基于逆系统的双馈变速恒频发电机组的控制研究

传统的双馈风力发电机组(DFIG)采用矢量控制方法,但其比较依赖电机参数,一旦参数有所变化,将会影响系统控制效果。提出了一种基于逆系统的控制方法,通过逆系统理论,构造其状态方程,得到逆系统控制结构,最后建立双馈风力发电闭环控制系统。通过计算机仿真对所提出的方法进行了验证。仿真结果表明,该控制系统在变速恒频运行和发生电压跌落时,能够控制母线电压稳定,保持单位功率因数,实现有功和无功功率的解耦。证明了该控制方法用在变速恒频风力发电系统中具有较好的控制效果。     

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.     

双馈风力发电中网侧脉宽调制变换器的控制策略

推导双馈风力发电系统中网侧脉宽调制(PWM)变换器的简化模型,在此基础上分析其运行特性,设计网侧PWM变换器的控制方案,在MATLAB/Simulink仿真软件平台下搭建双馈风力发电系统网侧变换器的仿真模型,并对交流侧电感的选取作出分析,建立了基于英飞凌XC2785X单片机的试验平台,仿真与试验结果验证了方案的可行性和正确性.     

双馈感应风力发电系统直接功率综合控制策略

为了提高双馈感应风力发电机（DFIG）控制系统动态响应速度,提出一种基于电网电压定向直接功率控制（DPC）的双馈风力发电运行综合控制策略,实现了与矢量控制相同的无冲击电流并网及有功、无功解耦控制功能,建立了基于直接功率控制的双馈风力发电机空载并网、稳态运行及电网发生故障情况下低电压穿越的控制模型,并在3kW的双馈风力发...     

一种应用于双馈异步风力发电系统高电压穿越的控制策略

文章讨论了电网电压骤升时双馈风电机组网侧和转子侧变流器有功、无功功率的分配原则,给出有功、无功电流的极限表达式,提出一种能有效提供动态无功支持的高电压穿越(high voltage ride-through,HVRT)实现方案。在机组端电压骤升至1.1倍标称值以上时,该方案一方面控制网侧变流器输出与电压骤升幅度相匹配的无功电流,实现母线电压的稳定;另一方面通过优化转子侧变流器有功、无功电流设定,使双馈感应发电机工作在无功支持模式,优先向故障电网输出一定的感性无功功率。仿真和基于东方风电6 MW试验台实验结果表明,该控制方案不仅能确保电网电压骤升期间双馈风电机组的不脱网运行,还能对故障电网提供一定的动态无功支撑,协助电网电压快速恢复,利于其它并网负载的安全运行。     

基于SVO的双馈发电机的建模和仿真研究

为了避免对双馈型异步发电机(DFIG)使用定子磁链定向控制而可能带来的系统不稳定现象,同时也为了验证DFIG的定子电压定向(SVO)的控制性能,对DFIG的定子电压定向进行了研究.首先介绍了定子电压定向相对于定子磁链定向的优点,然后根据DFIG的数学模型,推导得出了定子电压定向控制的表达式,并给出了其控制框图.最后在Matlab/Simulink仿真环境中对该控制算法进行了验证,结果表明定子电压控制能很好地对DFIG进行控制,是一种性能优良的控制方法.     

基于内模控制的变速恒频双馈风力发电系统

变速恒频(VSCF)双馈风力发电系统是复杂的非线性、多变量、强耦合系统。为提高系统性能,设计了基于内模控制(IMC)的VSCF双馈风力发电系统的全新控制方法。IMC结构简单,参数单一,能清楚地表明调节参数和闭环响应及鲁棒性关系,从而兼顾快速性和鲁棒性。应用内模原理分别实现了机侧和网侧控制系统耦合量的不同处理,既保证了发电机与电网间的"柔性连接",又能保证输出直流电压恒定且具有良好的动态响应能力。与传统的矢量控制相比,IMC策略具有很好的快速性和准确性。     

考虑动态电压区间无功支撑的双馈风机连锁故障穿越控制策略

造成大规模风电机组脱网的低高电压连锁故障近年频发,而现有穿越方案多立足于单一电压骤变故障进行暂态分析及策略制定.从对双馈异步风力发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)的暂态冲击和对其无功需求两方面分析低高电压连锁故障的特点,并以最大限度发掘故障期间DFIG的无功支撑能力为出发点...     

