双馈异步风电系统的建模仿真

当电网电压跌落时,风电机组须维持一定时间与电网连接而不解列,并且能提供无功以支持电网电压的恢复,即具有低电压穿越能力,而双馈风电机组低电压穿越能力最弱。分析建立了双馈风力发电机组的模型,通过使用MATLAB/SIMULINK仿真,来研究它的LVRT性能,及影响它LVRT性能的因素,探讨它的改进方案。     

双馈感应变速恒频风力发电机控制系统研究

结合双PWM变换器、双馈感应发电机和矢量控制技术的优点,根据双馈感应发电机的数学模型,建立了双馈感应变速恒频风力发电机矢量变换控制系统框图,并对系统进行了实验研究,获得了良好的控制性能,得出该系统能够在变风速的情况下最大程度地获得风能,提高发电质量.     

双馈感应风力发电机功率控制器的建模与仿真

基于双馈感应发电机（DFIG）3阶机电模型研究了功率解耦控制,以3个方程的形式完整地设计了功率控制器,在保证有功、无功控制效果的前提下大大简化了控制器结构,使其易于在各种编程环境下实现,便于在国内大型电力系统分析软件中进行DFIG模型的开发。在MATLAB环境下实现了DFIG及其控制器的完整模型,并与MATLAB／Simulink自有模型进行仿真对比,验证了其正确性和可行性。最后验证了所提出的模型在系统级仿真分析中的实用性。     

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。     

双馈风力发电机励磁系统的研究与设计

在分析现有变速恒频双馈风力发电励磁控制系统的基础上,提出了一种基于单神经元自适应PID算法的双馈励磁控制方案,可根据风速的变化调节双馈发电机的励磁,使发电机输出恒定.在额定风速以下,获得最大风能利用系数;在额定风速以上,保证发电机输出功率恒定.该控制方案简化了系统硬件结构,提高了系统稳定性和抗干扰能力,并具有扩展性强的特点.     

双馈感应发电机无锁相环直接功率控制

直接功率控制(DPC)策略由于实施结构简洁、响应速率快等优势,在新能源发电领域得到了广泛的应用,因此提出基于两相静止坐标系的双馈感应发电机(DFIG)无锁相环DPC策略。针对两相静止坐标系中DFIG有功、无功功率动态方程的参数时变特性,构建了DFIG的有功、无功励磁电压2个可控量,并将含有交流电压系数矩阵的DFIG有功、无功功率动态方程变换为常系数动态方程,简化了控制系统设计,并根据DFIG的转子位置角,DFIG转子励磁电压与有功、无功励磁电压间的转换。利用简单线性调节器,即可完成对DFIG有功、无功功率的解耦控制与无差跟踪。最后,通过试验验证了所提控制策略的有效性和频率适应性。     

基于定子电压定向的双馈风电系统变参数策略设计

介绍了基于定子电压定向的双馈风力发电系统在空载并网和并网发电2种模式下的模型,分析对比了其差异性.为保证在2种模式下控制系统均有较好的稳态性能和动态性能,提出了一种变参数控制策略,即在2种模式下分别采用不同的电流控制器.给出了一种基于比例一积分(PI)电流控制器的设计原则,利用伯德图法对2种模式下的电流控制器参数分别进行了设计,设计结果表明2种控制器参数有较大差异,在2种控制模式下采用同样的电流控制器会降低系统的动态性能甚至导致系统不稳定.在30 kW双馈风力发电系统实验平台上进行了实验验证,实验结果表明,变参数控制策略可以保证系统在2种模式下均有较好的稳态性能和动态性能.     

