基于αβ坐标系模型的双馈风力发电机参数辨识

目前双馈式风力发电机(DFIG)为国内外风力发电机的主流机型。要研究大规模风电并网对电力系统可靠性和稳定性等方面产生的影响,必须要有准确的风力发电机的模型和参数。研究了双馈风力发电机的模型参数辨识方法。首先在Matlab/Simulink环境中搭建了风力发电机并网的仿真模型,得到并网的实测数据。然后选用发电机的αβ坐标系数学模型,在对模型进行可辨识性分析的基础上得到定子自感、定转子互感的表达式。最后利用遗传算法,并采用分步辨识策略,进一步辨识出转子初相位θ0角、定子自感、定转子互感、转子互感等风力发电机参数。为研究大规模风电并网等课题提供了可靠的理论依据。     

基于扩展卡尔曼滤波的DFIG变流器控制系统参数辨识方法

变流器为风电机组的重要组成部分,其控制系统对风电机组的动态输出特性具有显著影响。针对双馈风电机组（doubly fed induction generator,DFIG）变流器,提出其控制参数辨识方法。根据DFIG变流器控制的详细动态模型分析其控制参数辨识的可行性,并结合参数的轨迹灵敏度来定量分析其辨识的难易程度;基于风电机组实际运行工况下可量测获取变量及其时间序列,结合扩展卡尔曼滤波算法推导相应的状态转移矩阵及观测矩阵,并构建风电机组变流器控制的离散化迭代方程,进而建立变流器控制参数辨识模型。以并网1台DFIG的4机2区系统作为测试系统,通过量测风电机组定转子侧、电网侧电气量来实现变流器控制参数的辨识,仿真结果证明了该方法的准确性和鲁棒性。     

基于双馈风力发电机三相短路的参数辨识

在双馈风力发电机组中多采用矢量控制对双馈风力发电机转速进行控制,为了给矢量控制提供更精确的电机参数,提高矢量控制的效果,提出基于发电机突然三相短路的参数辨识方法.研究发现三相短路电流中存在直流分量、交流基波分量和交流谐波分量,各分量的变化规律由双馈风力发电机的参数、转差率及转子励磁电压决定;将短路电流波形各电流分量分离...     

双馈风电系统低压穿越期间的参数辨识方法研究

随着风电装机容量的增加,风电机组并网对电力系统安全稳定运行的影响日益显著。为了实现低电压穿越(LVRT)期间双馈风电系统的稳定性分析与计算,需要建立能准确描述实际输出外特性的双馈风电系统模型。然而由于变流器控制系统是黑箱结构,其控制模型和控制参数通常难以获取,因此仿真模型与实际系统的外特性响应往往存在显著偏差。为了进一步提高模型的准确度,本文提出了一种考虑双馈风电机组低压穿越序贯控制的全局参数辨识方法。首先计及低电压期间的序贯控制特性,建立双馈风电系统的精细化数学模型,其次基于轨迹灵敏度法选取最佳观测量,提出了多工况-分步辨识策略,利用多组实测数据对双馈风电系统的全局控制参数进行辨识。最后在不同电压跌落程度情况下进行波形对比和模型验证,验证结果表明所提辨识方案可准确模拟实际双馈风电系统的输出外特性。     

基于分布式控制系统的2MW双馈风电变流器设计

针对双馈风电变流器常用的集中式控制系统信号处理过于集中、易受干扰等缺点,设计了一种能提高抗干扰能力的分布式控制系统。介绍了分布式控制系统总体构架、各分布式单元功能和光纤通信协议、转子侧和网侧分布式控制策略,分析了其增强抗干扰能力的原因。给出了变流器的主电路拓扑结构,并对变流器进行了长期运行试验,验证了变流器和控制系统的可靠性与性能,给出了部分运行波形。     

双馈风力发电机变流器并网试验方法研究

针对双馈风力发电机变流器并网时会产生电压波动、冲击电流以及谐波等问题,研究了双馈风力发电机变流器试验平台的构建方法。以1.5 MW双馈风电变流器为样机,研究了其并网切入电流、加载试验、总谐波畸变系数（THD）、功率因数调整能力等并网特性的试验方法,考察这些因素对并网的影响程度。试验结果表明,单台风电变流器可以满足并网要求,而且并网切入电流较小,不致对电网产生较大的影响。     