双馈式风电场改进的恒电压控制策略

双馈式风电场采用恒电压控制能够为电网提供电压支持,但风速的随机波动使输电线路潮流频繁变化,给控制系统的稳定性带来了挑战,因此本文对恒电压控制进行改进：通过引入等值风速作为前馈控制,对风速扰动进行补偿,抑制电压波动。为减小双馈风电机组内部有功损耗,提出双层无功分配策略：第一层根据各机组无功极限的大小进行分配,第二层以最大限度的减小机组内部有功损耗为目标,在双馈机定子侧和网侧变流器（GSC）之间进行优化分配。通过仿真,验证了该方法能有效抑制由于风速变化导致的电压波动,并且大大减小双馈风电机组内部功率损耗。     

双馈风力发电转子侧控制技术的研究

针对转子侧功率变化频繁和直流母线电压波动剧烈的问题,设计了交流励磁变速恒频双馈风力发电系统的框架结构,进而对背靠背PWM变流器的控制策略进行了研究.建立了转子侧变流器控制模型,设计了基于定子电压定向(SVO)矢量控制的变速恒频双馈风力发电系统方案,构建系统模型并进行了仿真,仿真结果表明控制策略和技术的可行性,系统实现了有功功率、无功功率的解耦控制和最大风能跟踪控制.     

双馈型风电场参与电压无功调节的分层控制方案

针对弱联接风电场并网点电压波动问题,通过对双馈风电机组功率关系分析,以及电机定子、网侧换流器功率极限的推导,在传统的无功控制方案的基础上,提出了一种在电压跌落时机组发出无功以稳定电压的无功控制模式。可以根据电网电压波动情况,选择参与无功控制机组数量,充分发挥双馈风电场的无功能力,减少使用率不高的无功补偿装置的投资。基于PSCAD/EMTDC平台搭建风电场接入电网仿真系统,仿真结果验证了所提控制方案的有效性。     

风电场功率控制策略的研究*

风速的不稳定性和间歇性使得风电机组的输出功率具有随机性和波动性。随着风电场容量的急剧增加,导致电力系统的稳定性和电能质量受到严重影响。文中搭建了双馈风力发电机组的数学模型和控制模型,采用了磁链定向矢量控制技术和电压定向矢量控制技术,针对风电机组的功率调控能力进行了深入研究与分析,提出了双馈风力发电机组的有功和无功控制策略。仿真结果表明该控制策略是合理的、可行的。     

提升无功调节能力的双馈式风力发电机转速变模式控制策略

分散式风电机组接入引起的配电网无功潮流变化易导致配电网出现电压偏差,由于配电网自身无功电压调节能力较弱,及时恢复母线电压到正常水平成为分散式风电机组的重要调节任务。提出一种以暂时牺牲最大风能追踪为代价的双馈式风电机组转速变模式控制策略。首先,以最大限度提高机组无功出力极限作为控制目标,寻求分散式风电机组向电网输送的无功功率最大值与风速、发电机转速间的关系,得到能使机组无功出力达到最大的发电机转速指令值;然后,根据控制目标及其他限制条件确定风电机组内部的无功分配方案;最后,结合传统控制算法制定双馈风力发电机转速变模式控制策略。PSCAD的仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

Integrated DFIG‐based wind turbine model with direct power control

This paper is focused on the model development of doubly fed induction generator (DFIG)‐based wind turbines. The model integrates mechanical and electrical systems. In the mechanical system, the aerodynamic properties are calculated in every section and every angle of attack by using a finite element analysis software, and the dynamic structure analysis is performed by using the Fatigue, Aerodynamics, Structures, and Turbulence (FAST) code. On the other hand, the electrical system includes DFIG modeling, the grid side converter (GSC) with DC bus voltage control, and the rotor side inverter (RSI) with direct power control (DPC). By using the direct power control strategy, the active power, reactive power, and power factor from the DFIG can be controlled to meet the requirements of the grid code. Moreover, the actual measured wind speed data are used in this work to simulate the outputs from the DFIG in order to confirm the feasibility of the wind turbine modeling. According to the simulation results, the proposed model is useful and can provide a reference for further studies about wind turbine technology. © 2015 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

