基于全模糊控制器的交流励磁发电机励磁控制系统研究

交流励磁发电机具有超越传统同步发电机和异步发电机的优良特性，在风力发电、抽水蓄能等变速恒频发电领域有着广泛研究和应用。该文利用模糊控制技术自适应能力强、鲁棒性好等优点提出了一种不依赖于交流励磁发电机精确数学模型的励磁控制方案，建立并详细分析了交流励磁发电机的全模糊解耦励磁控制模型。设计了全模糊励磁控制器并建立了双PWM变换器励磁的交流励磁发电机实验系统。实验结果展现了该文所提的智能模糊励磁控制策略具有优良的动静态控制性能，在提高交流励磁发电系统的参数自适应能力和鲁棒性等方面具有重要的实用意义。     

基于多环调压控制的混合励磁航空变频交流发电系统

变频交流发电系统在航空电源上越来越受到重视。发电机转速的变化带来了发电机参数的变化,对发电机调节技术带来了挑战,现有的适合恒频发电系统的调压技术不能满足变频发电系统的需要。本文将发电机电压、励磁电流、发电机频率和负载电流四个量作为反馈量,构成多环反馈,用于新型的混合励磁无刷交流发电系统中,分析了混合励磁无刷交流发电机的特性。对发电系统进行了变频调压实验,实验结果表明,设计的发电机调压器减小了动态调节时间,适合于变频交流发电系统。     

新型混合励磁发电系统用无刷励磁机电磁性能分析

本文提出了新型混合励磁发电系统,它由混合励磁发电机、无刷励磁机和旋转整流器构成,其中混合励磁发电机转子由结构上独立的两部分——永磁体和电励磁组成,定子铁心沿轴向分为三段:永磁部分定子铁心、电励磁部分定子铁心以及中间部分定子铁心,其中中间部分定子铁心采用非导磁材料。新型混合励磁系统具有永磁电机高效、高功率密度的优点。本文仅针对新型混合励磁发电系统中的无刷励磁机进行分析,无刷励磁机结构与绕线式异步电机结构相似,定、转子均采用三相绕组,无刷励磁机的转子与混合励磁发电机转子同轴,转子绕组经固定在同发电机转轴上的二极管整流将交流变为直流,供给混合励磁发电机励磁。同时本文采用电磁场有限元法对无刷励磁运行机理和电磁性能进行分析,其中包括供电电源类型、定子电流特性和转矩特性等。本研究成果对掌握无刷励磁机运行特性具有重要作用。     

交流励磁发电机的非线性最优励磁控制

本文将状态反馈线性化的思路应用于交流励磁发电机的励磁控制系统中,得出一套新型实用的交流励磁发电机非线性励磁控制规律.利用该模型通过最优励磁策略对单机无穷大系统进行仿真研究.仿真结果表明,所设计的控制方式能有效地提高系统的动态稳定性和暂态稳定性.     

电励磁双凸极发电机励磁故障容错控制策略

在一些高可靠性场合中,发电机系统的可靠性技术研究非常关键,容错控制可以有效提高发电机系统的可靠性。电励磁双凸极发电机(doubly salient electro-magnetic generator,DSEG)是一种高可靠性的新型无刷直流发电机,针对这种电机一些故障类型的容错控制已有一些研究成果,但对其励磁故障容错控制却鲜见报道。介绍DSEG发电系统,并在此基础上分析了发电系统的励磁故障。分析发电系统在励磁故障下实现容错发电的基本原理与容错型功率变换器的选取原则。针对DSEG发电系统的励磁故障,提出一种基于四桥臂变换器的新型六拍容错发电控制方法,可以使DSEG在失去励磁绕组电流的情况下容错运行。构建容错发电系统实验平台并进行实验,验证了所提方法的可行性。     

