双馈风力发电系统故障穿越性能改善的控制策略

PI控制策略限制了双馈风力发电系统的故障穿越能力。文章提出一种基于多开关控制的故障穿越策略,在机端电压跌落瞬态期间利用多态滞环电流矢量控制器快速的瞬态性能抑制转子绕组的过电流,同时实施转子绕组串联动态电阻器,进一步抑制转子绕组的过电压和过电流。详细介绍了多态滞环电流矢量控制器和基于多开关控制的故障穿越策略的实施过程。针对3种典型机端电压跌落类型,在Matlab/Simu1ink平台中构建了所提出的故障穿越控制策略的动态仿真模型并验证了其可行性。仿真结果表明,所提出的故障穿越控制策略改善了双馈风力发电机系统的故障穿越性能。     

电压跌落时带有Crowbar电路的双馈感应发电机的瞬态分析

为了研究双馈感应发电机对电网电压跌落的适应能力,以及其实现低电压穿越的功能,文章通过将由向量法求出的瞬态电流与由等效电路法求出的稳态电流进行叠加而得出的定子、转子故障电流的近似解析式,来分析在定子端三相对称电压跌落、转子侧变换器断开、投入Crowbar电路情况下的双馈感应发电机内部的电磁关系变化过程。此外,在理论分析的基础上,文中建立了2　MW双馈感应发电机的PSCAD模型,且在7.5 kW双馈风力发电测试平台上进行了实验验证。仿真和实验结果表明,这种通过瞬态电流和稳态电流进行叠加的方法而求得的双馈感应发电机故障电流的近似解析表达式可以准确地反映出双馈感应发电机磁链和电流的瞬态变化。     

双馈异步风电机组机侧转速控制器的设计与仿真研究

双馈异步风力发电机组(DFIG)机侧(即转子侧)变流器作为其电控系统的核心控制部件,主要负责双馈感应电机的转速控制和发电机无功调节任务,但由于其具有非线性、强耦合等复杂特性,导致变流器的控制器设计十分困难。针对上述情况,提供一种DFIG转子侧变流器控制策略设计方法和控制参数优化方法,可通过调节转子侧电流大小实现双馈感应电机转速、无功的无静差调节;并以1.5 MW DFIG实际参数为模型,利用Simulink仿真软件对该控制策略进行仿真验证。研究结果表明：利用PI控制器可实现DFIG转速-转矩控制,发电机转子侧电流理论上可实现无静差跟踪。     

基于模糊控制的双馈发电机并网控制策略分析

针对风力发电传统并网方式的缺陷,提出了模糊PI控制器与电压环、电流环和矢量控制相结合的新型控制策略,通过Matlab/simulink平台搭建并网控制仿真模型,发现双馈风力发电机定子电压的频率、幅值、相位比传统并网方式更接近电网电压,实现了无冲击并网的目的,并验证该控制策略的正确性和优越性。     

基于比例多谐振控制的直驱永磁风力发电系统谐波抑制研究

直驱永磁同步发电机受变流器开关频率限制及电网电压畸变的影响,并网电流常含有大量且难以消除的低频谐波。文章基于双PWM并网变流器建立永磁同步风力发电系统仿真模型;提出一种高性能比例多谐振电流环控制器以提高电流环的谐波抑制能力和改善跟踪控制性能,并对基于传统PI控制及比例多谐振控制的永磁风力发电系统进行了对比。仿真和实验结果验证了风力发电控制系统模型的正确性,以及比例多谐振控制器谐波抑制的优越性。     

电网频率变化下双馈风力发电机组暂态特性分析

为研究双馈风力发电机(DFIG)在电网频率发生变化情况下的暂态特性,建立电网中风力发电系统数学模型,网侧和机侧变换器分别采用基于电网电压定向和电流前馈补偿的定子磁链定向矢量控制策略。根据建立的模型对电网频率变化情况下风力机输出特性进行仿真分析,仿真结果与实测数据进行比较验证模型的正确性。针对电网频率变化过程中引起的转子过电流提出用Butter Worth对转子电流进行低通滤波,可提高双馈风力发电机在电网频率瞬变情况下的穿越能力并取得较好的控制效果。     

并网故障下双馈感应风力发电系统的改进控制策略研究

介绍在并网故障下对双馈感应风力发电系统改进的控制策略研究。并网故障分为对称故障和不对称故障,在不对称故障情况下,当电网电压频率为60 Hz并且电机转速接近同步速时,在双馈感应风力发电机的转子中将会出现接近于120 Hz的转子电流主要谐波;在对称故障下,定子电压有一个瞬间跌落,从而会在转子中导致过电流、过电压、过转速的出现。该文中转子侧变频器(RSC)主要用于抑制在并网故障下转子中出现的谐波分量或过电流等现象;网侧变频器(GSC)则用于抑制变频器之间直流电容电压中出现的谐波,以维持直流电容电压恒定。所提出改进控制策略可更好地抑制并网故障,改善整个双馈感应风力发电系统的控制性能,并使用Matlab/Simulink仿真验证了控制效果。     

双馈风力发电机的虚拟惯量控制及稳定性分析

针对传统矢量定向控制下双馈异步风电机组表现为电流源特性无法向电网提供转子的固有惯性,继而加剧现有电力系统转动惯量降低的问题,研究了具有并网友好性的虚拟同步发电机技术在风力发电系统中的应用。以双馈风力发电机为研究对象,在建立风机小信号等效模型的基础上,研究分析其虚拟同步发电机控制策略,使双馈风电机组具有更大的惯量和频率支撑能力,采用定子电压外环和转子电流内环的双闭环控制,提高瞬时值跟踪能力。根据建立的频域模型分析了虚拟同步发电机参数对稳定性的影响,并给出了参数设计方法。最后,利用搭建的仿真模型验证了所提方法的有效性和可行性。     

基于RTDS小步长算法的并网双馈风力发电系统故障仿真研究

为研究并网双馈风力发电系统故障实时运行特性,根据双馈风力发电机并网动态数学模型,在实时数字仿真平台（real time data simulator,RTDS）上搭建基于小步长元件的2 MW双馈式风力发电系统的仿真模型,其“背靠背”变流器采用经典的矢量控制策略。在风力发电系统并网母线故障情况下,分别对风机机械功率与发电机电磁功率的运行特性和背靠背变流器两侧功率及电压等变化情况进行仿真研究。仿真结果表明,故障时基于小步长算法的双馈风力发电系统具有良好的动态性能,同时验证所采用控制策略的有效性。     

一种新的双馈风力发电机的低电压穿越方案研究

结合励磁控制策略和硬件装置,提出一种新的双馈风力发电机低电压穿越运行方案。首先,通过分析双馈风力发电机系统模型的无源性,引入并改进无源性控制策略,提高转子电流的控制性能以应对电网电压小值跌落故障;然后在双馈风力发电机定子侧串入多抽头变压器,根据电网电压跌落程度检测,设计多路选择开关,保证发电机机侧电压始终维持在小值跌落范围内,从而提高双馈风力发电机的低电压穿越的能力。仿真结果表明:该方案既能改善电网电压小值跌落时对转子过电流控制性能,也能应对电网电压出现较严重的跌落情况。