变速恒频无刷双馈风力发电机的功率控制系统

在无刷双馈电机(BDFM)的国内外研究及应用现状基础上,分析其工作原理和变速恒频风力发电系统的实现。根据BDFM在d-q坐标系的动态数学模型,提出变速恒频运行条件下的功率控制策略,设计出基于d-q坐标系的功率控制系统。应用此控制策略和控制系统,对一个典型BDFM运行在空载条件下的动态特性进行仿真验证和分析。理论研究与仿真结果证明了本功率控制策略和控制系统用于BDFM风力发电的可行性及有效性。     

无刷双馈风力发电机的控制策略与实现

为了探讨变速恒频(VSCF)控制的无刷双馈发电机(BDFM)风电系统的有效控制策略,在分析BDFM的结构特点和工作原理基础上,给出VSCF发电模式的控制方法,构建了转子转速约束下的电机d-q坐标系数学模型,推导出变速恒频运行模式的功率控制策略.根据BDFM的数学模型及功率控制策略,设计了电机侧与网侧均包含可双向变换的变频器主电路拓朴,实现了风力发电机的四象限平滑运行和VSCF的功率控制策略,并对BDFM发电系统的VSCF运行模式进行了仿真试验.仿真结果验证了本控制策略能够实现变速恒频发电,电机空载启动到1 050 r/min的响应时间为0.2 s,能对有功功率和无功功率解耦控制.     

基于发电机运行优化的变速恒频风电控制策略

以变速恒频风力发电机组矢量控制系统d-q轴旋转坐标系为基础,分析了风力发电运行原理。提出了在定子有功参考功率捕获最大风能的同时,要求定子无功参考功率的确定以提高机组运行效率,优化机组运行为目的的控制策略,在该策略中运用模糊逻辑来获得定子无功参考功率的确定值,仿真验证了该策略的有效性,其能实时调节系统的无功功率,使发电机在获得定子最大有功功率的同时,显著减少了发电机本身的损耗,提高了其运行效率。     

无刷双馈电机有功和无功功率控制研究

无刷双馈电机(BDFM)在变速恒频恒压发电方面有着广泛的应用前景，而影响其应用的关键在于能否对其有功功率和无功功率进行有效的控制。该文基于BDFM的有功和无功功率数学模型提出一种新型的功率控制系统方案，该方案能实现对BDFM有功功率和无功功率的独立控制。为了验证所提方案的正确性，文章最后以BDFM作为变速恒频恒压发电机运行为例，设计了一套功率控制系统，并对该系统进行了计算机仿真及实验，计算机仿真结果和实验结果表明功率控制系统能实现对BDFM的有功功率和无功功率的独立控制，充分证明了该文所提方案的可行性。     

1.5MW双馈式变速恒频风电机组控制系统研究

变速恒频风电机组具有风能转换效率高、能吸收阵风能量、可以实现发电机和电力系统的柔性连接、“零冲击”并网、运行噪声小等优点,是国际上现代风力发电的主要发展方向之一。文章针对变速恒频风电机组的变速控制方式进行了研究,且以兆瓦级变速恒频风电机组为模型,对几种变速控制策略进行了仿真。并在对分析仿真结果的基础上,结合大型变速恒频风电机组的整机特点和控制方法的可行性,采用了功率闭环的变速控制策略;最后在自主研发的1．5MW变速恒频风电机组控制系统及变流器样机上,对变速运行的功率控制策略进行了大量实验和长期的现场试运行,验证了变速控制方式的可行性与实用性。     

无刷双馈风力发电机特性分析系统的研究

设计一种基于无刷双馈电机(BDFM)的变速恒频风力发电系统,详细分析了该BDFM及其控制系统的硬件结构和软件设计流程;设计一种基于数字信号处理器(DSP)的电能质量分析结构,实现了风力发电系统电压、电流、功率及谐波等电能质量数据的采集与处理;采用Visual C++设计开发上位机监测系统,实现风力发电系统电能质量数据的动态监测与管理。通过BDFM试验表明,采用自主设计的BDFM较好地实现了风力发电系统的变速恒频控制;通过上位机监测系统通信试验表明,电能质量监测系统可靠性高,实时性良好。     

面向新型电力系统的双馈风力发电机并网控制策略研究

双馈感应风力发电机是一种具有三相励磁绕组结构的异步电机,其运行具有变速恒频的特点,因而在新型电力系统中的风力发电领域有着重要的应用价值。利用Park变换,构建了dq坐标系下的数学模型,实现了电机的有功、无功功率的解耦控制。并且利用电压定向矢量控制的方法,实现双馈感应风力发电机的变速恒频运行。之后搭建一套完整的双馈感应风力发电机及其控制系统的模型,并对所提控制策略的效果进行了验证。仿真结果表明,该控制策略对功率指令值具有良好的跟踪效果,并可以在变化的风速下实现稳定的变速恒频运行。     

