带整流桥负载的定子双绕组感应发电机系统宽转速运行时的稳态特性

针对带整流桥负载的定子双绕组感应发电机(dual stator-winding induction generator, DWIG)系统在宽转速范围内运行时的稳态运行特性进行了研究。建立了带电容滤波的整流桥负载的DWIG系统数学模型,指出整流桥负载是具有容性的非线性负载,提出了采用数学仿真的方法进行励磁电容的选取以降低变换器容量。采用控制绕组端电压定向的控制策略,对一台18 kW、270 V带整流桥负载的DWIG系统在变速时稳态规律进行了仿真和实验研究,结果表明发电机系统能够在4 000~8 000 r/min宽转速范围内稳定运行,控制绕组最大功率为功率绕组额定输出功率的37%,控制绕组电流的最大有效值为功率绕组电流额定值的21%,与输出功率比较,实现了大幅度降低控制侧变换器容量的目的。     

定子双绕组异步电机变频交流发电系统辅助励磁电容和滤波电感的优化设计

提出了定子双绕组异步电机(DWIG)变频交流发电系统中的两个关键参数——辅助励磁电容和滤波电感的优化设计方法.利用DWIG控制绕组无功电流解析表达式对不同转速和负载条件下的控制绕组无功电流进行了分析,获得了它的变化规律,进而确立了辅助励磁电容的优化原则.待辅助励磁电容优化后,根据控制绕组最大无功电流及电流快速响应要求来确定滤波电感的上限;按照抑制电流谐波能力要求来确定滤波电感的下限.样机实验结果表明,按所提优化设计方法选取的辅助励磁电容和滤波电感是合理、有效的,能保证系统稳定运行,且实现了控制变换器容量的最小化.     

宽风速运行的定子双绕组感应电机风力发电系统励磁电容的优化方案

将控制侧静态励磁控制器(SEC)的直流母线端和功率侧整流桥的输出端通过功率二极管并接起来,可使定子双绕组感应电机(DWIG)风力发电系统在宽风速范围内输出恒定的高压直流。鉴于新拓扑和新系统控制策略的特殊性,本文详细分析了系统在高低风速两种运行状态下的控制绕组电流变化规律,并在此基础上以SEC容量最小为目标,研究了新系统的励磁电容优化方案。方案运用Simulink仿真得到励磁电容变化对控制绕组电流的影响,并依据仿真结果运用循环计算和实验验证相结合的方法,最终得到最优的励磁电容值及最佳的切换转速。实验结果证明了该优化方案的正确性和有效性,新系统在保持SEC容量为电机额定功率1/3的情况下实现了宽风速运行,充分利用了低风速下的风能。     

变速运行双绕组感应发电系统混合励磁的研究

双绕组感应发电机的无功功率是由功率绕组侧的励磁电容和控制绕组侧的PWM静止变换器混合励磁提供的,励磁电容的大小会对控制绕组励磁变换器的容量产生影响,在不同转速、不同负载下分别进行了试验,研究了其影响规律.结果表明,在给定转速范围内,励磁电容的增大有利于减小额定负载运行时控制绕组的容性电流,不利于降低空载运行的控制绕组感性电流.     

变速运行的双绕组异步发电机控制绕组无功容量的优化分析

新型的静止励磁调节器控制的双绕组异步发电机控制绕组无功容量的最小化是系统优化的关键问题,它与电机参数、负载、转速及变比、功率输出端励磁电容等有很大关系.在分析传统电容励磁的三相异步发电机变速变载运行机理的基础上,研究了变速变负载运行时控制绕组的无功容量最小化时励磁电容的取值方法.所得结论有助于该新型发电机系统的优化设计及控制.     

基于空间电压矢量调制的定子双绕组感应发电机系统电压控制技术

将空间电压矢量调制(space vector modulation, SVM)策略应用于定子双绕组感应发电机(dual stator-winding induction generator, DWIG)系统,不仅提高了直流母线利用率、降低了控制绕组侧静止励磁控制器(static excitation controller, SEC)的直流母线电压,而且有效降低了控制绕组电流谐波。该文在分析SEC数学模型的基础上,提出基于SVM的DWIG发电系统电压解耦控制策略,并对DWIG系统建压、突加突卸负载进行了仿真和实验研究,结果证明该控制策略具有良好的动静态性能。该文进一步拓展了SVM控制下的发电机转速运行范围,并用节点导纳法对该变速运行过程中的电压和电流关系进行了定量分析,实验结果验证了该方法的正确性。     

宽变速运行的双绕组感应发电系统优化的研究

宽变速运行的双绕组感应发电系统相对于恒速运行,在电机的设计及系统控制等方面需要有特殊的考虑。介绍了宽变速运行的双绕组感应发电机的优化设计特点,为实现控制绕组励磁变换器容量的最小化,给出了励磁电容和发电机参数同时优化的设计策略,对一台原理样机进行了优化设计。利用控制绕组定子磁场定向控制策略,在dSPACE仿真平台进行了试验研究,结果证明,在1:2的宽变速运行范围内,空载和额定负载运行条件下,控制绕组与功率绕组的容量比可降到1/3左右,这对于降低控制绕组励磁变换器的容量、体积和成本很有意义。     

定子双绕组感应发电机励磁控制的研究

定子双绕组感应发电机是一种新型的异步发电机,其定子上除了一套功率绕组外,另有一套专门用于励磁的励磁绕组.建立了变速变负载下带整流型负载的双绕组异步电机的仿真模型,提出了自励电容与变换器混合励磁的建压模式,并对系统的有功和无功分量进行双闭环控制,仿真结果验证了该系统具有较好的动态性能.     

