三相异步电机无速度传感器矢量控制系统的研究

针对传统的异步电机矢量控制系统中速度估算不准确的问题,提出了基于模型参考自适用系统按转子磁场定向的无速度传感器矢量控制方案,该方案采用电压空间矢量脉宽调制控制技术和转子磁场定向控制技术,重点研究基于MRAS的速度估计模型,分析了两种算法的理论基础,说明其辨识参数的特点。在此基础上,在MATLAB/Simulink环境下对系统进行仿真实验,并对结果进行分析。对采用了基于MRAS的无速度传感器矢量控制系统进行实验,仿真结果证明了该转速估计算法的正确性,并且具有良好的动态性能和静态性能,转速辨识精度较高,验证了基于MRAS算法结合SVPWM算法矢量控制策略的优越性。     

大规模双馈风力发电机组并网的动态仿真模型与初始化

研究了双馈式感应发电机(DFIG)的风力发电场接入电网后对系统动态特性的影响.从异步发电机运行的物理本质出发,系统推导了计及并网特性、基频下的DFIG动态数学模型.给出了DFIG转子侧及网络侧换流器的控制策略,研究和探讨了系统动态模型的初始化.算例仿真结果验证了所提出的模型和方法的有效性.     

应用于DFIG风电场的VSC-HVDC控制策略

随着风力发电的快速发展，如何连接风电场和电网成为至关重要的问题。研究了基于双馈感应电机（DFIG）的风电场连接方式及控制策略，通过与交流输电和电流源型高压直流输电（CSC-HVDC）的比较，说明电压源型高压直流输电（VSC-HVDC）技术在连接风电场与电网方面具有独特优势。在换流站的 dq解耦控制基础上，对DFIG与VSC-HVDC的换流站的控制设计进行了研究。利用PSCAD/EMTDC平台对该方案进行了仿真研究。仿真结果表明，该方案可以实现一个换流站连接多台DFIG的结构，并具有良好的控制效果。     

利用STATCOM提高风力发电机暂态稳定性

分析比较了双馈感应风力发电机(DFIG)与鼠笼感应风力发电机(SCIG)两种机型,利用Simulink对DFIG,SCIG在电压骤降时暂态运行特性进行仿真。结果表明SCIG在电压骤降时的影响主要是输入输出功率不匹配造成转子转速的剧增,而DFIG是因变化器耐流耐压不高,容易因低电压造成的转子过电流而损坏,在控制策略失效时crowbar装置把双馈风力发电机变为鼠笼风力发电机运行。DFIG可通过自身变化器提供无功功率可在一定范围内维持电压稳定,运行较比SCIG稳定。介绍静止无功补偿器(STATCOM),通过STATCOM来稳定端口电压,仿真表明静止同步器可以明显提高风力发电机组的暂态性能。     

电网电压骤降故障下双馈风力发电机建模与控制

双馈感应发电机（DFIG）在变速恒频风力发电中得到广泛应用，对DFIG采用矢量控制可使风电系统实现最大风能追踪和有功、无功解耦调节，从而获得优良的发电运行性能。但在传统的矢量控制方式中，通常认为是无穷大理想电网，忽略了定子励磁电流变化的动态过程，从而得到简化的DFIG数学模型，并以此作为电流内环控制器的设计依据。这种控制器在电网正常的情况下可使系统获得优良的动静态特性，但当电网出现故障时，其控制性能将恶化。为了提高电网电压故障情况下DFIG不间断运行能力，文中以DFIG的精确数学模型为依据，针对传统的2种矢量控制方式的不足，提出了改进的控制方案，并对改进前后电网电压骤降情况下DFIG的动态过程进行了仿真对比，结果表明改进方案可以有效控制转子电流，保护转子励磁变频器，提高DFIG变速恒频风电系统在电网故障下的不间断运行能力，是并网DFIG风力发电机的一种有效、实用的控制策略。     

变速恒频双馈风电机组频率控制策略

传统的变速双馈风电机组解耦控制策略对于系统频率支撑作用微乎其微。文中在分析变速双馈风电机组参与系统频率控制特性的基础上,在传统变速双馈风电机组解耦控制中附加风电机组频率控制单元。控制系统包含频率控制、转速延时恢复、转速保护系统和与常规机组配合等4个功能模块。仿真结果表明,该控制策略不仅对暂态频率偏差具有快速的响应能力,而且能够使转子转速以更快的速度恢复到最佳运行状态,证明了基于变速双馈机组的风电场能够在一定程度上参与系统的频率控制。     

双PWM控制的双馈调速系统在泵站电机上的应用

针对泵站电机低速时负载转矩小、调速范围不大、系统非频繁起停等特点,给出了一个双PWM(Pulse Width Modulation)控制的绕线电机双馈调速系统,整流侧采用电流内环电压外环的双闭环直接电流控制,逆变侧采用转速、磁链双闭环的矢量控制策略。试验结果表明,通过双PWM变流器控制可实现能量的双向流动,该调速系统控制精度高,动态响应迅速,对电网几乎无谐波污染,可实现电机超/低同步无极调速,能有效改善泵站电机的调速性能和实现泵站电机的节能降耗。     

电网电压跌落下DFIG电磁暂态过程及转子侧控制策略研究

以双馈风力发电机(DFIG)作为对象,对转子侧变换器的定子磁链定向矢量控制是基于假设电网电压稳定。而矢量控制下对电网电压波动时控制性能较差。对DFIG在电网电压跌落时的电磁暂态过程进行分析,仿真得出定子电流的波形与频谱分析,在控制策略中引入定子等效励磁电流,从而引入两个补偿量,重新构建控制框图并进行对比仿真分析显示,加入了补偿量的控制策略与矢量控制方法相比,转子侧的故障电流得到了抑制,提高了DFIG在电网电压跌落时的运行能力。     

短路点电气距离对并网风电场低电压穿越效果仿真分析

在DIgSILENT/PowerFactory仿真软件中建立了双馈感应发电机(Double fed induction generator,DFIG)和实际电力系统模型,验证了不同短路点对风电场低电压穿越(low voltage ride through,LVRT)功能的的影响.仿真结果表明:当电网侧发生严重故障时,双馈电机转子侧变频器由于转子绕组过电流而被crow-bar保护短接闭锁,此时双馈风电机组将失去控制用功、无功的能力,风电场的暂态电压稳定能力将影响到电网的安全稳定,短路点与DFIG的电气距离越远,DFIG的LVRT效果越好,即短路点与DFIG的电气距离越远时,DFIG的LVRT相对而言更容易实现,电网的LVRT相对而言更难实现.     

双馈异步风力发电机开关频率恒定的直接功率控制

与矢量控制相比,直接功率控制(DPC)结构简单,应用于风电系统的双馈异步发电机(DFIG)能简化变频器控制结构,提高系统动态性能。在分析DFIG暂态数学模型的基础上推导了内部状态量与控制量之间的关系,提出了分别基于转子磁链、转子电流和电磁转矩的3种DPC策略,并通过引入空间矢量调制(SVM)技术使DPC策略的开关频率保持恒定。这些策略在电网正常情况下能获得优良的静态性能,而在非正常运行状态各自表现出不同的动态特性,能适用于不同的控制目标。理论分析与仿真实验证明,电网正常情况下各定频DPC可有效实现有功、无功功率的解耦控制;电网电压波动时基于转子磁链DPC(RFDPC)可使DFIG快速进入稳定状态,缩短振荡时间;基于转子电流DPC(RCDPC)可抑制转子电流振荡,防止变频器过流;基于电磁转矩DPC(EMTDPC)可消除电磁转矩脉动,减少对机组转轴剪切应力冲击。