风电系统网侧变换器并联方案与控制策略研究

面向并联的网侧变换器设计了交错式PWM方案,并基于此提出了系统在各种电网情况下的控制策略。该方案的关键是根据具体的网侧变换器为其PWM载波设计恰当的相位差。这样可显著削减因为变换器器件开关引起的电网电流谐波。该方案的另一个价值在于,在不同电网电压条件下,甚至短暂的电网故障情形下,通过对电网电压和电流的负序分量进行检测和控制。所设计的广义电网同步和电流控制器的方案可有效工作。对提出的调制策略和控制方法进行了仿真和实验,结果验证了方案正确可行。     

永磁直驱风电网侧变换器并网控制的研究

针对永磁直驱风电网侧变换器,采用电网电压定向控制,具有提高网侧变换器的动静态性能、控制简单的优势。详细阐述了电网电压定向控制机理,建立了网侧变换器的数学模型,采用有功、无功功率独立控制实现了功率因数可调,采用前馈解耦控制和电压外环电流内环双闭环控制策略以稳定直流侧电压,满足并网要求。利用Matlab/Simulink搭建永磁直驱风电网侧变换器的仿真模型,验证了永磁直驱风电网侧变换器采用电压定向控制的正确性。     

矢量控制在双馈风电网侧变换器中的应用

提出一种双馈风电系统中网侧变换器的设计与控制方案.首先,根据网侧变换器原理设计控制策略,控制策略采用d,q轴控制;其次,介绍了空间矢量脉宽调制( SVPWM)的一般实现方案,并根据TMS320F2812提出了一些改进;详细介绍了系统的软件设计;最后给出实验结果证明了该方案的可行性和有效性.     

简单快速SVPWM算法在网侧PWM变换器中的应用

基于快速空间电压矢量脉宽调制技术(SVPWM)的原理,将该算法运用到双PWM交流励磁电源的网侧变换器中并进行了仿真研究,理论分析及仿真结果均表明了该算法的可行性和优越性.     

电容电感参数对DFIG网侧变换器性能的影响研究

当双馈风力发电机组受到外界扰动时,网侧变换器控制器的电感和支撑电容直接关系到系统的稳定性和快速响应能力。以双馈异步发电机的网侧变换器为研究对象,对基于电网电压矢量定向的双闭环控制策略进行了研究。首先对网侧变换器进行了数学建模,在基于电网电压矢量控制策略前提下给出了电容、电感参数大致选取范围,并通过在Simulink环境下搭建仿真模型,研究了电容、电感参数对系统响应的快速性、准确性、稳定性的影响规律。     

基于滑模控制的双馈风电机组网侧变流器低电压穿越控制策略

电网电压跌落会引起双馈电机(doubly fed induction generators,DFIG)直流电容两侧功率的不平衡,造成直流电压的波动甚至过电压,严重影响DFIG的安全运行。本文根据DFIG网侧变换器(grid side converter, GSC)和直流侧电容的数学模型,提出了一种基于滑模变结构控制的GSC控制策略。该控制策略采用电压(功率)单环控制代替传统的双闭环级联控制,简化了控制器的设计,提高了系统的响应性能。根据电网故障时直流电容和GSC的功率流动特点,以抑制直流电压波动为目的,提出一种考虑GSC进线电抗器功率波动的改进控制策略。仿真结果表明,该控制策略不仅具有良好的动态响应性能,而且能够有效抑制直流电压波动,提高了电网故障时DFIG的不间断运行能力。     

基于电压定向的网侧变换器控制建模及仿真

通过建立三相静止坐标系和两相同步旋转坐标系下的DFIG双PWM网侧变换的数学模型。在电压矢量定向方式基础之上,在Matlab/Simulink中对电压、电流双闭环的控制方式及空间电压矢量脉宽调制方式和锁相环技术进行了模块搭建并仿真。仿真结果表明网侧变换器能够快速调节直流侧电压达到稳定,即能有效的实现整流,并在交流侧发生幅值扰动时,能快速维持在直流侧目标电压不平衡度范围内,且控制输入电流波形正弦。     

双馈风电系统网侧变流器控制策略的改进

在传统的矢量控制策略下,当电网电压发生三相对称短路故障时双馈感应发电机(DFIG)变流器直流母线电压会产生剧烈波动,从而影响整个风电系统的稳定运行。为此,需要对DFIG网侧变流器控制策略进行改进。分析了电网电压三相对称跌落时引起直流母线电压波动的原因,并在此基础上提出了新型的前馈控制方法。当电网电压跌落时对网侧变流器电流参考值做必要修正,从而达到减小直流母线电压波动的目的。为了验证该控制方法的有效性,在PSCAD/EMTDC软件环境下建立了容量为2MW的DFIG风电系统模型,并在此模型下进行系统仿真。仿真结果显示,提出的前馈控制策略能够有效的减小直流母线电压的波动。     

矩阵变换器负载不平衡时网侧电流控制

矩阵变换器输出与输入通过器件直接连接,输入电流直接由输出电流合成,当负载电流不平衡时,传统的空间矢量调制方法下输入电流畸变和不对称严重。为实现负载电流不平衡时输入电流仍能对称正弦,从占空比和调制比两个方面,深入分析了造成输入电流不平衡的原因,并在此基础上提出了一种抑制策略:对传统的调制比计算方法进行改进,提出采用给定输入电流与输出电流计算占空比的方法,使输入电流逼近给定电流,从而达到控制输入电流平衡的目的。仿真结果表明,无论负载电流平衡与否,采用所提调制比计算方法,输入电流均能平衡正弦,实验结果证明了该方法的正确性与可行性。     