交流励磁发电机励磁控制系统实验研究

基于定子电压定向的交流励磁发电机解耦励磁控制策略,采用具有优良输入、输出特性的双PWM变换器,采用高速数字信号处理器TMS320F2812设计实现了交流励磁发电机励磁控制系统。其转子侧变换器采用功率、电流的双闭环解耦励磁控制策略,网侧变换器采用电压、电流的双闭环控制策略。控制系统可实现交流励磁发电机有功、无功功率的解耦控制以及交流励磁变速恒频发电运行,实验结果验证了控制系统的可行性。     

基于MATLAB的车载发电励磁系统研究

励磁系统是发电机的核心部分,一般由励磁功率单元和励磁调节器(AVR)组成。励磁系统性能的高低直接影响着发电质量和系统运行的可靠性稳定性。车载发电机有着转速变化剧烈的特点,利用交流励磁机转速变化范围宽,过载能力强的优良特性,可为我军大功率特装设备提供稳定可靠的制式电能。利用MATLAB/Simulink可视化的仿真环境对交流发电机励磁系统进行了设计。实验证明所设计系统对负载变化和系统干扰有着良好的调节能力。     

基于逆系统内模算法的交流励磁发电机

在建立交流励磁发电机空间状态方程的基础上,运用逆系统方法将交流励磁发电机精确线性化成有功功率和无功功率两个一阶线性子系统,并运用内模控制算法对其进行优化以提高系统的稳定性。提出了交流励磁发电机的基于逆系统内模控制策略,并进行了仿真实验。仿真结果表明,该方法能够实现对发电输出功率的解耦控制,并具有更高的控制精确度和稳定性。     

旋转整流器无刷同步发电机起动交流励磁仿真分析

旋转整流器式无刷同步电机具有功率因数可调、效率高等优点，在航空电源系统中得到广泛的应用。为了适应未来飞机电源系统发展的要求，航空发电机需要具有起动/发电双功能。本文给出无刷同步电机的新型单相交流励磁方案，在励磁机直流励磁绕组通入单相交流电，在气隙中建立脉振磁场，使励磁机转子电枢绕组中产生感应电势，经过旋转整流器整流，为主发电机提供励磁电流，解决零速下主发电机励磁问题。文中建立了考虑励磁机铁损耗的仿真模型，并运用仿真手段详细地分析励磁机的单相交流励磁的频率和幅值对主发电机励磁电流幅值的影响，最后给出发电机起动过程中，励磁机单相交流励磁的控制规律。     

无刷交流发电机励磁系统分析

励磁系统是无刷交流同步发电机的重要组成部分,对发电机的各项性能具有重要影响。目前,可控相复励励磁、三次谐波励磁和永磁副励磁机励磁三种励磁方式应用广泛。通过将发电机励磁系统结构图与原理图相结合的方法,对三种励磁方式的结构组成与工作原理进行了详细阐述和定性分析,梳理归纳了各自系统的优缺点,得出了三种励磁方式各自所适用的发电领域。     

电网短路故障时交流励磁风力发电机不脱网运行的励磁控制策略

提出一种电网短路故障时保持交流励磁风力发电机不脱网运行的新型励磁控制策略。分析了电网短路故障时交流励磁发电机的暂态物理过程和转子过电流的原因。改进控制方案从限制电网故障时定子工频过电流的角度出发,有效限制了由定子电流工频分量引起的转子电流交流分量,同时利用发电机定子电阻对定子磁链暂态直流分量进行灭磁,实现了故障时避免转子出现过电流的目的。建立了2 MW商用交流励磁风力发电系统仿真模型,在电网对称故障和非对称故障条件下,对"crowbar protection"方案和该文所提方案进行了仿真对比研究。仿真结果验证了该文所提改进方案的有效性,实现了电网故障期间发电机转子励磁变频器的安全运行,提高了交流励磁风力发电系统在电网故障时的不间断运行能力。     

直驱永磁同步风力发电机的最佳风能跟踪控制

与双馈交流励磁风力发电系统相比,直驱永磁同步风力发电系统具有结构简单、发电效率及运行可靠性高等优点。文章采用双脉宽调制(pulse-width modulation,PWM)变换器作为直驱永磁同步发电机的并网电路,根据风力机和发电机的运行特性提出了一种基于最佳功率给定的发电机最大风能跟踪控制策略。建立了基于双PWM变换器的直驱永磁同步风力发电实验系统,实验结果验证了所提出控制策略的正确性。该发电系统可实现最大风能跟踪控制、并网有功和无功功率独立控制以及变速恒频发电运行。     

