几种双馈电机交流励磁控制策略的对比分析

双馈电机变速恒频发电系统是通过调节转子绕组励磁电流的频率、幅值、相位及相序来实现变速恒频控制的。目前,研究最多的控制方式是转子励磁电流矢量控制。比较了三种常用的双馈发电机励磁控制策略：矢量控制、直接转矩控制和直接功率控制,分别对其控制原理和优缺点进行了详细分析,为双馈发电机励磁控制系统的设计奠定了理论基础。     

双馈式变速恒频风力发电机的交流励磁控制

双馈电机变速恒频(VSCF)风力发电系统,是通过调节转子绕组励磁电流的频率、幅值、相位和相序来实现变速恒频控制的.本文在分析双馈电机运行原理和励磁控制方法的基础上,设计和构建了基于80C196MC单片机的VSCF双馈风力发电机的励磁控制试验系统,对变速恒频控制、恒压控制、并网控制以及亚同步速、同步速和超同步速三种不同运行状态之间的动态转换控制技术,进行了试验研究,为MW级变速恒频双馈风力发电机励磁控制系统的设计奠定了基础.     

变速恒频双馈风力发电机的励磁控制系统设计及试验研究

双馈电机变速恒频风力发电系统是通过调节转子绕组励磁电流的频率、幅值、相位和相序来实现变速恒频控制的.分析了双馈电机工作原理和数学模型,并设计了基于TMS32OF2812DSP的变速恒频双馈风力发电机的励磁控制试验系统.对电机的并网控制以及电机的自并励启动进行了试验研究,为变速恒频双馈风力发电机励磁控制策略的设计奠定了基础.     

变速恒频双馈风力发电机励磁控制技术研究

双馈电机变速恒频(VSCF)风力发电系统，是通过调节转子绕组励磁电流的频率、幅值、相位和相序来实现变速恒频控制的。该文在分析双馈电机运行原理和励磁控制方法的基础上，设计和构建了基于80C196MC单片机的VSCF双馈风力发电机的励磁控制试验系统。对变速恒频控制、恒压控制、并网控制以及亚同步速、同步速和超同步速三种不同运行状态之间的动态转换控制技术，进行了试验研究，为兆瓦级变速恒频双馈风力发电机励磁控制系统的设计奠定了基础。     

变速恒频双馈风电机组转子侧励磁变流器控制技术研究

介绍了变频恒速双馈风力发电机的数学模型,分析了双馈风电机组转子侧变流器对发电机励磁的定子磁链定向的矢量控制策略,论述了采用定子磁场定向的矢量控制可以实现双馈风力发电机输出的有功功率和无功功率解耦.阐述了变速恒频双馈风电机组转子侧变流器励磁控制策略的仿真研究和试验波形.     

双馈风电系统中双级矩阵变换器的应用研究

双级矩阵变换器（TSWC）作为一种极具潜力的新兴的电力变换器件,具有非常优越的性能。针对传统变频器在变速恒频的双馈风力发电机励磁系统中应用不足,引入TSMC来作为双馈风力发电系统的励磁电源,根据变速恒频的双馈电机的工作原理,提出了一种基于同步旋转坐标系d、q轴变换的双空间矢量调制的TSMC闭环控制策略对发电机的转子励磁电压进行控制,大大简化并优化了变速恒频的双馈风电机励磁系统信息量的算法和结构。最后仿真实验验证了TSMC在变速恒频的双馈风力发电机励磁系统中应用的优越性和可行性。     

变速恒频无刷双馈发电机开环动态仿真

基于转子参考轴d-q模型,研究了无刷双馈发电机的数学模型;在Matlab/Simulink仿真集成环境下,完成无刷双馈发电机开环动态性能研究.该系统通过控制发电机的控制绕组进行交流励磁,实现变速恒频技术.仿真结果验证了变速恒频的正确性和有效性.     

变速恒频双馈风力发电功率偏差控制技术研究

变速恒频双馈风力发电系统是通过调节转子绕组励磁电流的频率、幅值、相位和相序来实现变速恒频控制的.在分析交流励磁变速恒频双馈发电原理及双馈电机数学模型的基础上,阐述了一种新颖的基于定子磁场定向的变速恒频双馈风力发电系统功率偏差控制策略,并在实验室3 kW变速恒频双馈风力发电系统模拟系统上进行了实验研究,实验结果表明了该算法的有效性.     