双馈风力发电系统终端滑模控制研究

针对双馈风力发电系统最大风能跟踪与功率解耦问题,采用非线性逆系统方法实现反馈线性化和解耦.考虑建模误差和系统参数变化等影响,利用核岭回归支持向量机(SVM)方法来辨识逆系统,并在线调整自适应参数,对解耦后的双馈发电机系统设计终端滑模控制器.分析结果表明,系统状态实现了有限时间收敛,具有较好的动态特性,且有功功率和无功功率实现了解耦控制.仿真结果验证了该方法对双馈风力发电系统控制的可行性和有效性.     

含STATCOM的双馈电机风电场无功电压协调控制策略

为增强风电场并网点电压稳定性,提出了变速恒频双馈风电场与动态无功补偿装置STATCOM间的无功电压协调控制策略。电网故障导致风电并网点不同深度的电压跌落时,根据双馈风机Crowbar保护投切状态,对DFIG风电机组转子侧及网侧变流器与STATCOM进行无功功率分配,协调控制促进风电场LVRT期间风电并网点电压的快速恢复。最后,在DIg SILENT/Power Factory仿真软件中建立了风电场和STATCOM控制模型,通过仿真验证该控制策略的有效性。     

风电自动发电控制策略可行性分析

为应对大规模风电并网运行带来的诸多不利因素,在传统水、火电机组有功控制技术的基础上,综合风电运行特点,研究分析了计划曲线跟踪、限时段控制等多种风电有功控制策略,并且成功实现了宁夏首次风电联网有功闭环控制。研究结果表明：风电有功控制策略有较强的可行性,能够为电网接纳大规模风电运行提供关键技术支撑。     

基于功率给定的双馈风力发电最大风能捕获策略

在综合分析风力机运行特性和双馈发电机功率关系基础上,推导了风力机功率与定子端有功功率的数学关系,构建了转速-定子端功率曲线,系统以定子端有功功率为控制量,通过功率闭环控制,利用功率平衡关系自动捕获最大风能点。定子端参考功率以发电机角速度为输入信息,根据电机角速度变化实时计算最佳功率,是一种无需检测风速且算法较为简单可靠的最大风能捕获方法。为对定子端功率进行实时控制,将矢量控制技术用于发电机定子有功、无功解耦控制,并对转子电流进行基于前馈算法的线性化解耦控制,实现了电机的功率解耦。系统仿真与实验结果验证了该方案的可靠性与可行性。     

提高双馈风电机组动态无功协调控制能力的实验研究

随着风电场规模不断增加,风电机组并网对电网的影响逐渐增大,故充分挖掘风电机组的无功电压调节能力和提高机组的无功响应速度对增强电力系统的电压稳定性具有重要作用。定量分析了蒙西电网某风电场单台双馈感应风力发电机(Doubly Fed Induction Generator, DFIG)的无功电压调节能力及限制因素,根据其单台机组的无功调节机理制定动态无功补偿协调控制策略。若系统无功需求超过DFIG无功出力极限时,在保证机组最大发电效益的基础上,提出基于无功差值的双馈感应风力发电机组有功附加控制。并且通过改进的遗传控制算法辨识得到附加控制器参数,该控制在降低机组最小出力的同时确保提高机组无功出力极限,进而满足系统无功需求。最后通过实验验证了所提出的双馈风电机组动态无功协调控制的可行性和准确性,增强了机组的电压稳定能力。     

变步长爬山法在双馈风力发电系统最大风能跟踪控制中的应用

变步长爬山法能不依赖风速检测或风机功率—转速特性曲线而实现风力发电系统的最大风能跟踪,具有良好的应用前景。首先根据风机运行特性给出了直流机模拟风机方案,详细论述了变步长爬山法的原理及在双馈风力发电系统中的实现方法。然后将该方法应用于基于定子电压定向的双馈发电机矢量控制策略中,搭建了带直流机模拟风机的双馈风力发电系统实验平台。实验结果验证了在风速变化的情况下系统能自动搜索达到对应风速的最佳转速,实现风机最大风能捕获,并具有对快变风速的响应能力,验证了控制方案的正确性和可行性。