电网电压骤降故障下双馈风力发电机建模与控制

双馈感应发电机（DFIG）在变速恒频风力发电中得到广泛应用，对DFIG采用矢量控制可使风电系统实现最大风能追踪和有功、无功解耦调节，从而获得优良的发电运行性能。但在传统的矢量控制方式中，通常认为是无穷大理想电网，忽略了定子励磁电流变化的动态过程，从而得到简化的DFIG数学模型，并以此作为电流内环控制器的设计依据。这种控制器在电网正常的情况下可使系统获得优良的动静态特性，但当电网出现故障时，其控制性能将恶化。为了提高电网电压故障情况下DFIG不间断运行能力，文中以DFIG的精确数学模型为依据，针对传统的2种矢量控制方式的不足，提出了改进的控制方案，并对改进前后电网电压骤降情况下DFIG的动态过程进行了仿真对比，结果表明改进方案可以有效控制转子电流，保护转子励磁变频器，提高DFIG变速恒频风电系统在电网故障下的不间断运行能力，是并网DFIG风力发电机的一种有效、实用的控制策略。     

浅谈双馈异步风力发电机变频器运行控制技术

变频器控制技术作为风力发电机关键技术环节,对风电机组安全、经济运行具有重要作用。笔者介绍了某风电场风力发电机变频器电气结构原理及工作逻辑,归纳整理出双馈异步风力发电机变频器运用过程中应注意的技术细节及日常巡检维护要求,为风力发电机组变频器运行质量提升、风电场风能利用效率提高、发电机及变频器安全运行控制提供参考。     

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。     

变速恒频双馈风电机组频率控制策略

传统的变速双馈风电机组解耦控制策略对于系统频率支撑作用微乎其微。文中在分析变速双馈风电机组参与系统频率控制特性的基础上,在传统变速双馈风电机组解耦控制中附加风电机组频率控制单元。控制系统包含频率控制、转速延时恢复、转速保护系统和与常规机组配合等4个功能模块。仿真结果表明,该控制策略不仅对暂态频率偏差具有快速的响应能力,而且能够使转子转速以更快的速度恢复到最佳运行状态,证明了基于变速双馈机组的风电场能够在一定程度上参与系统的频率控制。     

风力发电机无速度传感器网侧功率直接控制

采用不可控整流和可控逆变的交直交结构作为直驱式永磁同步风力发电机的并网电路。从发电机转速、功率和直流母线电压之间的相互关系出发，提出利用直流母线电压进行转速观测实现无速度传感器。根据风力机特性和并网电路的功率模型，提出网侧功率直接控制实现最大风能跟踪。实现了有功/无功功率的解耦控制，并给出有功/无功的参考值选取范围。最后采用电流滞环方法进行逆变器控制。仿真结果验证了所提出的控制策略简单有效、具有良好的稳态精度和动态性能。     

基于双馈型风力发电机组并网技术概述

主要介绍双馈型风力发电机组结构以及风电并入系统相关问题的研究,包括风电并网对电压的影响、对电能质量的影响、对电网稳定性的影响以及对发电规划和调度运行的影响等。     

双馈风力发电机交流励磁用变频电源拓扑浅析

变速恒频双馈异步风力发电机的控制主要是通过励磁变频器对发电机转子实施功率控制来实现，因而励磁电源的类型、特性对于风电机组的运行性能乃至所并电网的供电质量和运行稳定性至关重要。首先阐述了双馈型风电系统对励磁电源的要求，以此为标准对6种有潜力的频率变换电路分别进行了分析和评价，对如何选用提出了一些可供参考的观点，最后得出了有价值的结论：两电平电压型双脉宽调制（PWM）变换器是目前变速恒频双馈风力发电机交流励磁电源的优选方案，多电平PWM变换器与谐振式软开关变换器相结合是今后交流励磁电源的发展方向。     

双馈风力发电机组主回路设计与器件选型

当前风力发电机组主流机型一般为双馈机组,其定子和转子同时馈送能量的特点,决定了其主回路部分的设计和器件选型较其他异步电机机组或同步电机机组更加复杂。分析了双馈风力发电机组主回路的工作原理并以1.5MW容量双馈机组为研究对象,给出了典型的主回路设计结构并分析了主回路各个部分的电路参数。以此为依据,给出了主回路上各部分器件的推荐选型方案。在实际产品制造中,采用该选型方案后,取得了预期的效果。     