基于双馈风机转子侧变流器的次同步谐振抑制方法

从双馈风机产生次同步谐振的机理出发,当双馈风机转速变化时,其电磁转矩变化量可以分为转子转矩变化量和定子转矩变化量两部分。基于双馈风机转子侧变流器,提出一种新的抑制次同步谐振的附加阻尼控制策略。通过在转子侧变流器控制策略中引入附加控制,产生一个与转速反相的附加转矩,为系统提出正阻尼。然后,利用PSCAD/EMTDC对所提出的附加阻尼控制策略进行仿真验证。结果表明,通过对转子侧变流器进行附加阻尼控制后,可以有效抑制次同步谐振的发生。     

双馈风力发电系统双PWM变流器的开路故障诊断

首先分析了开路故障对双馈感应发电机的电流和其他变量的影响,提出了一种基于电流信号平均值的开路故障的诊断方法,并通过非均匀采样方式采样电流信号,这种方法可用于诊断单个功率开关开路和两个功率开关同时开路的情况,针对诊断系统容易在同步速时发生误报的情况,可以通过在同步速时禁止诊断系统得到解决,并且这种方法不会引起漏报,仿真结果表明,该方法不仅能有效防止误报,还可准确地诊断出开路故障的位置和类型.     

基于量测信号扰动的DFIG变流器控制参数辨识方法

双馈感应发电机(DFIG)的变流控制器模型是整个机组模型中的关键部分。变流控制器的参数众多且内外环比例—积分(PI)控制器之间存在级联,常规辨识方法或遇到参数可辨识性问题,或工程实现难度较大。文中提出一种以"分步辨识、交互迭代"为特点,基于二次侧量测信号扰动的控制器参数辨识方法。该方法分别在变流控制器中各PI控制器输入端所用的量测信号上施加扰动,从而突出某个PI控制器在特定量测信号扰动下的作用,并将该PI控制器的可测量控制目标作为观测变量,进而重点辨识其参数。对于存在级联的两个PI控制器,先对后一级PI控制器所用量测信号施加扰动,同时屏蔽前一级PI控制器所用量测信号的变化,从而可实现两个级联PI控制器参数的解耦辨识。该方法可以使变流控制器中每个PI控制器的两个参数在特定的量测信号扰动下被单独辨识,有效保证了参数的可辨识性;而对于全部待辨识参数,可通过多轮交互迭代辨识进一步提高整体辨识精度。     

基于LCL滤波的双馈风电变流器有源阻尼法

在双馈风电变流器中,LCL滤波器通常串联在网侧变流器与电网之间来抑制开关频率周围的电流纹波。提出基于LCL滤波的双馈风电变流器新型有源阻尼方法,即根据测量的电网电压和LCL滤波器网侧电流,计算得到LCL滤波器的电容电压,并将该电容电压经过有源阻尼模块加到网侧变流器电流环的输出电压指令上。对系统稳定进行分析,给出合适的网侧变流器电流环比例增益;并分析有源阻尼系数对系统稳定的影响。仿真结果验证了该有源阻尼方法的有效性。     

双馈发电机自适应定子磁链观测及参数辨识

为了使双馈发电机的有功、无功功率得到充分解耦,在分析双馈发电机的数学模型和矢量控制的基础上,提出一种基于模型参考方法的自适应定子磁链估计算法,应用Lyapunov原理证明了定子磁链估计的收敛性.仿真结果表明,该方法对发电机参数的变化的确能做到跟踪辨识,提高了控制系统的准确性和鲁棒性.     

