考虑低电压穿越影响的双馈感应发电机谐波电流特性

双馈感应发电机(DFIG)作为当前应用最广泛的风力发电机,其特殊的结构使其故障运行特性十分复杂,尤其在低电压穿越(LVRT)运行状态下,已对电网安全运行和保护控制的顺利实施造成一系列影响。目前对DFIG的短路电流特性已有大量研究,但是针对定转子电流谐波特性的研究还鲜有报道。考虑LVRT的影响,对电网不对称故障情况下DFIG定、转子谐波电流的特性进行研究。从电磁暂态过程的角度详细推导了Crowbar动作后的DFIG定子谐波电流的解析表达式;在Crowbar未动作时,从转子侧变流器影响机理出发,研究了由变流器控制引起的定、转子谐波电流的产生机理。所得结论通过仿真进行了验证。     

并网换流器采样和PWM边带次生谐波特性研究

在高比例新能源接入电力系统背景下，配电网中部署的并网换流器数量日益庞大，并网换流器自身非线性特性产生的次生谐波逐渐成为电网谐波污染的重要的来源之一。为此，针对并网换流器A/D采样和脉宽调制(pulsewidth modulation,PWM)过程产生的边带次生谐波分量开展研究，分析采样和PWM调制边带次生谐波产生机理以及频率耦合机理，提出不同采样方式下PWM边带谐波分析方法，建立并网换流器采样和PWM边带次生谐波定量分析模型，分析影响边带次生谐波含量的主要因素，揭示边带次生谐波耦合效应对并网换流器端口谐波阻抗特性的影响规律。通过半实物仿真平台的测试结果验证理论分析的正确性。     

考虑变流器暂态调控的双馈风电机组三相短路电流计算方法

电网发生故障情况下,双馈风力发电机(DFIG)受电机电磁暂态和变流器调控的耦合影响,短路特性更为复杂。针对该问题,提出一种综合考虑网侧和转子侧变流器暂态调控下,双馈风力机组定转子短路电流的计算方法。首先,建立考虑转子侧变流器控制的DFIG故障等值网络,并推导该网络下定转子电流的解析式,在此基础上,计及直流母线电压波动情况,定量描述短路过程中网侧变流器双环暂态调控过程,据此揭示定子短路电流二倍频谐波分量的产生机理,并推导谐波分量的表达式,最终得到定转子全电流解析式。仿真结果验证了所提方法的正确性及可行性。     

基于小信号谐波模型的VSC换流器谐波特性分析

为了准确分析电压源换流器(voltage source converter,VSC)中稳态谐波特性,基于谐波状态空间(harmonic state space,HSS)理论,在稳态运行点处建立了小信号VSC-HSS模型,推导了 VSC-HSS的谐波传递函数矩阵.VSC-HSS模型计算结果得到的时域波形及频域谐波含量与仿真结果一致,谐波传递函数得到的耦合导纳反映了 VSC换流器的谐波耦合特性.VSC-HSS模型具有传统建模方法不具有的描述谐波分量的特性,谐波传递函数可用于分析稳态下换流器输入中含平衡或不平衡谐波时的谐波特性,方法可推广到各类电力电子换流器的谐波特性分析中.     

基于谐波阻尼的双馈感应发电机定子谐波电流抑制改进策略

通过建立电网电压谐波下双馈感应发电机(DFIG)的数学模型,分析了电网电压谐波对DFIG性能的影响,以抑制定子电流5次和7次谐波为目标,在转子电流内环采用比例—积分—谐振(PIR)调节器的基础上,引入定子谐波电流闭环控制策略,避免了常规谐波抑制策略转子电流指令计算对发电机参数的依赖。随着定子谐波电流环R调节器增益系数的增大,对定子电流中的谐波抑制越明显,但是抗扰动能力下降,通过引入谐波阻尼控制,在最大限度抑制定子电流谐波的基础上增强了系统的抗扰动能力,提高了系统的鲁棒性,加快了系统的动态响应。并从稳态特性和动态特性角度分析了参数变化对系统的影响。最后通过仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。     

