双馈风力发电系统并网控制试验研究

提出了一种双馈风力发电系统并网控制策略。给出了双馈电机在同步旋转坐标系里的数学模型,采用电网电压定向矢量控制对双馈电机的数学模型进行了简化。结合交流励磁双馈电机风力发电系统并网的实际情况,提出了分段并网控制策略,给出了各个控制器的设计方法,在实验室所搭建的变速恒频双馈电机风力发电试验平台作了相应的验证性试验。试验结果证明,所提出的方法可以使双馈电机实现平滑并网。     

交流励磁双馈电机分段并网控制策略

针对交流励磁双馈电机转子位置初始误差提出了一种补偿控制器。根据电网电压矢量控制时双馈电机数学模型,推导了定子开路稳态时转子电流与定子电压的关系,并基于此构建了转子位置初始误差的补偿控制器。对所提出的初始误差补偿原理进行了分析。另外,将该补偿控制器应用到风力发电系统实际并网控制过程,提出一种交流励磁双馈电机分段并网控制策略。设计了控制器,并在所搭建的变速恒频风力发电实验平台上作了相应的实验,结果证明了补偿控制器分段并网控制的有效性。     

基于PSCAD的双馈式风力发电系统柔性并网研究

双馈式风电机组已成为风电领域应用最为广泛的一种主流机型。推导了双馈电机在发电机惯例下的动态数学模型,用内模控制实现双馈电机转子电流内环和转速外环的控制,提出了基于内模控制的柔性并网运行控制策略,应用PSCAD／EMTDC建立了完备的2MW并网运行双馈式风力发电系统仿真模型,对风速突变时系统柔性并网响应特性进行了细致的仿...     

双馈风力发电系统柔性并网控制策略研究

介绍了在空载条件下双馈风力发电系统柔性并网的控制策略研究。通过分析空载并网的基本思路,推导并建立双馈电机在空载条件下并网的数学模型,提出按照定子磁链定向矢量控制以及电网电压定向矢量控制结合的空载并网控制方案,并利用仿真软件Matlab搭建仿真模型进行仿真。仿真结果表明:在该控制策略下,定子电压很好地实现了对电网电压的快速跟踪,并网时刻冲击电流很小,并快速完成了风力发电系统的软并网。     

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。     

变速恒频双馈风力发电机并网控制

分析了双馈风力发电机的结构和运行特性,建立了空载并网数学模型;采用电网电压定向技术,研究了双馈电机空载并网控制策略;考虑发电机定子电压和电网电压相角差的随机性,提出了两种消除相角差的方案。用MATLAB/SIMULINK软件建立了双馈风力发电系统模型,仿真其并网过程。     

内模控制的并网型双馈电机风力发电系统

交流励磁双馈式风电系统已成为变速恒频风力发电的主流。为提高存在较大扰动时系统的性能,在推导了发电机惯例下双馈电机的动态数学模型后提出用S函数描述双馈电机的数学模型,开发了基于状态方程的双馈电机空载运行和发电运行的子系统模型,设计了用内模控制策略实现转子电流内环和转速外环的控制,并通过基于定子磁链定向的解耦控制实现了有功和无功功率的解耦,然后在Matlab/Simulink环境下建立了完备的并网运行变速恒频双馈风力发电系统模型。针对850kW系统在转速变化和大电网扰动下的响应特性进行的仿真研究结果显示,提出的双馈式风电系统模型具有较好的控制性能和较快的动态响应速度。     

变速恒频双馈风力发电机的励磁控制系统设计及试验研究

双馈电机变速恒频风力发电系统是通过调节转子绕组励磁电流的频率、幅值、相位和相序来实现变速恒频控制的.分析了双馈电机工作原理和数学模型,并设计了基于TMS32OF2812DSP的变速恒频双馈风力发电机的励磁控制试验系统.对电机的并网控制以及电机的自并励启动进行了试验研究,为变速恒频双馈风力发电机励磁控制策略的设计奠定了基础.     