变速恒频双馈风力发电运行综合控制策略

根据交流励磁变速恒频风力发电的运行特点,将矢量控制的电网电压定向技术应用在双馈电机的并网发电上,提出了一种基于电网电压定向的变速恒频双馈风力发电运行综合控制策略,实现了与定子磁链定向矢量控制相同的功能,且省去了定子磁链观测器,简化了算法。建立了变速恒频风力发电柔性并网、稳态运行和电网波动情况下不脱网运行的控制模型,实现了宽范围变速条件下无冲击电流并网、输出功率的解耦控制和最大功率点跟踪。在变速恒频并网发电系统中,发电机与电网之间是一种柔性连接关系,仿真和实验结果证明了控制策略的正确性与有效性。     

双馈风力发电系统中有功无功解耦控制技术的仿真研究

介绍了变速恒频风力发电的基本原理,给出了双馈型变速恒频风力发电机在两相同步旋转坐标系下的数学模型.利用定子磁链定向的矢量控制方法将同步坐标系下的双馈电机数学模型简化后得到矢量控制系统的模型;矢量控制模型与双馈电机模型一起构成闭环控制系统.利用Matlab软件建立了系统的仿真模型并给出了仿真结果,验证了定子磁链定向矢量控制策略的正确性,保证了有功功率、无功功率独立解耦控制的目的.     

无刷双馈电机静止坐标系数学模型的研究

由于没有电刷和滑环,提高了运行的可靠性,降低了维护成本,因此无刷双馈电机(BDFM)在变速恒频发电领域有着广阔的应用前景。由于特殊的结构和工作原理,BDFM数学模型十分复杂。从BDFM多回路空间矢量数学模型出发,推导出了两个静止坐标系之间的坐标变换关系以及功率绕组静止坐标系数学模型和控制绕组静止坐标系数学模型,推导过程简洁明了。所得结果为BDFM理论分析和不同控制策略的研究提供了理论基础。MATLAB/Simulink环境下的仿真结果验证了数学模型及坐标变换关系的正确性。     

基于EMTP-RV双馈风力发电系统建模与运行控制仿真研究

针对变速恒频双馈异步风力发电系统,以仿真软件EMTP-RV为平台,建立了包括风速,风力机及传动装置和变频器的数学模型.针对最大风能跟踪、有功功率和无功功率的解耦控制以及发电机的变速恒频输出的目标,推导了基于定子磁链定向矢量控制技术的转子侧变频器控制策略和基于定子电压定向矢量控制技术的网侧变频器控制策略.建立变速恒频双馈异步风力发电系统的仿真模型,并依据变速风电机组控制目标的要求对所建模型进行了验证,结果表明所建模型的准确性和控制系统的有效性.该模型的建立为风力发电系统的进一步应用研究提供了可靠的理论依据.     

并网型交流励磁变速恒频风力发电系统控制研究

并网型交流励磁变速恒频风力发电系统存在不同的运行区域,各运行区域对应的控制方式有所不同。文中讨论了并网型交流励磁变速恒频风力发电系统的运行区域,指出并网控制和功率解耦控制是发电机重要的控制模式。在讨论双馈异步发电机数学模型的基础上,将磁场定向矢量控制技术应用于发电机控制,探讨了基于定子磁链定向矢量控制的并网型交流励磁变速恒频风力发电系统功率解耦控制策略和并网控制策略。构建了1台10kW的实验机组,对并网控制和功率解耦控制进行了完整的稳态、动态实验研究。实验结果表明,风力发电机控制性能优良,不但可在变速情况下可靠并网,而且并网后还能在变速恒频运行的基础上实现有功功率、无功功率的解耦控制。     

基于EMTP-RV双馈风力发电系统建模与运行控制仿真研究

针对变速恒频双馈异步风力发电系统,以仿真软件EMTP-RV为平台,建立了包括风速,风力机及传动装置和变频器的数学模型。针对最大风能跟踪、有功功率和无功功率的解耦控制以及发电机的变速恒频输出的目标,推导了基于定子磁链定向矢量控制技术的转子侧变频器控制策略和基于定子电压定向矢量控制技术的网侧变频器控制策略。建立变速恒频双馈异步风力发电系统的仿真模型,并依据变速风电机组控制目标的要求对所建模型进行了验证,结果表明所建模型的准确性和控制系统的有效性。该模型的建立为风力发电系统的进一步应用研究提供了可靠的理论依据。     