不平衡电压下双馈异步风力发电系统的建模与控制

提出了不平衡电网电压条件下双馈异步发电机（DFIG）在正、反转同步速旋转坐标系中的完整数学模型，推导和分析了不平衡电网电压条件下DFIG定子输出瞬时有功、无功功率组成。在此基础上，提出了小值稳态不平衡电网电压条件下增强DFIG不间断运行能力的4种可供选择的控制方案。讨论了不同不平衡控制目标下转子正、负序电流指令值计算原则，设计了正、反转同步速旋转坐标系中DFIG的双 dq转子电流控制器的不平衡控制方案，实现了不平衡电网电压条件下转子正、负序电流的独立跟踪控制，有效地提高了小值稳态不平衡电网条件下风电机组的不间断运行能力。仿真研究验证了理论分析的正确性和所提出的双 dq转子电流不平衡控制方案的有效性。     

双馈异步风力发电机组定子三相电流不平衡原因分析

内蒙古华电辉腾锡勒风力发电有限公司^#62，^#41双馈异步风力发电机组相继发生定子三相电流不平衡故障，对故障原因进行了试验分析，找出了具体的故障位置，可为其他电厂进行双馈异步风力发电机组定子检修时提供参考。     

电压跌落激起的双馈型风力发电机电磁过渡过程

为了提高双馈电机及其驱动控制系统对电网电压跌落的适应能力，实现双馈型风力发电机的低电压穿越功能，从双馈电机的特性方程着手，深入研究了电网电压跌落所激起的双馈电机电磁过渡过程产生的机理、特性及其与双馈电机运行状态之间的关系。对电网电压跌落所激起的双馈电机电磁过渡过程进行了定量和定性分析，对双馈电机电磁过渡过程的定量分析清晰地表明了过渡过程中双馈电机内部各电、磁量的变化规律及其所受双馈电机运行状态的影响，而对电磁过渡过程的定性分析进一步揭示了电磁过渡过程产生的机理。     

基于负载功率前馈一体化控制的双PWM变频调速系统的仿真

针对双PWM变频器整流侧与逆变侧独立控制时,直流侧必须利用大电容稳压,导致系统成本增加且寿命缩短的问题,提出一种整流侧采用引入新型开关矢量表的直接功率控制(Direct Power Control, DPC)方案。该方案逆变侧采用转子磁场定向矢量控制,并采用负载功率前馈控制策略,以实现双PWM变频器的协调控制。仿真实验结果表明,相比独立控制的双PWM变频调速系统,采用该一体化协调控制策略的双PWM变频调速系统,不仅能减小网侧电流的谐波,还可较好地抑制负载突变时直流电压的波动,加快整流侧和逆变侧的动态响应,大大提高系统的抗扰能力,从而减小电容体积并降低成本。     

不平衡电压下双馈发电系统控制策略

由于风力资源分布的特点,许多风电机组被安装在比较偏远的地区,这些地区的电网通常比较薄弱,经常发生不对称运行的情况。若在控制中不予考虑,会引起发电系统有功和无功的脉动。文中基于对称分量理论,建立了不平衡电压下双馈发电机和网侧变流器的数学模型,分析了负序电压对传统双馈发电系统矢量控制策略的影响,并据此提出了一种基于比例谐振调节器的矢量控制策略。理论分析和仿真结果表明,该方法可有效抑制电磁转矩、无功功率和直流母线电压的脉动,实现双馈发电系统在不平衡电压下的稳定运行。     

双馈异步发电机在变速恒频风力发电系统中的应用

现代兆瓦级以上的大型并网型风力发电机组,多采用风力机叶片浆距可以调节的双馈异步发电机及变速恒频运行的方式。这种运行方式可以实现优化风力发电机组内部的机械负载及优化电力系统的电网质量;双馈异步发电机的变速恒频运行是建立在发电机交流励磁变速恒频发电技术基础上的。在变速恒频风力发电系统中,由于风能的不稳定性和捕获最大风能的要求,要求转子交流励磁电源不仅要有良好的变频输入、输出特性,而且要有能量双向流动的能力。     