RSC扰动分量与转差频率耦合引起的DFIG定子间谐波电流解析模型

研究双馈风机(double fed induction generator,DFIG)的间谐波产生机理和传变规律对于分析风电的次同步振荡和电能质量问题兼具理论必要性和工程迫切性。为此,文章考虑转子侧变流器(rotor side converter,RSC)在逆变侧产生的扰动电压分量,根据双馈风机的稳态电压方程和磁链方程,构建了DFIG间谐波等效电路数学模型;通过坐标变换将转子与定子电气量统一于同步速dq旋转坐标系中;然后经推导和坐标反变换建立了RSC扰动分量与转差频率耦合引起的DFIG定子间谐波电流解析模型。在PSCAD平台上搭建双馈风机并网算例,仿真结果验证了该模型的准确性。最后利用该模型进行定量计算,分析了RSC扰动分量在DFIG中的传变规律和感应出的定子间谐波电流随风速变化的时变特性,从而为DFIG中定子间谐波电流的抑制奠定了基础。     

双馈风电机组电网背景谐波运行与谐波抑制策略研究

针对电网背景低次谐波引起的双馈风电机组定子电流畸变、功率及电磁转矩脉动,建立了能够反映电网5、7次谐波电压下双馈发电机的特征谐波模型,揭示了电网背景谐波电压对双馈发电机功率与电磁转矩脉动的影响机理。通过双馈发电机控制目标分析,提出了基于比例-积分-谐振(PIR)调节转子电流内环的双馈发电机双闭环控制策略,有效地消除了双馈风力发电机定子输出电流中的5、7次谐波和电磁转矩脉动。在Matlab/Simulink中建立了1.5 MW双馈风电机组仿真模型,实现了风电机组谐波运行与抑制的全过程仿真。利用电网谐波发生模拟装置,进行了双馈机组谐波运行与抑制现场试验,仿真与现场试验证明了理论分析的正确性与谐波抑制策略的有效性。     

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。     

闭环控制下单相VSC低次谐波分析模型与抑制策略

针对基于固定开关频率脉宽调制(PWM)闭环控制的单相电压源型换流器(SPVSC),推导出闭环控制下开关函数的动态相量,并将SPVSC时域模型转化成动态相量谐波分析模型。在谐波分析模型的基础上,得到了SPVSC交流侧电流和直流侧电压各次谐波分量的产生机理和相互作用规律,以及控制环参数对交流侧谐波电流分量的影响。利用谐波的相互作用规律,采用在PWM中叠加低次谐波调制信号的策略,实现了交流侧谐波电流的抑制。通过仿真和实验分析,验证了所提谐波分析模型的正确性以及谐波抑制策略的有效性。     

多端柔性直流输电系统谐波特性及交互机理分析

为分析基于模块化多电平换流器的多端柔性直流输电系统(MMC-MTDC)的谐波特性及交互机理,首先引入平均开关函数的概念,建立了MMC详细时域模型,忽略内部动态特性得到MMC简化模型,从而得到MMC-MTDC的等值电路以及各换流器直流侧谐波电流对各换流器直流端口电压谐波的传递函数。随后,定义MMC交流侧电流和直流侧电压电流的各阶动态相量为状态变量,将MMC时域模型转化为序分量动态相量谐波分析模型,得到MMC特征谐波分布特性及交直流侧谐波传递机理。通过描绘换流器直流侧谐波电流对各换流器直流端口电压谐波传递函数的频率特性曲线,分析了MMC-MTDC的谐振特性以及谐波在不同换流器间的交互机理。最后,在MATLAB/Simulink中的仿真验证了谐波特性及交互机理分析的正确性,分析结果可为谐波抑制策略的提出提供理论支撑。     

计及直流链路动态耦合效应的双馈风电机组谐波阻抗模型

双馈风电机组的大量并网会给电网带来谐波谐振等电能质量问题,研究此类问题的关键在于建立准确有效的风机谐波模型.传统的双馈风电机组谐波阻抗模型的建立通常基于理想的直流链路电压,然而在风机实际运行中,变流器交直流侧交互作用会导致直流链路电压出现动态耦合谐波成分,且两侧变流器谐波可通过直流链路双向传递,进而产生耦合,即存在直流...     