并网型双馈电机风力发电系统建模与仿真

双馈电机已成为变速恒频风力发电系统的主流电机.文中介绍了交流励磁变速恒频双馈电机运行的基本原理,推导了风力机模型和交流励磁双馈电机动态数学模型.交流励磁变速恒频双馈电机风力发电系统空载运行和发电运行由于涉及并网时刻状态转移导致建模复杂,故提出用S函数描述双馈电机的数学模型,结合MATLAB中Simulink环境建立完备的系统仿真模型.由仿真结果可看出,所提系统实现了最大风能追踪控制,且动态响应快,双馈电机可运行于不同转差频率下亚同步和超同步状态,同时稳态时转子侧和定子侧注入电网谐波基本为零.     

并网型变速恒频风力发电系统仿真及实验研究

在对双馈电机的数学模型进行深入研究的基础上,进而提出一种双闭环空载并网控制策略,并且给出了控制器的设计方法。对提出的控制策略搭建了仿真模型,并且在实验平台上进行了验证。仿真和实验结果表明,控制系统不仅实现了在变速情况下的柔性平滑并网,而且在并网后可以对有功功率和无功功率进行解耦控制。     

基于Crowbar的双馈风电系统低电压故障下无功控制

在电网电压发生跌落故障期间,基于Crowbar电路的双馈风力发电系统需要吸收大量无功功率。通过分析故障下DFIG系统的运行特点,建立了变桨距角控制模型及网侧变流器的STATCOM控制模型,Crowbar电路动作后,利用变桨距系统调节桨距角来抑制系统转差率,减小系统从电网中吸收无功功率,同时将网侧变换器切换成STATCOM工作模式,为系统提供无功功率补偿,在PSCAD/EMTDC平台进行暂态仿真研究。结果表明,在故障期间Crowbar电路启动后,通过该控制策略能避免系统从电网中吸收过量无功功率,有助于主电网电压的重建和恢复,验证了所提方法的有效性和正确性。     

双馈电机风电场无功功率分析及控制策略

提出一种双馈电机风力发电系统无功极限的计算方法，该方法以双馈电机风电系统的功率关系为基础，考虑了网侧变换器在其功率允许范围内的无功发生能力，系统动态无功极限为定子与网侧变换器的无功极限之和。对双馈电机风电场在强电网无功调节中的应用进行了探讨，提出双馈电机风电场对当地用户进行就近无功补偿的策略，并给出相应的无功分配策略，包括风电场各风机之间以及单台风电机组定子和网侧变换器之间的无功分配原则。双馈电机风电场在实现变速恒频优化运行的同时，充分发挥了风电机组和整个风电场的无功处理能力，使其参与所连电网的无功调节。     

交流励磁变速恒频风力发电机空载并网研究

随着风电机组单机容量的不断增大,发电机并网时的电流冲击已不能忽视,必须对并网控制技术进行深入研究.此处探讨了交流励磁变速恒频(AC-excited Variable-speed Constant-frequency,简称AEVSCF)风力发电系统的运行原理,研究了AEVSCF风力发电机与电网间的连接特性,即可通过励磁控...     

双馈电机电压跌落暂态过程分析

为了便于研究并网双馈风力发电机组低电压穿越运行的控制策略,有必要对电压跌落时双馈风电机组的暂态特性进行分析.本文利用双馈发电机定转子磁链的暂态变化机理,推导并提出了双馈风电机组在电网电压骤降时的定子暂态电流和电磁转矩的解析表达式.在此基础上,通过对表达式的分析得到影响电压跌落电磁过渡过程的本质因素.在理论分析基础上,为了验证所提电磁过渡过程的正确性,建立了1.5MW双馈电机低电压穿越控制模型,仿真结果表明:电网电压跌落时,双馈电机定子侧电流和电磁转矩与理论分析基本一致,因而可以说明本文电压跌落的分析方法能够正确地反映电压跌落过程中的电磁现象,可以为双馈电机LVRT控制策略的研究提供足够的理论依据     