双馈风力发电机有功、无功解耦控制研究与仿真

双馈发电机有功功率、无功功率解耦控制是变速恒频风力发电系统的关键技术, 在分析双馈发电机有功功率、无功功率解耦控制规律的基础上, 给出了基于定子磁场定向控制策略的实现方案.对双馈发电机的有功、无功功率解耦控制进行仿真研究,验证了有功、无功功率解耦控制方案的有效性和可行性,为MW级变速恒频双馈风力发电机组励磁变换器的研制奠定了基础.     

单周控制变速恒频风力发电机并网仿真研究

双馈式风力发电机的变速恒频控制是风力发电系统研究中的热点。在空间矢量控制的基础上．结合异步电机的变速恒频控制理论,通过单周控制技术产SVPWM波形,对Ac—DC／DC—Ac变频器进行控制,快速跟踪调节转差频率,实现定子输出电压频率同步电网频率,实现转子功率双向流动。在Matlab／Simulink环境下建立双馈式感应电机、变频器、转子频率控制器的双馈式风力发电机仿真模块并进行仿真研究。证明单周控制器能很好地实现双馈式风力发电机的变速恒频运行。     

双馈风机电网侧变换器控制方法研究

在双馈风机风力发电中,转子侧广泛采用双PwM变换器作为风机励磁及控制器件。针对靠近电网侧的PWM换器的控制方法进行研究,分析了传统直接功率控制方法的原理和特点,针对开关表的使用导致系统开关频率不固定的问题,提出了使用空间电压脉宽调制（SpaceVoltageVectorPulseWidthModulation,SVPWM）技术代替开关表的控制策略。以达到固定开关频率的效果,同时将虚拟磁链（VirtualFlux,VF）理论引入直接功率控制策略中,大大价低了系统复杂程度。仿真结果表明,基于vF—SVPWM的直接功率控制的方法,达到了固定开关频率、降低系统复杂性以及实现电网侧PWM变换器交流侧单位功率因数运行的效果,系统具有良好的动静态性能．     

变速恒频双馈发电独立电源的励磁控制策略

根据变速恒频双馈发电独立电源的运行情况,提出了一种采用定子磁场定向的交流励磁变速恒频双馈发电机模型及控制策略,分析了电机运行的稳态和动态性能.仿真结果表明,采用矢量定向控制,发电机与原动机之间可以完全解耦,发电机定子电压、定子电流的频率、相位与转子的实际转速和瞬时位置无关.     

基于定子电流正弦化的双馈风电系统低电压穿越强励控制

基于Crowbar电路的低电压穿越实现了双馈风电机组的系统保护和不脱网运行。Crowbar电路的应用使得网压跌落时转子变流器闭锁,转子电流处于暂态过程。针对采用Crowbar电路实现低电压穿越过程中,双馈风电机组系统对电网产生暂态电流冲击而存在的不足,文中提出一种基于转子电流源控制的低电压穿越强励控制策略,通过强励实现低电压穿越过程定子暂态直流磁链分量的补偿,以实现低电压穿越过程中定子电流的正弦化。由于在静止坐标系中引入直流磁链补偿,在转子dq旋转坐标系控制方程中引入了工频交流分量,因此文中提出了一种基于多分量增益的比例谐振(PR)并联调节器,并通过该并联调节器的闭环传递函数分析对调节器参数进行整定,实现了控制带宽范围内直流电流分量与工频交流电流分量的无静差控制。仿真及实验结果验证了理论分析的正确性,为双馈风电系统的低电压穿越控制提供了一种高性能的控制策略。     

变桨距型双馈风电机组并网控制及建模仿真

变桨距型双馈风电机组在并网过程中,转子励磁控制虽然具有良好的定子电压调节效果,但是对转子转速缺乏控制。针对该问题提出了结合变桨距系统调整转子转速,共同完成并网的方案。由于双馈发电机并网前后的控制策略不同,分析了控制系统间无扰切换的方法。采用分开建模、分时仿真的思路建立了风电机组模型,实现了风机并网全过程仿真,研究结果证明了本文所提方案的有效性。     