变速运行的定子双绕组感应电机发电系统控制技术研究

针对宽转速运行的定子双绕组感应电机(dual stator winding induction generator,DWIG)发电系统的电压控制机理进行研究。基于瞬时功率理论,推导出按控制绕组磁场定向时控制绕组的瞬时功率,在此基础上分析了带整流桥负载的定子双绕组感应电机发电系统在宽转速运行时的电压调节机理,即：控制绕组电流在控制绕组磁场及其法线上的分量,分别决定着发电系统功率绕组整流桥直流侧电压和控制绕组静止励磁控制器(static excitation controller,SEC)直流侧电压,据此提出宽转速运行时DWIG发电系统电压控制策略。对一台18 kW定子双绕组感应电机发电系统进行了仿真和实验研究,证明了理论分析和控制策略的有效性。     

双绕组感应发电系统的建压仿真研究

定子双绕组感应发电系统是由功率绕组侧的励磁电容和控制绕组侧的励磁变换器来共同励磁的,有助于减小励磁变换器的容量和体积。实现系统建压是系统正常运行的先决条件,不同大小的励磁电容对于系统的建压会有一定的影响。本文建立了双绕组感应发电机的数学模型,分别对电容自励建压、开环控制的励磁变换器建压以及基于控制绕组定子电压定向闭环控制的励磁变换器建压等三种建压过程进行了仿真研究,结果证明了所提建压方式的可行性。     

宽风速运行的定子双绕组感应电机风力发电系统拓扑及控制策略

介绍了一种适用于宽风速范围运行的新型定子双绕组感应发电机风力发电系统,其拓扑特点是将控制侧励磁变换器的直流母线经二极管与功率侧直流母线相连。在低风速区,利用电压泵升原理将励磁变换器的直流母线电压泵升至指令值,电能由控制侧直流母线端输出,拓宽了系统在低风速下的风能利用能力;在高风速区,功率绕组侧输出电压可上升至指令值,并联二极管断开,电能由功率侧整流桥的直流母线输出,控制侧变换器调节系统励磁无功保持输出电压恒定。该发电系统拓扑及控制方法实现了系统在宽风速范围内均能输出恒定的高压直流,可简化后级并网逆变器的结构和控制。在一台额定37 kW/DC 600V的样机上进行了实验研究,结果表明该风力发电系统的可行性和控制策略的有效性。     

定子双绕组感应电机风力发电系统的低电压穿越特性分析

通过发电机控制绕组侧的励磁变换器灵活调节系统所需的励磁无功功率,定子双绕组感应电机(DWIG)风力发电系统可在宽风速范围内输出稳定的高压直流,无需增加升压变换器即可并网运行,并且系统的控制策略有助于提高系统对电压跌落等故障的穿越能力。文中通过构建并网型DWIG风力发电系统的Simulink仿真模型,对系统运行在各种功率因数状态下的跌落特性及跌落期间对电网的无功功率支持进行全面仿真。结果证明,无需增加额外的卸载单元,DWIG风力发电系统即可实现较强的低电压穿越能力,在不同功率因数下均能稳定安全运行,且能在电压跌落故障期间提供一定的无功功率支持。     

带有静止励磁调节器的双绕组感应发电机的研究

介绍了一种新型的作为独立电源的双绕组感应发电机。这种电机在定子上设置两套三相绕组，即一套功率绕组和一套调节励磁绕组，并根据其工作原理给出了两套绕组容量比的设计原则，其中功率绕组经整流桥向直流负载供电，而励磁绕组接一PwM电压型静止励磁调节器，通过电流跟踪的方式调节其输出电流来稳定所需控制的电压。试验和仿真结果都表明该发电机系统具有快速的动态响应性能。     

基于遗传算法的直流电机风力发电系统最优励磁控制技术

针对风力发电系统发电机转速波动较频繁,难于同时对电压和频率的稳定性实施控制等特点,结合直流发电机的工作特性,提出了基于直流发电机的风力发电系统控制技术。采用基于遗传算法的最优励磁控制技术对发电机的励磁实施控制,使发电机获得了稳定的输出电压。从理论上分析了直流风力发电系统的可行性及其特点,重点分析和研究了基于遗传算法的直流风力发电机组最优励磁控制技术在稳定输出电压方面的性能,运用Matlab对该系统进行了仿真,并用直流电动机作原动机,通过调节电动机的转速模拟风速变化引起的风力机转速变化。在电力系统动态模拟试验室中进行了大量实验,通过比较和分析获取的数据和仿真结果,进一步验证了该方法的正确性和可行性。     

同步风力发电机无刷励磁系统设计

分析了基于可旋转变换器的无刷励磁原理,提出了基于可旋转变换器的同步风力发电机无刷励磁系统的设计方案。旋转变换器的输入为直流电,经过全桥逆变电路和旋转变压器以后,将电能传递到旋转部分,再经过整流以后给同步风力发电机励磁绕组提供直流电。根据风速变化,控制励磁机的励磁从而可以控制同步发电机的励磁,使得输出电压恒定;在额定风速...