电励磁风力发电系统机侧控制策略研究

电励磁同步电机在水电、火电中已得到了广泛应用,在风力发电中的应用也逐步受到关注。针对电励磁同步电机在风电中的具体应用,建立了其在MT轴坐标系下的数学模型。详细介绍了一种采用MT轴系感应电势辨识磁链的方法,有效解决了传统电压模型中存在的积分零点漂移问题。基于MT轴系数学模型给出了详细的矢量控制策略。在MATLAB/Simulink 7.11环境下建立了电励磁同步电机和机侧变流器的仿真模型。仿真结果表明在风速和转矩变化的情况下,系统能够稳定运行,气隙磁链观测准确,控制效果良好。     

直驱式风力发电系统并网逆变器控制策略研究

在风力发电网侧逆变器动态数学模型基础上,采用空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)方式和电网电压合成矢量定向,实现了电流有功分量和无功分量的解耦及功率因数的可调控制.对该设计方案进行了动态响应过程的试验研究.试验结果表明,系统动态响应快,性能和电流正弦度良好,谐波分量小,同时验证了该方案的可行性和正确性,为直驱式风力发电系统的进一步研究提供了町靠的理论依据.     

并网型交流励磁变速恒频风力发电系统控制研究

并网型交流励磁变速恒频风力发电系统存在不同的运行区域,各运行区域对应的控制方式有所不同。文中讨论了并网型交流励磁变速恒频风力发电系统的运行区域,指出并网控制和功率解耦控制是发电机重要的控制模式。在讨论双馈异步发电机数学模型的基础上,将磁场定向矢量控制技术应用于发电机控制,探讨了基于定子磁链定向矢量控制的并网型交流励磁变速恒频风力发电系统功率解耦控制策略和并网控制策略。构建了1台10kW的实验机组,对并网控制和功率解耦控制进行了完整的稳态、动态实验研究。实验结果表明,风力发电机控制性能优良,不但可在变速情况下可靠并网,而且并网后还能在变速恒频运行的基础上实现有功功率、无功功率的解耦控制。     

直驱型风力发电并网逆变器的控制策略研究

在直驱式风力发电系统中,并网逆变器的控制非常关键。目前的控制方法大多采用常规PI控制,虽然常规PI控制能够满足系统较快的动态响应和无静差调节,但是参数不易准确调节,并且逆变器谐波畸变率较大。为解决这一问题,设计了模糊自适应PI控制器,运用模糊推理实现对PI参数的最佳调整,并在RT-LAB半实物仿真平台上进行了建模与仿真。仿真结果表明,模糊自适应PI控制器可以加快系统动态响应速度,有效减小谐波畸变率。     

低转矩磁链脉动型电励磁同步电机直接转矩驱动系统的研究

电励磁同步电动机定子电感通常较小,转子阻尼绕组的存在使得电机暂态电感更小。若采用转矩及磁链滞环型直接转矩控制(基本DTC)策略电机电磁转矩及定子磁链脉动较大。针对电励磁同步电动机引入一种空间矢量调制型直接转矩控制(SVM-DTC)策略。它基于电励磁同步电动机中转矩角控制电磁转矩原理,利用空间电压矢量合成出最佳电压矢量实时补偿定子磁链矢量误差,以达到减小电动机在运行中电磁转矩及定子磁链脉动量之目的,同时又能基本维持开关频率恒定。仿真和实验结果证明,与基本DTC相比较,SVM-DTC电磁转矩和定子磁链脉动大幅度降低;电机起动电流峰值大大减小,稳态电流畸变较小;同时系统能够平稳地由恒转矩区过渡到弱磁区运行。     

鼠笼式感应电机风力发电系统新型控制策略

提出了变速恒频风力发电系统一种新的控制方案,用鼠笼式感应电机作发电机,采用双PWM变流器将发电机和电网连接起来。鼠笼式感应电机侧变流器采用直接转矩控制来调节电机转速以满足风力机最大功率点跟踪时的转速响应,并把吸收的能量向电网侧传递;其网侧变换器采用电压电流双闭环控制,吸收电机侧传递过来的能量并传递到电网。仿真结果表明该控制策略能实现对鼠笼式感应电机风力发电系统电机转速、有功功率和无功功率的控制,说明了所提方案的可行性。     

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。     

交流励磁变速恒频风力发电机并网控制策略

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。在总结现有风力发电机并网技术的基础上,研究了交流励磁变速恒频风力发电机与电网间的“柔性连接”特性,即可通过励磁控制调节发电机输出以满足并网条件。将磁场定向矢量控制技术移植到并网控制中,建立了交流励磁变速恒频风力发电机并网控制策略,最后进行了实验研究。     

TSMC励磁的风力发电系统空载并网控制

双级矩阵变换器(TSMC)存在中间直流环节,但不包含大容量直流环节储能电容,引入TSMC作为双馈风力发电系统的励磁电源。根据交流励磁变速恒频风力发电运行的特点,将电网电压定向的矢量控制技术应用在双馈发电机的并网控制上。根据电网电压和电机转速来调节转子的励磁电流,使双馈风力发电机定子电压跟随电网电压,从而减少并网时的冲击电流。实验结果表明,TSMC励磁双馈风力发电系统并网冲击电流较小,控制策略可行。     

