变速恒频双馈风力发电机控制系统研究

从变速恒频双馈风力发电机的基本运行原理出发，提出了变速恒频双馈发电的实现方法．针对其励磁装置应具有双向变流的特点，采用交-直-交加双PWM控制的解决方案，研制了基于8XCl96MC单片机变速恒频双馈风力发电机控制系统，并研究了双馈发电机的变速恒频运行的基本控制技术．     

双馈异步风力发电机矢量控制研究

根据交流励磁变速恒频风力发电系统的运行特性,将矢量控制技术应用于双馈异步风力发电机的控制.机侧变流器采用定子磁链定向矢量控制,网侧变流器采用电网电压定向矢量控制,2个控制器共同作用,其工作状态根据双馈异步风力发电机的运行状态自由切换.试验结果表明:本控制方法能实现功率的双向流动,保证了双馈异步风力发电机稳定的并网运行.     

交流励磁发电机动态分析模型

根据转子结构对称的交流励磁发电机的基本方程式,结合该类电机励磁系统的特点和异步运行的特征,综合考虑了励磁系统的3个调节量励磁电压的频率、幅值和相角.定义转子磁通(电流)在定子绕组中的感应电势与定子电压的夹角为功角,将转子旋转磁场角频率与同步角频率之差引起的功角分量和转差率作为状态变量,推导了其四阶简化动态分析模型.同时给出了单机无穷大系统中交流励磁发电机的状态方程,为含交流励磁发电机的单机无穷大系统的研究提供了理论基础.     

双馈型风力发电机有功无功解耦控制仿真

根据变速恒频双馈风力发电理论,设计了一套基于DSP的双PWM风力发电实验系统.该实验系统采用双DSP控制核,保证了风力发电控制系统的快速性.基于双馈发电机数学模型和定子磁场定向的矢量控制,建立了有功功率、无功功率解耦的控制策略和Matlab/Simulink仿真模型.实验结果表明：该控制系统能有效地实现双馈发电机有功、无功功率的解耦,为大型变速恒频双馈风力发电机组励磁变频器提供了理论基础.     

变速恒频风力发电机组输出特性分析

以变速恒频风力发电系统为研究对象,依据发电机数学模型和交流电机矢量变换控制原理,设计了交流励磁变速恒频(VSCF)发电机定子磁链定向的矢量变换控制系统,对转子侧变换器建立了外环定功率控制内环定电流控制的双闭环控制结构,实现双馈发电机定子有功P和无功Q的解耦控制,从而获得最大风能捕获的高效发电运行。并在PSCAD/EMTDC仿真环境下建立了变速恒频风力发电机组的整体动态数学模型。以渐变风和阵风为例,对由5台单机容量为2 MVA双馈感应电机(DFIG)组成的风电场并网前后的运行特性进行仿真研究,通过仿真分析,揭示了风电场并网运行的动态特性,并验证了数学模型和控制策略的正确性和有效性。     

双馈发电机及其控制系统建模与仿真

运用定子磁场定向矢量控制的分析方法，分别建立了双馈发电机和转子励磁控制系统的数学模型，并通过定转子电压相位角φ₁₂将两者联系起来，推导出双馈发电机及其控制系统的一体化矢量控制模型.该模型不仅反映了双馈发电机的参数、励磁控制系统硬件结构和转子励磁控制参数，而且从理论上揭示了双馈发电机兼有感应电机和同步电机的运行特点以及应用于变速恒频发电系统中的技术优势.仿真结果表明所建立数学模型的正确性及双馈发电机具有良好的功率控制特性.     

电网短路时交流励磁发电机的改进励磁控制策略

随着分布式电源技术的发展,越来越多的交流励磁发电机接入配电网络运行.在电网故障时,为了提高系统供电的可靠性,整个配电网络可能解列成许多孤立的子系统继续运行.配电网络子系统在故障后将可能长期处于非对称运行状态,这将引起发电机定子产生负序电流和负序磁场,从而严重危害发电机的安全运行及降低供电质量.由于交流励磁发电机具有多于传统同步发电机励磁控制的自由度,因此可根据发电机非对称运行的特点,通过适当的励磁控制可能在系统非对称运行时维持良好的供电质量,提高供电的可靠性.     

汽轮发电机谐波励磁的分析

一、什么是三次谐波励磁?近年来,发展了许多新的汽轮发电机励磁系统,它们逐渐代替了旧式的维护困难,价格昂贵的同轴直流励磁机。这些新的励磁系统所需要的励磁功率多数取自主发电机的出线端,或者取自与主发电机同轴的一台交流发电机。这些励磁系统多数利用可控硅整流装置将交流电压变换为直流电压作主机励磁。本文所介绍的励磁系统与上述不同,     

组合励磁永磁同步发电机主发电机的设计方法

提出了组合励磁稀土永磁同步发电机(以下简称HESG)主发电机部分的一种设计方法，该方法可以定量调控发电机外特性的电压变化率，是设计HESG的基础，也能单独设计稀土永磁同步发电机。通过样机的实验验证，说明设计方法是成功有效的。     

交流励磁发电机动态分析模型

根据转子结构对称的交流励磁发电机的基本方程式,结合该类电机励磁系统的特点和异步运行的特征,综合考虑了励磁系统的3个调节量;励磁电压的频率、幅值和相角。定义转子磁通（电流）在定子绕组中的感应电热与定子电压的夹角为功角,将转子旋转磁场角频率与同步角频率之差引起的功角分量和转差率作为状态变量,推导了其四阶简化动态分析模型。同时给出了单机无穷大系统中交流励磁发电机的状态方程,为含交流励磁发电机的单机无穷大系统的研究提供了理论基础。     