计及GSC电流和控制策略的DFIG稳态故障电流计算模型

电网故障情况下,双馈风电机组(DFIG)的故障电流特性非常复杂,特别是DFIG的撬棒保护未动作时,其馈入电网的故障电流与其所采用的低电压穿越控制策略以及网侧变流器(GSC)特性等因素有关。为满足含DFIG的电网故障分析和保护整定计算的需求,针对DFIG的几种典型低电压穿越控制策略,分别建立了计及GSC电流影响的DFIG统一稳态故障电流计算模型,并通过数字仿真验证了所提出的故障电流计算模型的正确性。     

双馈风力发电机网侧变流器的一种新型并网控制策略

对大功率双馈风力发电机网侧变流器并网方式进行研究,充分利用了双馈风力发电机网侧变流器的数学模型及适时的分段加入各控制环方法来实现该控制方案,详细地描述了其并网策略,并且利用PSIM对所提出的策略进行了仿真,并通过实验验证该方案的正确性,仿真和实验结果都表明所提出的策略具有良好的过渡过程和动态性能。     

双馈风力发电机与变流器的参数匹配研究

变速恒频风力发电机组,是目前风力发电机组的主流形式。对于由双馈异步发电机组成的发电机组中,双馈变流器的选择尤为重要,它关系到整个控制系统的控制性能、运行效率和整个机组的安全性能。但是,变流器参数的选择与发电机密切相关,它们之间参数的匹配至关重要,该文通过理论分析,得到了发电机与变流器在匹配中的关键问题,仿真实验证明了理论分析的正确性。     

双馈风力发电系统转子侧PWM变换器及其对双馈感应发电机的运行控制

首先建立了双馈感应发电机(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)在同步旋转坐标系下矢量形式的数学模型,并以此对DFIG的运行性能、功率之间的关系及控制目标进行分析,在此基础上设计出以定子电压定向的转子侧PWM变换器控制策略,最后建立了基于英飞凌XC2785单片机的双馈风力发电系统试验平台,使双馈风力发电系统能在次同步、同步和超同步三种状态下运行,并实现定子侧变速恒频和功率因数可调。试验结果验证了该方案的可行性和正确性。     

双馈异步发电机同步速下变流器运行状态研究

双馈变流器广泛应用于风力发电系统,双馈异步发电机在实际运行中存在超同步、亚同步和同步速3种工作状态,相对于其它两种状态,同步速工作模式下变流器存在严重三相电流不均衡的现象,直接导致三相IGBT模块的发热状态存在差异。根据IGBT温度纹波理论,对变流器在同步速工况下IGBT模块的过电流能力进行了深入研究,给出了一种可靠实用的分析方法。应用实例表明:所提分析方法对同步速下变流器的运行状态及IGBT模块的过流能力评估具有重要的指导意义。     

双馈异步风力发电机组控制器参数的优化整定

以基于双馈感应电机的风力发电系统为研究对象,介绍双馈异步发电机（doubly fed induction generator, DFIG）及相应控制器模型,运用定子磁链定向控制理论和 d-q 坐标系下 DFIG 的数学模型,设计出转子侧脉冲宽度调制（pulse width modulation,PWM）变流器的控制策略,根据控制策略的双闭环控制结构,给出了电流内环和电压外环的比例-积分（proportional-integral,PI）参数整定计算方法。采用粒子群（particle swarm optimi-zation,PSO）算法,对机侧控制器参数进行优化,并进行仿真以及仿真结果验证,分析其系统动态响应结果,仿真结果控制器控制效果良好。     

电网电压不对称故障条件下DFIG风电机组控制策略

提出了一种可应用于双馈异步发电机(DFIG)转子侧变换器的新型电流控制器,即双dq-PI转子电流调节器.在电网电压不对称故障条件下,该电流调节器可对DFIG的转子电流正、负序分量同时进行控制.推导了电网电压不对称故障条件下DFIG的数学模型,根据风力发电机在电网电压不对称故障条件下的运行规程,提出了4种控制目标,同时基于正序定子电压定向简化并得到了转子电流调节器的正、负序电流参考给定量.在一台额定功率为10 kW的DFIG实验机组上,对所提出的转子电流控制器进行了实验验证,结果表明基于该控制器的控制方案可大大改善DFIG系统在电网电压不对称故障条件下的运行性能,提高系统的故障穿越能力.     

双馈风力发电机转子电流环控制研究

避免双馈风力发电机转子侧过电流的出现是确保转子侧变流器的安全运行的重要措施。通过对双馈电机的空载数学模型以及空载时定向坐标系与定子、转子坐标系间的位置关系分析,提出了基于虚拟电网磁链观测基础上的电流前反馈解耦控制的转子电流闭环控制策略。相关仿真研究验证了所提出的控制策略的正确性和有效性。