基于MCRWPT的电励磁同步电机研究

基于磁耦合谐振式无线电能传输对电励磁同步电机(EESM)进行研究。针对EESM电刷集电环结构不可靠及需要维护的缺点,探索采用谐振式无线电能传输方式为转子提供励磁电能。通过对EESM建模、转子磁场定向控制方法的讨论,建立EESM控制系统模型。进行样机试验,对EESM磁耦合谐振式无线励磁方法及转子磁场定向控制进行了初步验证。     

交流同步发电机最大转矩电流比控制研究

凸极电励磁交流同步发电机可以与永磁同步发电机(PMSG)一样利用凸极效应采用最大转矩电流比(MTPA)控制方式进行控制。此处采用基于转子磁链定向的矢量控制方法对电励磁凸极交流同步发电机MTPA控制策略进行研究。利用Matlab软件对系统进行仿真与实验,结果证明了MTPA控制策略应用于电励磁交流同步发电机的可行性,并通过与交流同步发电机id=0控制方法进行对比,说明了凸极电励磁同步发电机采用MTPA控制时在相同定子电流下可产生较大电磁转矩等优点。     

基于定子磁链定向的永磁同步电机无差拍直接转矩和磁通控制策略

为提高传统无差拍直接转矩和磁通控制策略DB-DTFC)的动态响应稳定性、鲁棒性与计算效率,并降低电磁转矩和定子电流波动,以平面坐标系为基础,推导了基于定子的电磁转矩耦合数学模型,提出了改进型DB-DTFC控制策略的基本原理,并基于定子电压坐标系统和扭矩通量坐标系统,设计了一种新型图形分析方法和通用解决方法,并运用试验分析对比了DB-DTFC策略和改进型DB-DTFC策略的系统稳定性。试验结果表明,改进型DB-DTFC策略的相电流值、电磁转矩波动均低于DB-DTFC策略,且计算执行时间比DB-DTFC策略提升了50%,能够有效降低电磁转矩和定子电流波动,提升电机控制计算效率,提高电机动态响应稳定性,增强系统鲁棒性。     

基于PSCAD的双馈风力发电系统DTC策略研究

为了解决矢量控制对电机精确参数的依赖性,将直接转矩控制策略应用到双馈风力发电机系统中,根据转子磁链和电磁转矩滞环比较器的逻辑输出以及扇区编号,在预先设计的表格中得到最优开关矢量,并将该矢量作用于转子绕组,实现对电磁转矩和转子磁链幅值的快速控制.并且在电力系统仿真软件PSCAD/EMTDC下搭建了基于直接转矩控制的双馈风力发电系统,实现了最大风能捕获,满足了电网的无功需求.     

Back-to-Back双三电平电励磁同步电机矢量控制系统

以基于Back-to-Back双三电平功率变换器电励磁同步电机矢量控制为研究对象,提出了适用于全速范围的全阶闭环气隙磁链观测器,阐明了其内部基于滤波器特性的电流-电压模型之间的平滑切换机理.三电平有源前端实现网侧的单位功率因数运行,减少对电网污染的同时实现能量的双向流动.同时引入具有自适应调节中点电位的简化三电平电压空...     

基于直接转矩控制的永磁同步电机研究

通过对永磁同步电机(PMSM)数学模型的分析,得出了基于直接转矩控制(DTC)理论的转矩表达式,阐明了如何正确选择开关表来选择空间电压矢量控制逆变器,并通过MATLAB/SIMULINK建立仿真模型。仿真结果表明:该方法具有较高的精度,提高了系统的控制性能。     

直接转矩控制永磁同步高压直流发电系统研究

永磁同步发电机(PMSG)具有效率高、结构简单等优点,越来越得到重视和研究。直接转矩控制(DTC)具有控制结构简洁,对电机参数依赖少,转矩动态响应迅速等特点,在发电领域中得到了应用。这里以TMS320F2812DSP为核心,结合PMSG DTC的特点,设计了一套功能完善、实时性好的270 V高压直流发电系统。实验结果表明,硬件系统工作可靠、控制响应快。     

同步发电机能量稳定励磁控制

针对同步发电机励磁控制问题,提出能量稳定控制方法。用端电压、角速度和有功功率构建Lyapunov函数,将系统的稳定性与其动、静态性能联系起来。为确保Lyapunov函数导数的负定性,主动构建完全能控系统,并通过非线性励磁反馈,设计系统微分运动轨迹。在此基础上,运用矩阵理论、极点配置原理和Lyapunov定理,判定Lyapunov函数导数的负定性,确保系统在平衡点具有大范围渐近稳定性。由于端电压偏差与系统的大范围渐近稳定性相辅相成,因此提出的非线性励磁控制方法能在确保同步发电机端电压调节特性的同时,使系统具有大范围渐近稳定性。最后,进行数值仿真,与已有控制方案进行比较,证实了所提方法的有效性。     

基于模糊控制的自适应虚拟同步发电机控制策略

为了解决分布式能源与电力系统兼容的问题,采用虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)技术,将同步发电机的虚拟惯量和阻尼系数引入逆变器控制,以提高系统的频率响应特性和电网应对扰动能力。在此基础上,提出一种基于模糊算法的自适应VSG虚拟惯量和阻尼系数控制策略。根据同步发电机角频率变化率和角频率偏差的变化规律,重新设计模糊规则调节虚拟惯量和阻尼系数,以提高VSG的控制效果。仿真结果表明,该策略能够合理地抑制瞬态过程中VSG频率和功率的波动,维持电网的稳定运行。