基于变流器网侧电流的双馈风力发电机转子绕组故障诊断

双馈风力发电机转子绕组状态监测与故障诊断技术能够及时发现并诊断转子绕组故障,有效地降低风电场的运行和维护费用。首先根据双馈风力发电机的数学模型和转子绕组故障模拟方法在电力系统电磁暂态仿真软件(PSCAD)环境中建立转子绕组的故障模型,通过仿真分析出变流器网侧电流的故障特征频率;然后搭建双馈风力发电机的故障实验平台,并对不同运行状态和不同故障程度下的录波数据进行频谱分析,由此验证转子绕组故障时变流器网侧电流的特征频率,且当故障严重程度加剧时,故障特征频率的幅值会增大。     

双馈电机转子绕组匝间短路电磁力计算

转子绕组匝间短路是双馈风力发电机的故障之一。基于有限元法对双馈电机建模,计算电磁力,对转子绕组匝间短路进行深入研究。分析发电机的电磁场,垂直和水平方向电磁力变化,以及径向电磁力波和切向电磁力波空间分布,探究了双馈式风力发电机发生转子绕组匝间短路故障时的径向电磁力波谐波含量的变化规律。     

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。     

基于磁链追踪的双馈风力发电系统低电压穿越控制

根据当今世界对风能转换系统提出的必须具有低电压穿越能力的要求,研究了电网跌落对双馈风力发电机的影响。在电网跌落时双馈风力发电机运行特点的基础上,分析并提出了一种基于磁链追踪的双馈风力发电系统低电压穿越控制策略,有效地抑制了双馈风力发电机定、转子过电流,保证了变流器的安全运行,实现了双馈风力发电机在电网跌落时的低电压穿越。依据理论分析,建立了双馈风力发电机磁链追踪控制模型,并通过MATLAB/SIMULINK平台进行仿真研究,仿真结果证实了所提控制策略的可行性和有效性。     

电网对称故障时双馈感应发电机低电压穿越控制

分析电网对称故障时,双馈感应风力发电机定子磁链变化过程、导致定转子过电流的原因、电网故障发生具体时刻及故障程度对双馈感应发电机定转子的影响,提出一种双馈感应风力发电机转子侧变换器低电压穿越控制策略,改善了双馈感应发电机在电网故障时定、转子过电流的情况,实现了双馈感应发电机在电网对称故障时的低电压穿越.在理论分析基础上,建立双馈感应发电机转子侧变换器低电压穿越控制模型和3 kW双馈感应发电机励磁变换器低电压穿越控制实验系统.实验结果表明,所提出的双馈感应发电机低电压穿越控制策略动态响应快、方法行之有效.     

电网电压骤升故障下双馈风力发电机变阻尼控制策略

双馈风力发电机在电网电压跌落情况下的不间断运行已成为当前研究热点,而电网电压骤升对双馈风力发电系统的运行也构成了威胁。为研究双馈风力发电机的高电压穿越特性及其控制策略,分析了电网电压骤升激起的双馈感应发电机的电磁过渡过程。针对不同转速和电网电压骤升幅度对系统的影响,提出一种基于变阻尼的转子励磁控制策略,减小了故障情况下...     

新型高压内双馈风力发电机及其电磁特性研究EI北大核心CSCD

为满足兆瓦级风力发电机组的高压大容量需求,文中提出一种新型高压内双馈风力发电机,定子上有两套绕组,主绕组输出高电压到电网,辅助绕组输出的低电压为转子变流器的输入电压。阐述了该发电机的结构、工作原理、励磁启动方式,采用有限元方法对发电机的电磁性能进行了仿真与分析,并进行了样机试验。仿真结果与样机试验结果表明:在不同风速情况下,高压内双馈风力发电机辅助绕组端可为变流器提供稳定的低压电源,并且定子端可获得频率稳定的电压输出,满足了双馈风力发电机的高压和大容量要求。     

双馈型风力发电机的谐波抑制

由于双馈风力发电机的转子回路采用大功率交直交变流装置,在运行时,它将产生大量谐波电流。为降低谐波对电网的污染,双馈型风力发电机采用多种谐波抑制措施,有效抑制了谐波对电能质量的影响。     

基于电网虚拟磁链的变速恒频风力发电机柔性并网技术

利用双馈风力发电机与电网的"柔性连接"特性,基于合理的转子侧交流励磁控制可实现发电机柔性并网.在推导双馈风力发电机空载数学模型基础上,提出了电网虚拟磁链的概念,给出了柔性并网中双PWM励磁变换器的控制方法:基于电网虚拟磁链定向的机侧变换器矢量控制策略和基于电网电压定向网侧变换器矢量控制策略.设计了具有初始磁链估计、不需电压传感器的虚拟电网磁链观测器,该观测器实现简单,精度较高.实验研究表明,柔性并网技术安全稳定,电流冲击小,满足双馈风力发电机的变速恒频运行需要.     