电网谐波条件下双馈感应风力发电机的建模与控制

从电网谐波条件下双馈感应发电机(DFIG)转子侧变流器的控制入手,通过严格的理论推导,构建了正转同步速(dq)+参考坐标系、反转5倍速(dq)5-和正转7倍速(dq)7+参考坐标系下基于定子磁链定向的DFIG数学模型.通过重新定义这种运行条件下的定子有功、无功功率及电磁转矩,分析和解释了它们产生波动的原因;进而提出4个可供选择的控制目标,给出相应的转子基波和谐波电流指令算法,设计了正转(dq)+坐标系下由单比例-积分(PI)调节器和谐振频率为6倍电网频率的单谐振(R)调节器构成的新型PI-R电流控制器,避免了复杂的相序分离处理和相应的时延影响,实现了对转子电流5次、7次谐波分量的动态抑制.对1台2 MW商用DFIG风力发电机组的仿真研究表明,所述控制方法能显著消除电网谐波条件下DFIG运行时瞬时功率的波动和转矩的脉动,验证了所提出的DFIG数学模型的正确性和改进控制方案的有效性.     

双馈风电机组中频谐波电流建模与分析

随着风电产业的快速发展与电力电子设备容量的不断提升,双馈风电机组得到了更多应用与装备,其引起的中频段(100~1 000Hz)谐波问题不容忽视。为准确反映双馈风电机组电机内部及其与电网之间谐波的相互影响,需建立可评估双馈风电机组定子侧输出中频谐波电流的等效谐波模型。采用典型矢量控制的双馈风电机组为研究对象,研究了电网背景谐波、脉宽调制死区对双馈风电机组定子侧中频谐波电流的影响机理,建立了包含电网背景谐波、脉宽调制死区并可评估双馈风电机组定子侧中频电流的数学模型。最后,通过3.0 MW双馈风电机组的仿真结果、计算结果和现场测试数据的对比,验证了所建立的双馈风电机组谐波模型的准确性。     

直驱式永磁风力发电机组并网控制

为了省去直驱式永磁同步风力发电机组D-PMSG(direct-drive permanent magnet synchronous generatorswind turbine)串接的交-直-交变流器,减少初期投资费用,文中设计了D-PMSG并网控制策略.通过对交-直-交变流器的控制,使发电机定子电压与低频母线电压满足...     

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。     

基于电网虚拟磁链的变速恒频风力发电机柔性并网技术

利用双馈风力发电机与电网的"柔性连接"特性,基于合理的转子侧交流励磁控制可实现发电机柔性并网.在推导双馈风力发电机空载数学模型基础上,提出了电网虚拟磁链的概念,给出了柔性并网中双PWM励磁变换器的控制方法:基于电网虚拟磁链定向的机侧变换器矢量控制策略和基于电网电压定向网侧变换器矢量控制策略.设计了具有初始磁链估计、不需电压传感器的虚拟电网磁链观测器,该观测器实现简单,精度较高.实验研究表明,柔性并网技术安全稳定,电流冲击小,满足双馈风力发电机的变速恒频运行需要.     

大功率变速恒频双馈风力发电变流控制技术

介绍了变速恒频双馈风力发电的基本原理与控制设计,建立包括风力机、双脉宽调制(PWM)功率变换器、双馈发电机在内的风力发电系统.着重以转子侧变换器为研究对象,分析了其实现最大风能追踪,有功功率、无功功率解耦的过程.基于该过程推导数学关系式,建立功率外环、转子电流内环控制的定子磁链定向控制模型,并通过1.5 MW双馈风力发电仿真模型验证了该矢量控制方法在双馈风力发电系统的适用性.     

变速恒频双馈风力发电功率控制技术研究

介绍了变速恒频双馈风力发电的基本原理与控制设计,建立包括风力机、双PWM功率变换器、双馈发电机在内的风力发电系统.着重以转子侧变换器为研究对象,分析了其实现最大风能追踪、有功功率、无功功率解耦的过程.并基于此过程推导数学关系式,建立功率外环、转子电流内环控制的定子磁链定向控制模型,并通过1.5MW双馈风力发电仿真模型验...     

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.     

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.