电网电压跌落下无刷双馈发电机低电压穿越控制

电网电压跌落的瞬间,风力发电机定子和转子产生冲击电压和冲击电流,对电网安全造成影响。为实现无刷双馈风力发电机低电压穿越,保证风电机组在电网电压跌落下不间断运行,对电网电压跌落下无刷双馈发电机定子电压和电流进行暂态分析,搭建了无刷双馈发电机在功率绕组静止坐标系下的数学模型,推导并分析了电网电压跌落瞬间其功率绕组磁链、控制绕组电压动态变化过程,并提出一种积分滑模直接功率控制与故障穿越控制相结合的控制策略,完成无刷双馈发电机低电压穿越控制。通过MATLAB/Simulink和半实物仿真试验平台进行验证,仿真和试验结果证明所推导功率绕组磁链和控制绕组电压动态变化过程的正确性及控制策略的有效性,该控制策略有效抑制了定子控制绕组侧电压和电流畸变,提高了无刷双馈发电机的低电压穿越性能。     

基于扩展卡尔曼滤波的无速度传感器无刷双馈感应电机直接转矩控制

本文提出了一种基于扩展卡尔曼滤波的无速度传感器无刷双馈感应电机直接转矩控制策略。通过对三相无刷双馈感应电机在转子速度坐标系下的数学模型进行分析,推导出系统的状态方程和观测方程,实现基于扩展卡尔曼滤波算法的转子速度和功率及控制绕组磁链的估计。根据磁链的估计值计算出电磁转矩,并通过对控制绕组磁链进行定向和逆变器开关状态的判定实现无刷双馈感应电机的转矩控制。仿真结果表明,在速度给定阶跃变化、负载突变的情况下,所提控制策略均能实现对转速和磁链的精确估计,系统运行稳定。     

螺旋桨负载特性的仿真研究

双馈电机能够四象限运行，且可在转子侧变频控制，降低了变频器容量。提出了采用双馈电机能最回馈系统模拟叫象限负载螺旋桨在不同工况下的稳态和动态特性，通过改变转子电压幅值和相位，不但可以调节双馈电机的输入转矩，而且可以产生变压恒频的交流电并反馈到电网，实现能量回馈。采用定子磁链定向的矢量控制策略，利用MATLAB／Simulink建立双馈电机模型和控制系统模型。仿真结果表明，双馈电机能在四象限内较好地模拟螺旋桨负载的机械特性。     

螺旋桨负载特性的仿真研究

双馈电机能够四象限运行,且可在转子侧变频控制,降低了变频器容量。提出了采用双馈电机能量回馈系统模拟四象限负载螺旋桨在不同工况下的稳态和动态特性,通过改变转子电压幅值和相位,不但可以调节双馈电机的输入转矩,而且可以产生变压恒频的交流电并反馈到电网,实现能量回馈。采用定子磁链定向的矢量控制策略,利用MATLAB/Simulink建立双馈电机模型和控制系统模型。仿真结果表明,双馈电机能在四象限内较好地模拟螺旋桨负载的机械特性。     

双馈电动机矢量控制系统性能分析

为了能使双馈电机转子相电流接近于对称,具有较强抗负载冲击性,根据矢量控制理论和自动控制原理,建立了转子磁链定向的双馈电动机电流模型矢量控制系统,使用一种新的电流控制器,以改善电机转子电流波形,并可单独控制电机的转速和无功功率,使其工作在超同步、亚同步、转子电流量最小和全补偿的工作方式。计算了在M—T坐标轴系上双馈电动机定转子无功功率,推导出了定转子无功功率之间的关系。     

级联无刷双馈电机的磁场定向直接反馈控制

根据级联无刷双馈电机（cascade brushless doubly-fedmachine,CBDFM）转子坐标系下的数学模型,推导得到了它在控制电机同步坐标系下的数学模型,通过对该模型的分析,得出控制电机定子电流的交、直轴分量分别可以实现对电机转矩和控制电机磁链进行有效控制的结论。根据该结论,设计了CBDFM的控制方法,其外环为磁链和转矩环,内环为电流环,实现对控制电机磁链幅值和电机转矩的控制,回避了求解复杂非线性方程的困难,控制算法简单。仿真实验结果证明了该方法的有效性。