基于转子电流偏差角的双馈感应电机速度观测

提出一种基于转子电流偏差角的双馈感应电机（DFIG）闭环速度观测方案。相比基于定子磁链或基于转子电流的模型参考自适应系统（MRAS）速度观测方案,该方案所构造的速度观测器不仅具有较好的线性化控制特性,而且其前向控制增益不受双馈感应电机转子电流量值的影响,从而使得所设计的DFIG无速度传感器控制系统具有较好的动态响应特性。2 MW双馈感应电机的仿真试验,不仅验证了该无速度传感器控制策略的正确性,而且通过与基于转子电流MRAS无速度传感器控制策略的对比表明,该控制策略具有较好的动态响应特性。     

双馈感应风力发电机网侧变换器低压运行与控制

电压型双PWM变换器用作双馈风力发电机的交流励磁电源在风力发电系统中得到广泛应用,但在电网故障时会引起电网侧变换器直流链电压波动,影响双馈感应风力发电机的不间断运行。分析了引起交流励磁发电机电网侧变换器直流链电压波动的因素,提出了在电压跌落时采用基于小波模型方法,通过引入恰当的前馈项,使流入母线电容的电流为零。与传统的前馈控制策略进行仿真比较分析,验证了改进的前馈控制策略能在负载突变和电网电压骤降的情况下,有效地控制变换器直流母线电压,提高了直流电压调节速度,减小了振荡幅值,同时也起到保护直流链电容的作用,提高了电力系统的稳定性。     

大规模双馈风力发电机组并网的动态仿真模型与初始化

研究了双馈式感应发电机(DFIG)的风力发电场接入电网后对系统动态特性的影响.从异步发电机运行的物理本质出发,系统推导了计及并网特性、基频下的DFIG动态数学模型.给出了DFIG转子侧及网络侧换流器的控制策略,研究和探讨了系统动态模型的初始化.算例仿真结果验证了所提出的模型和方法的有效性.     

华中—华东多回HVDC辅助功率/频率控制

在华中—华东多回高压直流（HVDC）输电系统上加装辅助功率/频率控制器具有显著的经济效益。首先阐述了HVDC功率调制的基本原理，然后给出了常规辅助功率/频率控制方案，并通过大规模数字仿真和动模试验验证了该方案的可行性。研究结果显示，加装了辅助功率/频率控制器的华中—华东多回HVDC系统能在两侧交流系统发生大扰动时，实现两侧系统间功率的相互紧急支援，显著改善两侧交流系统频率，并可在多回直流输电线路中实现功率的平稳转移，明显提高了整个华中、华东交直流系统的安全性和经济性。     

基于EMTP/ATP的双馈式风力发电系统的模型与实现

以电力系统电磁暂态分析软件EMTP/ATP为平台,采用电机矢量控制技术以及比例-积分调节器串联校正等方法建立了双馈风力发电系统的电磁暂态仿真模型,该模型包括风速模型、风力机模型、双馈发电机模型,以及有功、无功解耦控制系统的模型。依据变速风电机组的运行特性对该模型进行了仿真研究,仿真结果验证了该模型的有效性。     

定桨距风力发电机组的主动失速控制

定桨距风力发电机组叶片与轮毂直接刚性相联,具有结构简单、可靠性高等优点,尤其适合于海上风电场。文中重新对定桨距机组进行了探讨,采用主动失速控制方法,限制机组在高风速时的气动功率。在介绍主动失速控制工作原理的基础上,分析了切出风速对机组年发电量的影响,指出针对不同平均风速的风电场,需要对机组的切出风速进行优化设计。随后,从主动失速控制的效果出发,对风力机的气动特性设计提出了要求,对定桨距风力机的优化设计有一定的指导意义。最后,建立了一台额定功率为1.5 MW的定桨距永磁直驱风力发电机组的仿真模型,仿真结果验证了主动失速控制的可行性。