双馈变速风电机组频率控制的仿真研究

双馈变速风电机组采用双脉宽调制（PWM）变流器实现电磁与机械的解耦控制,这也使得双馈变速风电机组对系统频率变化的响应降低。文中以双馈变速风电机组模型为基础,根据双馈变速风电机组控制特点和控制过程,在电力系统仿真软件DIgSILENT/PowerFactory中增加了频率控制环节,在系统频率变化时,双馈变速风电机组通过释放或者吸收转子中的一部分动能,相应增加或者减少有功出力,实现了风电机组的频率控制。仿真结果证明了频率控制环节的有效性和实用性,并证明了通过增加附加频率控制环节,风电场能够在一定程度上参与系统频率调整。     

DFIG风电机组网侧变换器的复开关表直接功率控制

传统直接功率控制(DPC)所用开关表的输出控制矢量离散且固定,导致脉宽调制变换器的交流输入电流富含谐波,在交流输入电压波动和不对称的情况下更为明显,无法满足基于双馈异步发电机(DFIG)的变速恒频风电机组在故障下的不间断运行要求.在分析网侧变换器数学模型和DPC原理的基础上,提出了一种基于复开关表的DPC新策略.该策略可根据变换器的交流输入电压、瞬时功率等工作状态,提供细化的开关表以供选择,从而在保留传统DPC结构简单特点的同时,获得了高精度的控制效果.仿真和实验结果表明,该控制策略在电网发生对称性过电压、电压跌落和不对称性故障时,均能保持三相输入电流的平衡、稳定,用于DFIG风电机组交流励磁变频电源的控制中能提高电网故障下风电系统的穿越运行能力,并减少脉宽调制变换器产生的电力谐波污染.     

变速恒频双馈风力发电机投切控制策略

对几种变速恒频双馈风力发电投切控制策略进行深入的研究。基于电压开环控制的投切控制策略，虽具有较好的稳定性，但空载定子电压的控制精度受到限制；基于电压有效值闭环的投切控制策略，虽能提高定子空载电压的控制精 度，但在定子电压的三相对称性及定子电压幅值的波动方面仍存在欠缺；基于空间电压矢量闭环控制的投切控制策略，若采用特定的调节器设计，不仅能确保电压控制精度，而且可以有效抑制定子电压幅值的波动。针对基于空间电压矢量闭环控制的这一投切方案，在PI调节器控制的基础上提出了自适应谐振调节器与PI调节器并行控制的控制策略，有效抑制了定子电压幅值的波动，使定子电压具有较好的控制响应，进而实现了双馈风力发电机零电流切入电网的目的。仿真与试验验证了理论分析及方案设计的正确性。     

双馈感应风力发电机组动态模型的分析与比较

在大型风力发电厂中双馈感应风力发电机组将被广泛应用,深入了解双馈感应风力发电机组动态特性非常必要。文中给出了双馈机组的8阶、5阶和3阶模型。8阶模型包括完整的传动系统模型、定子模型和转子模型;5阶模型包括定子、转子模型和简化的传动系统模型;忽略定子的暂态过程后,3阶模型包括转子模型和简化的传动系统模型。在MATLAB／Simulink软件上实现了3种模型建模。完成了对2种情况的仿真,仿真结果验证了上述3种模型的正确性,并比较了各自的响应特性。仿真结果表明：8阶模型具有最精确完整的响应,但仿真时间最长;3阶模型采用最大程度的近似,但仿真时间最短;5阶模型适合大多数既要求较快仿真速度又要求较高精度的研究。     

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。     

双馈感应风电机组联网运行仿真及实证分析

随着风电并网规模的不断扩大,风电功率波动对所接入电力系统调峰、调频等运行性能的影响将越加显著。为获得双馈感应风电机组联网运行特性并校验所建模型的有效性,进行了接于实际电力大系统的风电场短路试验。通过对实测数据的分析辨识出风电机组的动态特性;基于所建模型对短路试验进行了仿真重现。实测结果与仿真结果相吻合,验证了所建模型的有效性。     

一种双馈风力发电机组定子低次谐波电流抑制的方法

电网电压的低次谐波会影响风电变流器的并网电能质量。传统的PI调节器无法有效实现对谐波的抑制,因此,文中以双馈风力发电系统为背景,在电网电压含有低次谐波电压的情况下,分析并推导了电机定转子的数学模型。通过对数学模型的分析,利用单R谐振调节器对定子电流实时分解的方式,将特定次谐波电流的调节量作为谐波电压补偿量,参与转子侧变流器控制,实现了对定子侧低次谐波电流的抑制。并利用波特图和根轨迹的方法分析了系统的稳定性及谐振调节器参数的选择方法。最终以5、7次谐波为例,通过仿真和实验验证了所提出方法的有效性。     

