永磁直驱风电机组的双PWM变换器协调控制策略

永磁直驱风力发电系统中可采用全功率双脉宽调制（PWM）变换器作为永磁同步发电机（PMSG）的并网电路,当风速变化时,双PWM变换器的直流链电压会随着PMSG输出功率的改变而出现大幅度波动,这将不利于变换器功率器件的安全运行及整个发电系统的稳定运行。结合永磁直驱同步风力发电系统的运行特点,提出一种适用于永磁直驱风电机组的双PWM变换器协调控制策略。系统仿真和实验结果验证了所提出的控制策略的正确性,该方案可显著提高风速变化时双PWM变换器的直流链电压的稳定性,有助于提高发电系统的安全稳定运行能力。     

直接功率控制在永磁直驱风电系统的应用

永磁直驱风力发电机具有多变量、非线性及强耦合的特点,因此系统的参数变化会对矢量控制产生影响。针对永磁直驱风电系统系统稳定性和动态性能的问题。本文提出直接功率控制策略,由此省去电流闭环环节,减少了坐标变换,简化控制算法以改善系统性能。通过Matlab/Simulink搭建直接功率控制仿真模型,对控制策略的可行性进行验证;采用DSP FPGA实现了所提出控制策略,并进行了相关实验。仿真和实验结果证明了控制策略的有效性。     

双PWM变换器功率前馈控制方法

为解决双PWM变换器控制直流母线电压波动偏大和系统响应慢的问题,提出了一种功率前馈控制方法。在整流器侧有功电流的给定值中加入逆变器有功功率对应的补偿量,在电机运行状态发生改变时不会直接改变直流侧母线电容电压的大小,而是直接改变整流器侧有功电流的大小。仿真结果表明双PWM变换器功率前馈控制策略能有效减小直流母线的波动,使减小直流母线电容成为可能,同时也提高了系统的动态响应性能。     

直驱风电网侧换流器前馈补偿控制环节仿真研究

直驱风力发电是未来风电发展的主要趋势。分析了直驱风力发电机组主要拓扑结构,并用Matlab/Simulink研究了由二极管整流后通过直流斩波升压,最后通过可控逆变拓扑结构中网侧换流器的前馈解耦控制方式。并提出了发电机输出功率前馈补偿控制、电网电压前馈补偿控制和馈入电网有功功率前馈补偿控制的方式;同时,分析了多种前馈补偿控制方式同时作用时,对直驱风力发电系统的影响。仿真验证了采取这几种前馈补偿控制方式,有利于提高直驱风力发电系统有功功率稳定输出和换流器直流电压的稳定性,其中3种前馈补偿控制同时作用时效果最好。     

永磁直驱风电系统变流器拓扑分析

永磁直驱风电系统变流器为永磁同步发电机和电网的接口,对其常用的拓扑进行了详细的分析和说明,包括不控整流 逆变器、不控整流 DC/DC变换 逆变器、背靠背双PWM变换器等拓扑,对其工作原理、应用和优缺点进行了介绍和对比,并针对风电机组对大功率变流器的需求,对大功率拓扑结构的特性和应用进行了详细的介绍。不控整流 Boost变换 并网逆变器和背靠背双PWM变换器2种拓扑是目前的优选方案,多电平变换器因其优良的性能将具有良好的发展前景。     

永磁直驱风电网侧变换器并网控制的研究

针对永磁直驱风电网侧变换器,采用电网电压定向控制,具有提高网侧变换器的动静态性能、控制简单的优势。详细阐述了电网电压定向控制机理,建立了网侧变换器的数学模型,采用有功、无功功率独立控制实现了功率因数可调,采用前馈解耦控制和电压外环电流内环双闭环控制策略以稳定直流侧电压,满足并网要求。利用Matlab/Simulink搭建永磁直驱风电网侧变换器的仿真模型,验证了永磁直驱风电网侧变换器采用电压定向控制的正确性。     

永磁直驱风电系统永磁同步发电机单位功率因数控制

使用永磁同步发电机（PMSG）的直驱风电系统目前发展得很快,选择合适的PMSG控制策略对系统性能非常重要。采用单位功率因数（UPF）控制方法对PMSG进行控制,可以降低永磁直驱风电系统变流器的功率等级,节省变流器容量;同时使用高精度增量式编码器对电机转速和相位进行测量。仿真和试验结果证明了UPF控制策略的有效性。     

永磁直驱风电系统永磁同步发电机单位功率因数控制

使用永磁同步发电机(PMSG)的直驱风电系统目前发展得很快,选择合适的PMSG控制策略对系统性能非常重要.采用单位功率因数(UPF)控制方法对PMSG进行控制,可以降低永磁直驱风电系统变流器的功率等级,节省变流器容量;同时使用高精度增量式编码器对电机转速和相位进行测量.仿真和试验结果证明了UPF控制策略的有效性.     