电力系统对并网风电机组承受低电压能力的要求

阐述了风电机组低电压穿越原理和相应的控制策略,在电力系统仿真分析软件DIgSILENT/Power Factory中建立了具有低电压穿越功能的双馈风电机组模型。以某地区电网为例进行仿真计算,并提出了一种确定风电机组低电压穿越参数与要求的方法。通过计算系统中所有母线依次发生短路时风电机组在短路瞬间的机端电压值,在地理接线图中标出了系统中不同母线短路时对风电机组端电压的影响程度,据此给出了风电场低电压穿越功能中的电压限制值。分析结果表明,在某些情况下要求风电机组具有很强的低电压穿越能力是不符合实际的;而在另外一些情况下则必须要求风电机组具有较好的低电压穿越能力,否则会对系统的稳定运行构成威胁。因此,应根据具体接入方案计算风电机组低电压穿越功能中的电压限值。     

基于磁链追踪的双馈风力发电系统低电压穿越控制

根据当今世界对风能转换系统提出的必须具有低电压穿越能力的要求,研究了电网跌落对双馈风力发电机的影响。在电网跌落时双馈风力发电机运行特点的基础上,分析并提出了一种基于磁链追踪的双馈风力发电系统低电压穿越控制策略,有效地抑制了双馈风力发电机定、转子过电流,保证了变流器的安全运行,实现了双馈风力发电机在电网跌落时的低电压穿越。依据理论分析,建立了双馈风力发电机磁链追踪控制模型,并通过MATLAB/SIMULINK平台进行仿真研究,仿真结果证实了所提控制策略的可行性和有效性。     

基于双馈风力发电机变流器的谐波分析

由于引入了变流器等电力电子装置,变速恒频双馈风力发电系统输出的电流中含有大量谐波,分析双馈风力发电机的谐波特性并减少其谐波含量,对风电并网具有重要意义.介绍了双馈电机的基波和谐波等效电路,在此基础上提出了双馈风力发电机转子侧变流器谐波分析方法,并用一台i.5 MW双馈电机进行了仿真验证.对电压空间矢量脉宽调制( SVPWM)的三种调制方式进行了研究,在1.5 MW双馈风力发电机满载和半载两种工况的仿真下,分析比较了SVPWM三种调制方式下的谐波情况,仿真结果表明采用七段式调制方式合成SVPWM时,双馈电机谐波含量最小.     

电网对称故障时双馈感应发电机不脱网运行的系统仿真研究

利用经实验验证的时域仿真模型对一典型的2MW双馈感应风力发电系统在电网对称故障时的控制和响应进行仿真研究。与在电网故障时将转子端部直接短接的保护方案相比较,采用所提出的电网故障励磁控制与正常运行时的风能跟踪控制相结合,可以保证发电机迅速恢复有功输出,从而提高整个电力系统在故障切除后的运行稳定性。针对电网对称故障时发电机不脱网运行的可控范围进行仿真计算的结果表明:典型双馈感应风力发电机可在电网故障引起发电机变压器系统侧电压最低下降到30％额定电压时仍可保持不脱网运行。对影响电网故障励磁控制性能的各种因素,包括发电机故障前初始运行点及电机参数进行了研究,发现适当增加发电机漏感或定予侧电阻有助于进一步提高电网故障时励磁控制的效果。     

不平衡电网电压下双馈风力发电系统的比例–积分–谐振并网控制

提出双馈发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)的比例–积分–谐振(proportional integral resonant,PIR)并网控制方法,以实现电网电压不平衡工况下 DFIG 风力发电系统的并网控制.并网控制器由同步旋转坐标系中的比例–积分控制器和谐振控制器组成,比例积分控制器控制定子 d-q轴电压的直流分量,谐振控制器控制定子 d-q 轴电压的交流分量,使其分别实现对电网 d-q 轴电压直流、交流分量的精确跟踪.该比例–积分–谐振并网控制策略具有无需采用正负序分离算法,无需设计负序控制器等优点.仿真结果表明,该并网控制策略在电网电压平衡和不平衡条件下,均可控制DFIG 定子电压实现对电网电压的精确跟踪.