交流励磁发电机系统的动态性能分析

本文建立了非理想交流励磁发电机的数学模型。采用多回路的分析方法，对建立在相坐标下的交流励磁发电机的动态性能进行了分析。采用定子磁场定向的控制方法，实现了有功、无功的解耦控制。     

基于电压闭环的双馈风力发电软切入控制

传统的风力发电并网技术在并网瞬间会产生很大的冲击电流,严重威胁发电机及电力系统的安全.为研究空载并网技术,设计了一套30 kW变速恒频双馈异步风力发电机励磁控制实验系统.根据交流励磁变速恒频风力发电的运行特性,采用背靠背变流器作为双馈异步发电机(DFIG)的励磁源.分析了基于旋转坐标系统下的DFIG的数学模型,采用定子...     

交-交变频交流励磁发电机仿真与谐波分析

交流励磁发电机的谐波影响电能质量、网损和发电机自身效率,但常见模型较为粗略,仿真结果不能真实反映交流励磁发电机的谐波状况。为提高交流励磁发电机的仿真精度,真实反映其谐波状况,研究谐波抑制措施,构建了基于Matlab Simulink元件模型和电力系统工具箱元件模型的交-交变频交流励磁发电机的整体仿真模型及滤波器模型,采用该模型对交-交变频交流励磁发电机系统进行了仿真、谐波分析和谐波抑制研究。结果表明,采用基于Matlab 电力系统工具箱相关模块搭建的交-交变频器能够更加真实地反映实际电路的工作情况;在交流励磁发电机转子侧和定子侧加装滤波器具有很好的滤波效果。     

变速恒频风力发电机用交流励磁电源的研究

变速恒频风力发电系统追踪最大风能过程中,双馈发电机将在同步速上下运行,这就要求交流励磁电源应有良好的输入、输出特性和能量双向流动的能力.在分析了其他变频器的局限性后,指出了双PWM变频器是交流励磁的最佳电源方案,详细地讨论了电压型双PWM变频器的工作原理与控制策略.实验结果表明,这种变频器可以很好地满足交流励磁发电机变速恒频运行的要求.     

交流励磁变速恒频风电系统运行研究

随着风电机组单机容量的不断增大,采用变桨距风力机实现最大风能捕获和利用的变速恒频发电已成为当前风电技术的研究热点.文中从理论到实践全面讨论了双馈发电机交流励磁变速恒频的发电原理、对交流励磁变频器的要求,以及为追踪最大风能捕获、实现发电机有功、无功功率独立调节和变速恒频下空载并网控制的定子磁场定向矢量控制策略.实验风电机组的空载、并网、同步速上、下的发电运行全面验证了所提出的交流励磁变速恒频关键风电技术的正确性,为大型风力机组的工程实现奠定了一定的理论及技术基础.     

A study of AC link and DC link method for wind power generation connected to electric power system

In this paper, grid‐connection of wind power generators was evaluated from the viewpoint of frequency fluctuation. Wind power generation is a power generation method that depends on natural energy, and there is some concern that it may exert a negative influence on electric power quality. As a result, it is necessary to maintain high electric power quality when wind power generation is connected to the grid. The AC link method, the AC‐DC link method, and the DC link method are alternatives for grid connection of wind power generators. The model system was constructed with the use of a synchronous generator and an induction generator as wind power generator, and verification experiments were performed. Verification experiments using the various grid‐connection methods for each generator were conducted. The steadiest frequency characteristic was obtained in the DC link method. In particular, the stability level was highest in the wind power generation system using the DC link method with a wound‐rotor induction generator. Generally, induction generators are grid‐connected by the AC link method. Therefore, grid‐connection of induction generators by the DC link method appears effective from the viewpoint of frequency fluctuation. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 178(3): 21–30, 2012; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.21196