改进的双PWM型直驱永磁风电机组并网控制策略

在分析直驱永磁同步风力机速度环特性的基础上,推导出机侧脉宽调制(PWM)变流器速度控制环的闭环传递函数。由于该传递函数中存在非原点闭环零点,提出了一种改进的PI控制策略,消除了非原点闭环零点,改善了系统在受扰时的动态特性,提高了并网电流的波形质量,并将其策略应用于网侧PWM变流器的控制。仿真结果表明,改进的PI控制策略能够有效减少机侧和网侧控制系统动态响应时的超调量,加快系统响应速度,提高整个双PWM型直驱永磁同步风电系统并网运行的稳定性。     

基于模型预测电流控制的双PWM变换器协调控制研究

针对传统电流环比例积分(proportional integral,PI)控制双PWM变换器动态响应慢和电流谐波含量高等问题,提出一种基于模型预测电流控制的协调控制策略。首先,分析整流侧PWM变换器的预测模型。然后,负载侧PWM变换器的输入电流前馈给整流侧PWM变换器电流环,在两侧能量流动的过程中实时调节电流的参考值。结果表明:采用模型预测电流控制的协调控制策略,改善了双PWM变换器系统的动态性能。最后,通过仿真搭建了以异步电机为负载的双PWM变换器改进的协调控制策略模型。验证了控制策略的优越性。     

一种双PWM变换器新改进型直接功率控制策略*

为了解决双PWM变换器常规直接功率控制的电压外环响应速度慢的问题,提高控制系统跟踪性能,首先,设计了一种新型开关矢量表,在某些扇区由原来的一个矢量控制变为两个矢量控制,从而改善有功功率和无功功率的变化程度在不同扇区影响的差异性,增强灵敏程度和实时性;其次,提出电机侧功率向前反馈的控制策略,增设反馈网络,提高响应速度,确保功率给定,改变了常规电压外环缓慢的调整过程。并在功率波形、突加负载的响应速度、电网电流、谐波等方面,与常规直接功率控制进行了实验对比。实验结果表明,本文设计的控制系统能在负载变化时实现快速跟踪响应并恢复和保持稳态,验证了该策略的有效性。     

双重化PWM整流器自抗扰模型预测直接功率控制

针对车载双重化脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器控制性能易受到模型不确定性和列车运行条件(输入电压、功率等级、电路参数等)变化影响的问题,提出一种基于自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)和模型预测直接功率控制(model predictive direct power control,MPDPC)的双闭环控制算法。其中,外环基于自抗扰控制理论,构建了基于误差驱动的ADRC(error-based ADRC,EADRC)控制器调节直流侧电压;内环结合基于内模原理的功率补偿方案使用两步MPDPC算法实现电流信号的控制。仿真和实验将所提自抗扰模型预测直接功率控制(ADRC-MPDPC)算法与传统基于比例积分的直接功率控制(proportional integral-based direct power control,PI-DPC)算法和PI-MPDPC方法进行对比,结果表明所提策略在系统启动、负载变化及工况切换等场景表现出更优的动态特性和鲁棒性能。     

基于畸变电流的直驱式永磁风电变流器 故障诊断研究

针对直驱式永磁风电变流器开关管开路故障诊断的问题,提出了一种基于机侧电流畸变规律的故障诊断方法。 该方法 研究了在不同开路故障类型下的机侧三相电流的畸变规律,总结畸变规律并设计诊断变量,实时监测低通滤波后的机侧三相电 流并计算诊断变量,然后根据诊断变量得出诊断信号,最后根据诊断信号完成实时故障诊断,并在单管故障诊断方法的基础上 提出了支持双管故障诊断的方法。 实验结果表明,该方法对单管故障和双管故障均能进行准确且快速的诊断,诊断成本较低, 鲁棒性较好,不容易出现误诊和漏诊。     

直驱永磁同步风力发电机无位置传感器控制

为了在无位置传感器的情况下,实现对直驱式永磁同步风力发电机的矢量控制,研究用简化卡尔曼滤波器进行电机转子位置和转速估计的方法.选取转子位置和转速作为状态变量,两相定子电流作为输入,建立了基于简化卡尔曼滤波器的永磁同步发电机状态估计离散模型,采用转子磁场定向的控制策略,实现了无位置传感器矢量控制.仿真结果表明:这种方法能够准确估计出电机的转子位置和转速信息,动静态性能良好,并基于此实现了最大功率追踪控制.     

双馈风力发电机组网侧变换器电压空间矢量电流滞环控制

利用电压空间矢量滞环电流控制(VSM-HCC)和变速PI电压控制,实现了变速恒频(VSCF)双馈风力发电机组网侧变换器功率双向流动和直流侧电压稳定的控制目的。电压空间矢量调制方法的引入,降低了变换器的开关频率,同时也保留了滞环控制响应快、简单及鲁棒性好等优点。通过增加负载电流前馈补偿环节,提高了系统的响应速度,有效抑制了直流侧电压的波动。仿真验证了该控制策略比传统的双闭环PI控制对外部扰动有更好的自适应能力和良好的动态性能,并示出与VSCF双馈风力发电机组进行联调仿真的结果。     

永磁风力发电机分布式直流并网动态电压解耦补偿控制

针对永磁(同步)风力发电机分布式直流并网的要求,提出并研究了一种基于机侧电压动态解耦补偿的且具有宽运行范围的分布式直流并网控制策略.分析了永磁风力发电机励磁分量控制原则,进而为电机的高性能运行提供依据.基于同步旋转坐标系把宽范围运行下系统所有的交叉耦合项和电压波动等原因造成的系统扰动统一定义为一个新的变量扰动,然后对控...     

直驱型永磁同步风电系统的模糊控制器的研究

文章以桨距各部分的数学模型为基础,以功率偏差为控制输入,以实际经验为依据确定了模糊论域和模糊规则库,以额定风速以上系统输出恒功率为目标,设计了直驱型永磁同步风电系统的PID控制器。利用Matlab建立了直驱型永磁同步风力发电控制系统的仿真模型,并进行了仿真,仿真结果表明模糊PID控制器能够进行变桨距控制,风能转换系统可以实现恒功率输出。