基于逆系统方法的双馈风力发电系统内模控制

针对双馈风力发电系统采用的基于近似线性化模型的分离控制方法存在系统动态性能差、抗扰能力弱等缺点,从电力电子装置与电机系统集成的角度,建立了双馈风力发电系统的统一模型,应用逆系统原理将双馈风力发电系统进行精确线性化,运用内模控制理论对其进行综合,提出了双馈风力发电系统的逆系统内模控制策略,实现了系统的非线性解耦控制。仿真结果表明,该控制策略不仅提高了系统的鲁棒性,还加快了系统的响应速度,使系统具有良好的稳态和动态性能。     

兆瓦级双馈风力发电系统的有功和无功控制研究

双馈发电机的有功(P)、无功功率(Q)的解耦控制是变速恒频(VSCF)风力发电系统的关键技术.本文阐述了变速恒频风力发电系统的工作原理,在分析双馈感应电机的动态数学模型以及定子磁链定向矢量控制的基础上,介绍了一种有效的有功、无功功率解耦控制方法.Matlab仿真结果表明该控制方案能够很好地实现双馈电机的有功、无功功率的解耦控制,验证了该控制策略的正确性.     

双级矩阵变换器励磁双馈风力发电系统比例谐振控制

双级矩阵变换器(two stage matrix converter,TSMC)存在中间直流环节,但不包含大容量直流环节储能电容。鉴于此,引入TSMC作为双馈风力发电系统的励磁电源,建立了基于定子磁链定向的双馈风力发电控制系统。同时,结合比例谐振(proportional resonant,PR)控制器的特性,设计了转子侧变换器PR控制策略。研究发现:该方法通过将矢量控制策略下的有功电流和无功电流分量转换到静止坐标系下进行调节,能实现双馈发电机有功、无功功率的独立调节;与采用PI控制器的矢量控制相比,该控制策略无需多次坐标变换,简化了控制算法;控制模型不存在耦合项和前馈补偿项,提高了系统的鲁棒性;采用该控制系统能够改善系统输出电流质量。仿真与实验结果表明TSMC励磁双馈风力发电系统的PR控制具有良好的动、静态性能。     

电网不平衡下基于内模观测器和无源控制器的DFIG网侧变换器控制方法研究

为了解决电网电压不平衡对双馈异步发电机(DFIG)系统运行造成损害以及达到消除DFIG网侧有功与无功的2倍频谐波、网侧电流的负序分量3种不同控制目标,提出了一种基于内模观测器和无源控制的DFIG网侧变换器(GSC)控制方法。首先,基于端口受控的耗散哈密顿(PCHD)模型,采用互联和阻尼分配无源性控制(IDA-PBC)方法,设计出了GSC无源控制器。然后,针对控制器中电流环存在参数摄动、干扰等不确定因素,在无源控制基础上加入了基于内模控制(IMC)的状态观测器,而观测器参数由极点配置方法优化,实现了对电流的补偿控制,使得电流稳态波动变小。最后,Matlab/Simulink软件仿真和硬件实验的结果均表明,所提的内环采用无源和内模的协调控制、外环采用PI控制策略较传统的双闭环PI控制方法,具有参数易调节、动态响应速度快、鲁棒性强等优点。     

双馈风力发电机组网侧变换器电压空间矢量电流滞环控制

利用电压空间矢量滞环电流控制(VSM-HCC)和变速PI电压控制,实现了变速恒频(VSCF)双馈风力发电机组网侧变换器功率双向流动和直流侧电压稳定的控制目的。电压空间矢量调制方法的引入,降低了变换器的开关频率,同时也保留了滞环控制响应快、简单及鲁棒性好等优点。通过增加负载电流前馈补偿环节,提高了系统的响应速度,有效抑制了直流侧电压的波动。仿真验证了该控制策略比传统的双闭环PI控制对外部扰动有更好的自适应能力和良好的动态性能,并示出与VSCF双馈风力发电机组进行联调仿真的结果。     

双馈风力发电转子侧PWM变换器功率控制策略

根据双馈感应电机(DFIG)的数学模型,详细论述了双馈风力发电系统功率控制原理,分析了转子侧PWM变换器对定子输出功率的控制作用。转子侧PWM变换器采用按定子电压定向矢量控制策略,在实现定子输出有功、无功功率解耦控制的同时也能平滑地调节定子侧功率因数。MATLAB软件的仿真结果和所搭建双馈风力发电系统试验平台的试验结果均验证了控制方案的正确性和可行性。     

双馈风力发电系统机侧直接功率控制

为提高双馈风力发电系统动态响应能力,将直接功率控制(DPC)技术应用到双馈风力发电系统机侧变换器及双馈风力发电机(DFIG)控制中。根据DFIG的动态数学模型,推导和分析了DFIG转子侧交换器电压矢量对定子输出有功和无功功率变化的影响,提出了一种开关频率恒定的空间矢量脉宽调制(SVPWM)-DPC策略。该控制策略将SVPWM技术与DPC相结合,实现DFIG有功和无功功率的解耦控制与功率因数任意可调,具有良好的动、静态特性。最后,对所提方案进行仿真分析和实验验证,仿真和实验结果验证了所提方案的可行性和正确性。     

基于无源性的双馈感应风力发电系统自适应滑模控制方法

根据交流励磁变速恒频(VSCF)风力发电系统的运行原理,从能量平衡关系出发,利用非线性控制理论,提出了双馈感应风力发电机无源性滑模控制方法。基于双馈感应电机Euler-Lagrange系统模型,设计本质上是非线性反馈的无源性滑模控制策略,实现负载转矩时变未知情形下磁链、转速的渐近跟踪控制。针对实际运行时风力发电系统参数具有不确定性的问题,将无源性滑模控制方法与自适应策略相结合,不仅可实现电机参数摄动时期望电流轨迹的准确跟踪,并可有效抑制由定、转子电阻变化引起的跟踪误差。该方法从能量角度分析风力发电控制系统,确定不必抵消的"无功力",设计全局定义的控制律,具有形式简单、无奇异点、鲁棒性好的特点。基于dSPACE的实验结果证明了该控制策略的有效性。     

VSCF双馈风力发电最大功率跟踪控制

为充分有效地利用风能,分析了风力机最大风能捕获机理和双馈电机数学模型,研究了定子电压定向下的功率外环及电流内环双闭环最大功率跟踪及变速恒频(VSCF)控制策略。在风速阶跃变化下,搭建了10 kW可实时监控式双馈风力发电实验平台,并进行了实验验证。实验结果表明该控制策略能快速准确控制风力发电系统进行最大功率跟踪及VSCF控制。     

基于PSCAD的双馈式风力发电系统柔性并网研究

双馈式风电机组已成为风电领域应用最为广泛的一种主流机型。推导了双馈电机在发电机惯例下的动态数学模型,用内模控制实现双馈电机转子电流内环和转速外环的控制,提出了基于内模控制的柔性并网运行控制策略,应用PSCAD／EMTDC建立了完备的2MW并网运行双馈式风力发电系统仿真模型,对风速突变时系统柔性并网响应特性进行了细致的仿...