发电系统的新型无功优化控制策略

通过对双馈风力发电机定子功率极限的推导,以及定子输出无功功率与双馈电机损耗关系的分析,提出双馈风力发电机的一种新型控制策略。该方法对励磁电流的不同组合优化选择,将励磁电流平均分配到定子和转子电流,使网侧与转子侧变流器容量相等,互为备用,并综合考虑了双馈风力发电机的运行效率和工况性能。基于所提控制策略,结合网侧变流器的容量设置,对双馈风力发电机的无功调节能力和对接入系统的电压控制作用进行了探讨,提出在不同系统运行状况下的无功选择办法。构建了包含双馈风力发电机组的测试系统,仿真算例结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

集成SMES和CS-SGSC的双馈型风力发电系统

双馈型风力发电机面临能量输出不稳定和低电压穿越能力弱2个主要问题。为了同时解决这2个问题,提出了一种集成超导储能系统和电流型串联网侧变流器的双馈型风力发电系统。该系统利用超导磁体作为能量储存和缓冲环节,提高了能量输出的稳定性;利用电流型串联网侧变流器实现了对定子电压的保护,提升了双馈型风力发电机的低电压穿越能力。仿真结果证明了该拓扑结构及其控制策略的有效性。     

一种复合转子无刷双馈风力发电机直接功率控制研究

无刷双馈发电机无电刷和集电环,具有免维护而可靠性高、变流器容量小等优点,极有可能竞争目前风电系统中普遍使用的传统有刷双馈感应发电机和永磁同步发电机。针对新型复合转子结构无刷双馈风力发电机功率绕组有功和无功功率的控制需求,按照控制绕组磁链所在扇区,采用查表方式确定控制绕组机侧变流器的电压空间矢量,进而对其最大功率跟踪及单位功率因数等进行有效的直接功率控制。通过对比8/4极25kW样机测试系统的仿真与实验结果,证明了所提复合转子无刷双馈风力发电机直接功率控制的正确性、可靠性和有效性。     

基于RTDS的DFIG系统并网控制策略研究

风力发电机控制系统空载并网控制策略直接关系到发电机并网瞬间对大电网稳定的影响,通过对双馈型异步发电机空载并网情况下网侧变流器和转子侧变流器控制策略进行了研究,分别采用定子磁链定向和定子电压定向控制策略实现了空载并网和网侧变流器控制,将发电机参数的有功分量和无功分量进行了解耦控制,同时保证功率因数的恒定.在实时数字仿真平台中搭建了双馈型风力发电系统的空载并网模型,仿真结果验证了所提出控制策略的正确性.     

双馈风力发电机变流器并网试验方法研究

针对双馈风力发电机变流器并网时会产生电压波动、冲击电流以及谐波等问题,研究了双馈风力发电机变流器试验平台的构建方法。以1.5 MW双馈风电变流器为样机,研究了其并网切入电流、加载试验、总谐波畸变系数（THD）、功率因数调整能力等并网特性的试验方法,考察这些因素对并网的影响程度。试验结果表明,单台风电变流器可以满足并网要求,而且并网切入电流较小,不致对电网产生较大的影响。     

开绕组无刷双馈风力发电机最大功率点跟踪直接转矩模糊控制研究

基于风力发电机最大功率点跟踪原理,结合无刷双馈电机无电刷和集电环的特殊结构及采用双定子磁场调制使得所需变流器容量更小的特点,提出了一种由双两电平变流器拓扑构造三电平馈电的开绕组策略,阐述了无刷双馈风力发电机最大功率点跟踪、开绕组策略及直接转矩控制、模糊控制等各部分工作原理,进而利用Matlab/Simulink仿真软件,搭建了无刷双馈风力发电机控制绕组采用双两电平SVPWM变流器馈电实现最大功率点跟踪的开绕组直接转矩模糊控制模型,并进行了详细的性能仿真,最后,通过无刷双馈电机半实物仿真实验平台,证实了所提开绕组策略的正确性和可行性,为进一步研发半实物仿真实验平台及相关控制策略提供了良好的参考与借鉴。     