永磁双馈风力发电机的并网控制策略

基于同步旋转坐标系建立了永磁双馈发电机(permanent magnetic doubly fed induction generator,PMDFIG)的数学模型,分析了PMDFIG在稳态和电压跌落情况下并网运行的控制策略,建立了该电机的稳态与动态的仿真模型。稳态仿真结果表明,与传统双馈发电机相比,PMDFIG能降低励磁变频器容量,降低电网扰动过渡过程中发电机定转子过电流。动态仿真结果验证了所提控制策略在电网电压小幅跌落时的有效性。     

双馈异步电机的数学模型及仿真分析

为了用数值仿真方法研究双馈异步电机绕组正常时的动态特性,建立了考虑谐波影响的双馈异步电机多回路数学模型;用气隙磁导法推导出双馈异步电机的电感参数简化表达式,包括定子绕组各线圈自感及其间互感,槽漏感系数和端部漏感系数,定子绕组与转子绕组线圈间互感系数.对5.5 kW的双馈异步电机正常联网时进行数值仿真,得到的仿真结果对多回路数学模型和电感参数进行了验证.     

双馈机组风电场动态等效模型研究

针对大型双馈机组风电场,提出一种新的动态等效建模方法.该方法以双馈风电机组桨距角控制动作情况作为机群分类原则,通过提取反映桨距角控制动作的特征向量,并将其作为支持向量机的输入,从而进行双馈风电机组的动态分群以及同群机组的合并、等效.在此基础上给出了等效模型的参数计算方法,得出以3台风电机组表征的风电场等效模型.与传统等效建模方法的对比结果表明,所提出的三机表征模型能够更准确地反映双馈机组风电场并网点的动态特性.     

双馈感应风力发电系统的无源性控制方法研究

根据交流励磁变速恒频发电系统的运行原理,从能量平衡关系出发,利用非线性控制理论,提出了新型的双馈感应风力发电机自适应控制方法。基于双馈感应风力发电机Euler-Lagrange系统模型,设计本质上是非线性反馈的无源性控制策略,实现负载转矩时变未知情形下磁链、转速的渐近跟踪控制。该方法从能量角度分析双馈感应风力发电系统,确定不必抵消的"无功力",设计全局定义的控制律,具有形式简单、无奇异点、鲁棒性好的特点。基于dSPACE的实验结果证明了该控制策略的有效性。     

基于滑模变结构的双馈风力发电机直接功率控制策略研究

针对传统矢量控制对双馈风力发电机参数的依赖性和传统直接功率控制策略的开关频率不固定问题,提出基于滑模变结构的双馈风力发电机直接功率控制策略,把滑模变结构控制和电压空间矢量脉宽调制技术相结合,并用转子电压直接控制双馈电机的有功功率和无功功率。在PSCAD仿真环境下搭建了其系统模型,实现了双馈风力发电系统最大功率点跟踪以及有功功率和无功功率的解耦控制。系统结果表明：该控制策略具有较好的参数鲁棒性和输出电能质量,验证了该直接功率控制策略的有效性和可行性。     

双馈发电机在不平衡电压下的二阶滑模控制

针对双馈风力发电机在电网电压不平衡时运行不佳的问题,将自适应二阶滑模应用到双馈风力发电机的直接功率控制系统中。采用滑模观测器对系统因负序分量引起的不确定部分进行估计,设计自适应二阶滑模控制器,推导了控制器参数的自适应律,使控制器参数能够在线修正。同时证明了控制系统在有限时间稳定。仿真研究显示所设计风力发电系统能对有功、无功功率及其定子电流进行有效控制,削减了传统滑模中的抖振。