基于DFIG的变速恒频风力发电机组控制策略

在分析双馈异步发电机的运行特性及交流励磁电源双PWM变频器基础上,研究基于定子磁场旋转坐标系下的变速恒频风力发电机组电气控制部分的控制策略。同时基于MATLAB软件建立变速恒频双馈风力发电机组的仿真模型,针对提出的控制策略对变速恒频双馈风力发电机组的并网运行特性进行仿真研究。结果表明该控制策略合理,控制器设计有效。     

双馈型变速恒频风力发电系统最大风能追踪控制研究

阐述了风力机的运行特性,分析了变速恒频风力发电系统风速与风力机功率的数学关系,提出一种变速恒频风力发电机最大功率捕获方法,分析了通过功率控制进行最大风能追踪的具体过程,研究了双馈电机有功、无功功率的解耦控制方法,建立了基于电网电压定向矢量控制的双馈型变速恒频风力发电系统最大功率捕获系统模型,并利用Matlab/Simulink对其进行仿真,结果验证了该控制策略的正确性和有效性。     

双馈风力发电机有功、无功的解耦控制

为实现双馈风力发电机的变速恒频运行和最大风能捕获,首先介绍了双馈发电机变速恒频运行的原理,其次通过对双馈发电机动态数学模型的研究,提出了基于定子磁场定向的矢量控制策略.最后对系统进行了有功和无功功率独立调节的仿真实验,仿真结果验证了变速恒频双馈风力发电系统建模及控制的正确性和有效性.     

无刷双馈独立电源系统矢量控制的仿真研究

在转子速d-q坐标系模型的基础上,建立了无刷双馈独立电源系统双同步速MT坐标系下的数学模型;通过引入功率绕组定子磁场定向控制的思想,给出了一种适合独立电源系统的矢量控制策略。系统可以根据独立运行所带负载特性的变化调整励磁电流,实现独立电源系统的变速恒频恒压发电,并间接地实现对功率因数的调节。通过仿真验证了该控制策略的正确性和有效性。     

双馈风力发电机有功功率和无功功率的滑模解耦控制

发电机有功功率、无功功率的解耦控制是变速恒频双馈风力发电系统的关键技术。分析了双馈异步发电机的动态数学模型,基于定子磁场定向的矢量控制方案,结合滑模控制与比例积分控制,得到一种有效的双馈风力发电机功率解耦控制策略。应用李雅普诺夫稳定性理论研究系统稳定性,建立了MATLAB/Simulink环境下系统的仿真模型。仿真结果表明,该控制方法能够很好地实现双馈发电机有功功率、无功功率的解耦控制,验证了该控制策略及变速恒频双馈风力发电机系统建模的正确性和有效性。     

基于前馈补偿的双馈风力发电控制系统

双馈风力发电系统由于能量转化效率高,变流器的容量较小,而且能独立控制发电机的有功功率和无功功率,成为风力发电的主要形式。但是,当风速变化时容易导致双馈感应电机(DFIG)转子的电流产生冲击,对DFIG的使用寿命产生一定程度的影响。在分析了DFIG动态数学模型的基础上,根据DFIG的交流励磁变速恒频风力发电的基本原理,针对转子侧变流器,提出了一种基于前馈补偿的控制策略。该控制策略有效抑制了转子的冲击电流,并减小了转子电流对DFIG的冲击,延长了DFIG的使用寿命,提高了DFIG的动态性能,进一步提高了DFIG变速恒频风力发电并网运行的可靠性。仿真和实验结果验证了所提控制方法的有效性,不仅能改善DFIG风力发电并网的暂态性能,而且提高了DFIG变速恒频下的稳定性。     

一种新型结构变速恒频风力发电机组系统及其控制策略

在变速恒频理论的基础上,将行星齿轮应用于风力发电系统中,提出一种双转子变速恒频风力发电(DRPMSG)系统。在变速条件下,通过机电耦合方式实现并网控制,额定风速下采用基于转速反馈最佳功率给定的最大风能跟踪控制,额定风速以上将转矩与变桨距操作结合实现恒功率控制,在Simulink下对两台同步电机组成的系统进行仿真研究并给出实验结论,验证额定风速下变速恒频控制以及并网控制策略的有效性,相比传统直驱PMSG方式,该系统在降低了电机与变流器容量的同时,也拓宽了调速范围。