双馈风力发电机三相短路电流分析

为了研究双馈风力发电机组的低电压穿越控制问题,分析了双馈风力发电机定子端三相短路时短路电流的产生机理,给出了双馈风力发电机在空载同步转速条件下的定转子短路电流的近似解析表达式.在此基础上,根据双馈风力发电机内部的电磁关系,分析了发电机故障前不同转速、输出有功功率及无功功率等运行状态对双馈发电机短路电流的影响.在理论分析的基础上,建立了3 MW双馈风力发电机的模型,对发电机定子端三相短路故障状态进行了仿真研究.仿真结果表明:通过定转子短路电流的近似解析表达式和发电机故障前的初始状态可以有效对双馈发电机短路电流进行定性分析,为进一步研究双馈风力发电机的低电压穿越能力提供了理论依据.     

基于转子瞬时功率谱的双馈风力发电机定子绕组故障诊断

提出一种基于转子瞬时功率谱分析的双馈风力发电机定子绕组故障的在线监测与诊断新方法。理论分析表明,与常见的电流或电压谱诊断方法相比,转子瞬时功率谱法既具有无需外加传感器与硬件设备的优点,又由于其特征频率不受转差的影响,当转差存在一定的跟踪或计算误差时,特征频率不会改变,具有很强的抗干扰能力。在PSCAD软件中建立了双馈风力发电机并网模型,对正常及故障状态进行仿真分析,得出转子瞬时功率谱法在双馈风力发电机定子绕组故障诊断中更具敏感性的结论。在动模实验室建立了定子绕组故障诊断的实验平台,进一步证明了转子瞬时功率谱法在双馈风力发电机定子绕组故障诊断中的可行性。     

基于SVPWM的双馈风力发电并联变流器的控制

大功率双馈风力发电系统采用双PWM变流器通过向双馈发电机的转子绕组中注入转差频率的电流进行励磁,从而实现定子侧感应电压的调节及并网。单个并网变流器输出能量小,冗余性差,且受现有器件及其开关频率和发热等条件的制约,故难以满足系统要求。通过电网电压定向矢量控制对并网并联变流器进行控制可实现直流侧电容电压的恒定和最大风能的跟踪控制。     

双馈式风力发电机变流器脉冲电压对绝缘寿命的影响

为了研究变流器输出频率比较高时,其直流重复脉冲电压对电机绝缘系统寿命的影响,对双馈式风力发电机定子进行了模拟试验。试验结果证明:与工频50Hz交流电压相比,开断频率为1kHz时的脉冲电压作用下的绝缘寿命相差约20倍;决定绝缘寿命的主要因素是局部放电,变流器输出频率越高,则绝缘寿命越短。     

定子匝间短路故障下双馈风力发电机组高压穿越性能研究

为了研究定子绕组匝间短路(SWITSC)故障对双馈风力发电机组高压穿越的影响,基于多回路理论建立了计及定子绕组匝间短路故障的双馈感应发电机(DFIG)仿真模型,并在MATLAB/Simulink下建立了其S-函数。依据短路故障回路特性,分别在SWITSC前后建立了DFIG风电机组的ABC坐标系统和dq0坐标系统下的数学模型,并简要分析了SWITSC故障下的电磁特性。对双馈风电机组的高压穿越能力做出分析,分析了风电场电压升高的原因、高压穿越的标准及双馈风机在电网电压骤升下的暂态过程。重点研究了DFIG在SWITSC故障前后高压穿越的仿真结果。结果表明,定子绕组匝间短路故障会严重降低风电场的高压穿越的能力。     

