双馈风力发电机变流器控制系统设计优化仿真研究

本文利用matlab-simulink建立了双馈风力发电机变流器仿真模型,优化设计了机侧网侧的控制系统。通过实例仿真模拟了变流器预充电、网侧变流器调制、机侧变流器调制、控制发电机与电网同步以及并网发电的整个运行过程,验证了变流器控制系统设计的正确性与合理性。     

双馈异步风电机组机侧转速控制器的设计与仿真研究

双馈异步风力发电机组(DFIG)机侧(即转子侧)变流器作为其电控系统的核心控制部件,主要负责双馈感应电机的转速控制和发电机无功调节任务,但由于其具有非线性、强耦合等复杂特性,导致变流器的控制器设计十分困难。针对上述情况,提供一种DFIG转子侧变流器控制策略设计方法和控制参数优化方法,可通过调节转子侧电流大小实现双馈感应电机转速、无功的无静差调节;并以1.5 MW DFIG实际参数为模型,利用Simulink仿真软件对该控制策略进行仿真验证。研究结果表明：利用PI控制器可实现DFIG转速-转矩控制,发电机转子侧电流理论上可实现无静差跟踪。     

基于多新息随机梯度算法的网侧变流器参数辨识方法研究

永磁直驱风力发电机(D-PMSG)通过双PWM全功率变流器实现和电网的连接,但在其运行过程中,网侧变流器的参数变化会对其控制性能造成影响,精确辨识网侧变流器参数对于提升发电系统控制性能具有重要意义。文章基于网侧变流器在d-q轴的动态方程,构建了网侧变流器的回归模型,设计了网侧变流器电气参数的带收敛因子的多新息遗忘随机梯度辨识算法,实现网侧变流器的电气参数辨识,并通过仿真实验验证了算法的有效性。     

DFIG三相四开关网侧变流器预测功率控制策略

针对双馈感应发电机（DFIG）网侧变流器（GSC）采用三相四开关拓扑时的运行控制问题,设计了一种新型预测功率控制器。新型控制方案中采用了三个电压矢量来确保GSC开关频率保持恒定,同时使GSC有功和无功功率纹波最小化。同时,控制器可计算出补偿功率以消除直流侧中点电位波动,无需使用低通滤波器。利用DFIG测试平台开展了实验,结果表明新型预测控制能有效抑制直流母线电压失衡,并具有快速动态响应特性,且GSC电流总谐波失真较低。     

考虑低电压穿越影响的双馈感应 发电机谐波电流特性

双馈感应发电机（DFIG）作为当前应用最广泛的风力发电机,其特殊的结构使其故障运行特性十分复杂,尤其在低电压穿越（LVRT）运行状态下,已对电网安全运行和保护控制的顺利实施造成一系列影响。目前对DFIG的短路电流特性已有大量研究,但是针对定转子电流谐波特性的研究还鲜有报道。考虑LVRT的影响,对电网不对称故障情况下DFIG定、转子谐波电流的特性进行研究。从电磁暂态过程的角度详细推导了Crowbar动作后的DFIG定子谐波电流的解析表达式;在Crowbar未动作时,从转子侧变流器影响机理出发,研究了由变流器控制引起的定、转子谐波电流的产生机理。所得结论通过仿真进行了验证     

基于安全电压的双馈风电机组高电压穿越判别方法

基于双馈风电机组的动态无功支持能力,在电网电压骤升时协调控制网侧变流器和发电机定子输出的无功功率,维持直流侧母线电压的安全稳定运行。根据DFIG直流侧电容的高电压穿越安全要求,定义了电网电压骤升时双馈风力发电机组接入电压的安全电压。然后基于安全电压给出了DFIG在电网电压骤升时能否实现高电压穿越的判断依据,并给出了其高电压穿越时的无功协调输出策略。仿真结果验证了所提的方法。     

Crowbar优化控制策略下的双馈风机无功调节能力研究

在分析双馈风机(DFIG)无功调节原理的基础上,根据最新的低电压穿越要求,建立优化的Crowbar控制策略,进而提出在电网严重故障期间内,Crowbar投入时由网侧变流器充当STATCOM为电网提供无功,Crowbar退出时无功输出继续由转子侧变流器励磁调节控制,推导出DFIG网侧及定子输出无功功率极限的表达式,结合优化的Crowbar控制策略研究DFIG的无功调节能力,最后利用RTDS平台进行仿真验证。结果表明,DFIG的无功调节能力与理论分析一致,在电网故障期间,应用此控制策略的DFIG可连续提供最大无功支持,且能帮助恢复电网电压。     

双馈感应发电机风电机组的动态模型构建

双馈感应发电机(DFIG)动态模型用于反映发生扰动时风电机组的动态特性变化,是研究DFIG并网稳定性的重要基础。通过建立DFIG风机的空气动力学模型、桨距角控制模型、发电机模型、轴系模型、变流器及其控制模型在内的动态模型,分析了各部分模型的控制机理,并且给出了各部分的控制框图,在PSCAD中对DFIG并网模型进行了仿真研究,证实了DFIG动态模型是正确可信的。     

用于提高发电机-变流器组出口电压的新型风电变流器及其特性分析北大核心CSCD

文章提出一种新型中低压混合拓扑的风电变流器,该变流器机侧采用两电平变流器级联,网侧采用三电平变流器,提高了网侧变流器电压等级,减少了电缆的数量。首先对新型风电变流器的电压特性进行Simulink仿真验证,表明新拓扑结构不需要提升发电机绝缘要求;然后,对网侧变流器中点电位平衡进行了分析,并提出了一种改进的虚拟空间矢量调制策略,该策略能够在较高调制度下实现中点电位平衡,并通过RTLAB硬件在环实验验证了其中点电位平衡能力;最后,对新型风电变流器的效率与成本进行了分析,指出同功率等级下,新型风电变流器较低压并联型风电变流器有显著的效率与成本优势。     

基于SSAE-LSTM神经网络的风电变流器开路故障诊断

针对风电变流器IGBT模块开路故障,在诊断中长时间序列信号的特征时难以提取和识别,文章提出了一种基于栈式稀疏自编码（SSAE）网络和长短期记忆（LSTM）神经网络的开路故障诊断方法。以网侧变流器为主要研究对象,首先,将预处理后的原始电流信号输入SSAE网络,利用无监督学习方式进行逐层贪婪训练,并结合有监督学习方式对SSAE网络进行参数更新和局部微调,进而提取隐含层降维特征,构建特征矩阵;其次,利用LSTM神经网络在处理时间序列中的记忆优势,将特征矩阵作为LSTM网络的输入进行模型的训练;最后,利用Softmax分类器实现故障的识别和分类。诊断结果表明,该方法实现了自动提取网侧变流器的故障电流信号特征;同时所提方法能够风电变流器IGBT模块单一开路和双开路的22种开路故障问题进行准确地识别和分类,平均测试集准确率可达99.64%。