定子斜槽的混合励磁永磁同步发电机研制

在混合励磁永磁同步发电机基础上,研制了定子斜槽混合励磁永磁同步发电机。仿真结果表明：定子斜槽混合励磁永磁同步发电机可以动态实时输出功率,具有很小的电压调整率,可实现全自动调压,过载能力强,输出电压波形正弦畸变率低,不同负载之间相互干扰和影响降低到最低限度,供电品质显著改变,供电系统可靠性大大提高。     

组合励磁稀土永磁同步发电机的空载特性计算模型

用传统的磁路分析方法,建立了组合励磁稀土永磁同步发电机空载特性的计算模型,并用适合工程科学计算的MATLAB高级语言编制了计算程序,分析了组合励磁稀土永磁同步发电机的漏磁对空载特性的影响,并对一台1.5kVA的样机作了实测,计算和实测数据的比较表明,所用的计算模型能满足工程计算的精度要求.     

直驱式永磁同步风力发电最佳风能跟踪控制与实验研究

研究了永磁同步风力发电系统,对风力机、发电机部分分别进行建模,提出了一种最佳转速给定的发电机最佳风能跟踪控制策略,通过对风力机和发电机特性分析,给定永磁同步发电机最佳转速值,实现系统最大功率追踪.在实验室环境下搭建了基于TMS320F28335系列DSP的永磁同步风力发电实验平台,通过实验研究验证了该控制策略的有效性.     

混合励磁永磁同步发电机的分析与设计研究

混合励磁永磁同步发电机是在永磁同步发电机的基础上，在电机的定子或转子上加入电励磁绕组以调节电机主磁通的新型发电机．首先对现有的混合励磁永磁同步发电机结构进行了改进，并详细分析了其改进后的工作原理和设计特点，结合混合励磁永磁同步发电机的工作原理，给出了相应的发电机电励磁控制系统．     

永磁同步风力发电机侧变流器控制策略

在传统风力发电机变流器控制中采用风速传感器测定风速作为控制的调节信号,这使成本过高,且风速测定具有一定的延后性,影响电机控制的反应速度。为此,提出一种新的针对永磁同步风力发电机侧变流器的控制策略。将爬山搜索算法与同步电机的解耦矢量控制相结合,实现最大风能捕捉与变速恒频控制。在Simulink平台上搭建了风机模型及同步发电机模型。仿真结果表明,该控制方法快速可行。该控制策略能准确快速地达到控制目标,且较传统控制策略省略了风速测定传感器,从而降低了成本。     

三相写极同步电机的建模与仿真

永磁同步电机在动力系统中占有重要地位,由于永磁电机的极对数固定不变,启动和同步运行时受到电压、电流、频率等条件的限制,很难满足不同工况需求。三相写极同步电机是一种特殊的永磁同步电机,永磁体可以变极对数运行。根据三相写极同步电机的启动、变极和牵入同步运行特性,建立了三相写极同步电机d/q数学模型。总结运行仿真结果,并与普通永磁同步电机进行对比,验证了三相写极同步电机具备启动转矩大、同步运行速度宽及牵入同步运行速度快的特点。     

钕铁硼永磁高速同步发电机设计

介绍了用于测功机的钕铁硼永磁同步发电机的设计特点、转子结构型式等，并给出了设计结果     

具有自调节通风性能的大型永磁同步发电机内流热特性数值研究

为了探究具有自调节通风功能的结构紧凑型大型永磁同步发电机内部流体流变特性及温升分布规律,以一台6 MW永磁同步发电机为例,基于电机学和数值传热学理论,结合流-热耦合机理,根据电机实际冷却结构选择一个周期作为求解域,建立三维流体场与温度场耦合分析数学模型及物理模型. 采用有限体积元法对永磁同步电机三维温度场进行数值研究,对发电机定转子铁心、定子绕组与绝缘以及永磁体的温升分布特性进行详细分析. 通过与电机绝缘温升限值的对比分析,验证了其求解方法的合理性以及计算结果的准确性,为永磁同步发电机温升的计算及通风结构的设计提供参考依据.     

基于3电平整流器的永磁同步电机侧的研究

针对二极管箝位式3电平PWM整流电路拓扑结构和直驱型风力发电系统的特点,介绍了3电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)的基本原理,建立了3电平永磁同步发电机在旋转坐标系下的数学模型,分析了电流转速双闭环控制策略,并对3电平整流器控制系统及SVPWM调制脉冲的产生进行了仿真.结果表明:3电平永磁同步电机SVPWM整流技术能够有效地控制转速,稳定系统直流电压.     

非均匀气隙对切向永磁同步发电机性能影响

针对永磁同步发电机(PMSG)谐波含量和振动较大的问题,提出采用非均匀气隙削弱齿谐波和齿槽转矩的方法.分析了非均匀气隙永磁同步发电机的运行机理,讨论了不同偏心程度非均匀气隙情况下,永磁同步发电机的空载反电动势、输出功率、电机效率、波形畸变率等参数的变化规律.通过场路耦合法,以一台切向式永磁同步发电机为例进行了仿真,结果表明非均匀气隙能改善气隙磁场波形,电机波形畸变率THD由4.86%降到2.48%,齿槽转矩降低40%.