基于Hamilton系统的风力发电双PWM变流器控制研究

针对双馈风力发电机并网控制中转子侧功率的双向传输问题,采用三相电压型双PWM变流器通过调节占空比来实现电流控制。基于哈密顿(Hamilton)系统理论,设计耗散反馈Hamilton控制器来实现稳定控制。考虑到系统存在不确定性和外部干扰,设计模糊自适应干扰抑制器来提高系统的鲁棒性。仿真表明：采用耗散反馈Hamilton控制器和模糊自适应干扰抑制器的双PWM变流器,能够使变流器输出期望值,并且有效抑制不确定外部干扰,可以满足双馈风力发电机并网控制的要求。     

基于Hamilton系统的风力发电双PWM变流器控制研究

针对双馈风力发电机并网控制中转子侧功率的双向传输问题,采用三相电压型双PWM变流器通过调节占空比来实现电流控制。基于哈密顿(Hamilton)系统理论,设计耗散反馈Hamilton控制器来实现稳定控制。考虑到系统存在不确定性和外部干扰,设计模糊自适应干扰抑制器来提高系统的鲁棒性。仿真表明:采用耗散反馈Hamilton控制器和模糊自适应干扰抑制器的双PWM变流器,能够使变流器输出期望值,并且有效抑制不确定外部干扰,可以满足双馈风力发电机并网控制的要求。     

双馈异步风力发电机定子匝间短路故障诊断

提出利用零序电压对双馈异步风力发电机定子匝间短路故障进行诊断的方法。在对定子绕组匝间短路故障零序电压分量产生机理进行分析的基础上,提出以零序电压作为故障特征量进行故障诊断。建立双馈异步风力发电机仿真模型,通过改变模型中短路匝数和短路电阻实现了匝间短路故障模拟。对发电机在转速恒定条件下的不同状态发生定子绕组匝间短路故障进行了仿真研究。结果表明:定子发生匝间短路故障后,会在定子中产生零序电压,并随着故障严重程度的增加而增大;零序电压会受到电源不对称和负载情况的影响,且随着负载的增大有微弱减小,利用零序电压进行故障诊断时,需要补偿这些非电机故障因素的影响。     

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。     

基于变流器网侧电流的双馈风力发电机转子绕组故障诊断

双馈风力发电机转子绕组状态监测与故障诊断技术能够及时发现并诊断转子绕组故障,有效地降低风电场的运行和维护费用。首先根据双馈风力发电机的数学模型和转子绕组故障模拟方法在电力系统电磁暂态仿真软件(PSCAD)环境中建立转子绕组的故障模型,通过仿真分析出变流器网侧电流的故障特征频率;然后搭建双馈风力发电机的故障实验平台,并对不同运行状态和不同故障程度下的录波数据进行频谱分析,由此验证转子绕组故障时变流器网侧电流的特征频率,且当故障严重程度加剧时,故障特征频率的幅值会增大。     

基于安全电压的双馈风电机组高电压穿越判别方法

基于双馈风电机组的动态无功支持能力,在电网电压骤升时协调控制网侧变流器和发电机定子输出的无功功率,维持直流侧母线电压的安全稳定运行。根据DFIG直流侧电容的高电压穿越安全要求,定义了电网电压骤升时双馈风力发电机组接入电压的安全电压。然后基于安全电压给出了DFIG在电网电压骤升时能否实现高电压穿越的判断依据,并给出了其高电压穿越时的无功协调输出策略。仿真结果验证了所提的方法。     

风速对双馈风力发电机并网影响

通过比较双绕组电机和双馈风力机发电机等效电路,介绍双馈风力发电机的工作原理.研究了基于定子磁链定向矢量技术双馈机空载并网的特性及其控制策略.针对风速的不稳定性,对风力发电机的并网产生影响进行了分析.通过建立各种不同风速模型,模拟了实际风能的动态情况.运用MATLAB/Simulink对双馈风力发电机在恒风和实际风速二种情况下,并网前后的电流、电压特性进行了仿真分析.通过仿真研究验证了控制策略的正确性和风速对风力机运行特性的影响.