2.5MW双馈绕线型三相异步风力发电机的研制和开发

双馈绕线型异步风力发电机是通过调节转子绕组的频率、相位、幅值和相序来实现对发电机变速恒频控制,一般采用"交-交"、"交-直-交"或"矩阵式"双向变频器对转子功率加以双向控制。本文介绍了2.5 MW双馈绕线型三相异步风力发电机的运行原理、基本参数、总体结构,以及双馈绕线型异步发电机、半直驱和直驱同步发电机各自特点,为我国大型双馈绕线型异步风力发电机全面国产化铺平道路。     

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。     

面向LCC中压直流接入的双馈风力发电系统宽频率范围控制

针对单机独立运行的双馈风力发电系统,提出一种面向中压直流接入的宽频率范围控制策略。与传统的电网换相换流器(LCC)直流接入不同的是,通过对双馈风力发电机转子侧换流器与LCC的协调控制,使得定子频率随着风速变化在一个较宽范围内变化,与此同时保持定子磁链不变,从而实现双馈风力发电机的高效运行。对单台1.5 MW双馈风力发电机组宽频率范围控制策略进行了仿真,结果表明从切入风速到额定风速的最大风能追踪区域,均可实现宽频率范围控制,且全风速范围内效率均有所提高。     

定子Crowbar电路模式切换的双馈风力发电机组低电压穿越控制策略

针对转子Crowbar电路的双馈风力发电机组低电压穿越需要闭锁变流器控制脉冲、直流母线电压波动无法较好地抑制,提出了一种定子Crowbar电路模式切换的双馈风电机组低电压穿越控制方案。电网发生故障时,定子Crowbar电路接入系统,双馈风电机组切换至感应发电机组模式下,转子侧变流器采用转子功率外环控制,网侧变流器采用功率协调控制方案,将机侧功率当作前馈量引入到网侧变流器控制策略中并向电网注入无功功率。仿真分析表明,所提控制方案在确保实现双馈风电机组低电压穿越的同时,能够有效地降低转子暂态电流、稳定直流母线电压,并向电网提供无功功率。     

基于双同步坐标的无刷双馈风力发电系统的最大风能追踪控制

建立了包含风力机、齿轮变速箱和无刷双馈电机的无刷双馈风力发电系统整体模型。从转子在参考坐标下的d-q模型出发,研究了基于双同步坐标的无刷双馈电机的数学模型。根据无刷双馈电机的特性,采用磁链定向的矢量变换控制技术设计了一种新型功率控制系统。该系统通过控制发电机的控制绕组进行交流励磁,进而实现变速恒频发电机的有功、无功解耦控制,并最终实现了捕获最大风能的高效性和有效性。     

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.     

无刷双馈风力发电系统的转速自抗扰控制

针对变速、恒频风力发电系统具有非线性、强耦合的特点,结合无刷双馈电机的结构特点及基本理论,导出其在发电状态下的转子速由轴电压、电流方程式,并以此为基础构建了无刷双馈发电机（brushlessdoubly—fedgenerator,BDFG）在双同步坐标系下的数学模型。对控制绕组子系统对应的转子磁链进行观测,引入自抗扰控制（active—disturbancerejectioncontrol,ADRC）策略实现转速解耦控制,使发电机转速跟踪风速变化,获得最佳叶尖速比;调节控制绕组频率,在低风速下可达到最大风能跟踪控制和变速恒频发电的目的。仿真结果表明：磁链观测器能较准确估计控制绕组子系统对应的转子磁链,ADRC受系统参数变化的影响较小,具有较强的鲁棒性和适应性,改善了系统的控制品质,验证了控制策略的可行性。     

基于双馈机组的风电场潮流计算模型研究

在目前常用的双馈机潮流计算模型基础上,根据双馈电机有功特性,提出了双馈机在恒功率因数运行方式下的两种简化潮流计算模型。其一是在计算转子侧有功时忽略定、转子绕组损耗,另一简化模型则直接将双馈风电机组看成能处理成PQ节点的传统发电机参与潮流计算,这使得潮流计算过程大为简化。此外,在风电场等效环节计及了风电场内部变压器的损耗。最后在一含风电场的系统中对此模型进行了验证,结果表明简化计算模型是合理可行的。     

增量式编码器在双馈风力发电系统中的应用

在双馈风力发电系统中,转子速度和位置的精确检测对实现高性能电机控制非常重要.使用一种增量式旋转编码器,测量双馈发电机的转速和转子位置,介绍了基于DSP的转速和转子位置测量方法流程.实验结果表明,经过初始安装角度的校正,这种增量式编码器能够准确测量电机的转速和转子位置,没有积累误差,可用于双馈风电实验系统.     

双馈风力发电机变换器的控制方法研究

本文主要研究了双馈感应电机(DFIG)的网侧和转子侧变换器的控制方法。双馈感应电机中转子侧变换器采用定子磁链定向矢量控制技术,实现了风能的最大跟踪以及有功功率和无功功率的解耦控制。网侧变换器采用电网电压定向矢量控制技术,控制了直流母线电压的恒定以及调节了网侧的功率因素。采用PSCAD/EMTDC电力系统仿真软件,构建了包括风速模型、风力机模型、变速恒频双馈电机、定子侧和转子侧变换器在内的双馈风力发电机仿真模型。仿真实验结果表明,所提方法是有效、合理的。