永磁直驱风力发电机网侧变换器的研究与仿真

描述了永磁直驱风力发电机网侧变换器的基本结构和工作原理。对其数学模型进行了详细的推导,通过坐标变换得到其在dq旋转坐标系下的数学模型。通过基于前馈解耦和双闭环控制策略,实现了直流侧电压稳定、网侧功率因数可调的控制目标。通过空间矢量调制方式,提高了直流侧电压的利用率。对系统双闭环PI调节器的参数进行了设计。在MATLAB/SIMULINK环境下建立了永磁直驱风力发电机网侧变换器的仿真模型,通过仿真对控制策略进行了验证。     

新型拓扑滤波器的双馈风电网侧变流器阻尼策略

对基于LCL滤波的双馈风力发电机组网侧变流器谐振阻尼策略进行研究。首先对电容串联和并联电阻的无源阻尼方式在滤除高次谐波和阻尼电阻功率损耗方面进行比较研究。其次,为降低无源阻尼方式中电阻的功率损耗,提出一种新型的有源阻尼策略。在对网侧变流器采取电网电流反馈闭环控制的基础上,利用电容电流和比例环节对电网电流闭环极点进行配置,以增大控制系统的阻尼,抑制谐振发生;同时对比例环节参数对电流闭环的影响进行分析,并给出参数的选择原则。最后,通过搭建基于LCL滤波器的双馈风力发电系统网侧变流器仿真模型和实验系统,对理论进行验证。仿真和实验结果都证明了理论的正确性。     

电网短路时交流励磁风电机组网侧变换器控制策略

电网短路故障时交流励磁用双脉宽调制(PWM)变换器应提供足够的励磁电压实现交流励磁发电机的不间断运行,要求双PWM变换器直流链电压在故障时波动较小。分析并提出一种电网短路故障时交流励磁风电机组电网侧变换器的控制策略,该方案在电压跌落时仅利用电流内环控制电网侧变换器,并于电压正常时采用带前馈的双闭环电压控制策略控制电网侧变换器。通过仿真验证了所提出的方案在电网短路故障发生和切除时稳定控制直流链电压的有效性,为故障过程发电机不脱网励磁控制奠定了基础,同时该方案也能有效保护直流侧电容及提高系统的稳定性。     

电网电压跌落时风机变流器功率平衡控制策略

风机变流器是风电机组实现低电压穿越的关键部件,其控制性能的提升有利于提高风电机组的低电压穿越能力。基于变流器功率平衡控制思想,提出了网侧变流器改进型负载前馈控制策略,提升了网侧变流器的稳压与能量转移能力,缓和了电网故障期间的系统能量失衡,改善了风机变流器及风电机组的低电压穿越能力。控制系统的小信号模型分析结果表明,上述控制策略的稳压与能量转移能力优于传统控制策略。永磁同步风力发电机组系统仿真进一步证明了上述理论分析的正确性。     

永磁直驱风电系统网侧换流器混合控制策略研究

针对永磁直驱风电系统网侧换流器模型存在非线性和强耦合的特点,提出了一种非光滑控制和反推控制相结合的混合控制策略。在dq两相同步旋转坐标系下建立网侧换流器非线性数学模型,采用非光滑控制理论和反推控制方法分别设计了外环直流电压控制策略和内环电流控制策略。在外环控制方面,通过结合非光滑理论的有限时间控制方法和扩张状态观测器(extended state observer,ESO)对于系统扰动的估计作用,设计了直流电压控制器。在内环控制方面,采用附加扰动补偿的反推控制方法进行设计,利用扩张状态观测器对外部扰动造成的系统内环不确定因素进行估计,将估计量引入到反推迭代控制律的设计中进行补偿,通过选择合适的Lyapunov函数,推导出内环电流反推控制律,使内环系统满足Lyapunov渐近稳定条件。仿真结果表明,与常规的PI线性控制策略相比,所提混合控制策略能够有效提高永磁直驱风电系统在电网扰动时的并网动态特性。     

直驱风电系统网侧变流器不平衡控制策略

分析电网电压不平衡条件下,负序电压对直驱风电系统网侧变流器控制性能的影响。提出一种基于比例积分谐振(PIR)控制器的单电流环矢量控制策略,无需正、负序分量分解即可对负序电流进行有效抑制。实验结果表明,该算法优势明显,有较好的实际应用前景。     

计及GSC电流和控制策略的DFIG稳态故障电流计算模型

电网故障情况下,双馈风电机组(DFIG)的故障电流特性非常复杂,特别是DFIG的撬棒保护未动作时,其馈入电网的故障电流与其所采用的低电压穿越控制策略以及网侧变流器(GSC)特性等因素有关。为满足含DFIG的电网故障分析和保护整定计算的需求,针对DFIG的几种典型低电压穿越控制策略,分别建立了计及GSC电流影响的DFIG统一稳态故障电流计算模型,并通过数字仿真验证了所提出的故障电流计算模型的正确性。     

电网故障下直驱风电系统网侧变流器电网同步化研究

提出了一种不平衡和畸变电压运行条件下风电系统网侧变流器的新型电网同步化技术,即双二阶通用积分器一锁频环（DSOGI—FLL）。包括正交信号发生器、正负序分量计算器和锁频环三个基本函数模块。通过对DSOGI-FLL进行了详细的研究,对仿真和试验结果进行了验证,结果表明DSOGI—FLL是一个合适的电网同步化方法。