变速恒频风力发电系统及其控制技术研究

为了最大限度地利用风能,风力发电系统应采用变速恒频控制策略。分析了鼠笼异步发电系统、双馈发电系统、无刷双馈发电等变速恒频风力发电系统的原理、性能及特点,通过对比各种风力发电机和各种控制方法的优缺点,对未来风力发电机和风力发电控制技术的发展趋势做了展望: 风力发电机大型化;采用变桨距和变速恒频技术;风力发电机采用直接驱动;采用智能化控制等。     

兆瓦级变速恒频风力发电系统控制策略研究

在剖析双馈异步发电机工作原理的基础上建立了其两相同步旋转d-q坐标系下的数学模型,采用定子磁链定向矢量控制策略对变速恒频双馈风力发电系统输出有功、无功功率实现了解耦控制,设计了双馈异步发电机转子侧变换器的双闭环控制系统。以联合动力公司UP77/1500 IIA LT1.5 MW变速恒频双馈风力发电机组为研究对象,在MATLAB/Simulink平台下对系统进行了仿真试验。结果表明,在该控制策略下兆瓦级风电机组具有良好的运行特性。     

变速恒频双馈风力发电机有功、无功解耦控制研究与实现

双馈发电机有功功率、无功功率解耦控制是变速恒频风力发电系统的关键技术,在分析双馈发电机有功功率、无功功率解耦控制规律的基础上,给出了基于定子磁场定向控制策略的实现方案,然后利用Matlab工具对该控制方案进行了仿真研究,最后设计和构造了基于TI公司MS320F2407DSP的变速恒频双馈风力发电机有功功率、无功功率解耦控制实验系统,仿真和实验结果表明该控制策略能够有效地实现双馈发电机功率的解耦控制,为兆瓦级变速恒频双馈风力发电机组励磁变换器的研制奠定了基础。     

双馈风力发电机功率特性的理论分析及实验研究

在磁场定向矢量控制的基础上,对变速恒频双馈风力发电机的功率特性进行了理论分析,建立了双馈发电机功率因数、功角特性、有功功率控制的数学模型并讨论了控制参数和运行状态对功率特性的影响.仿真和实验结果基本一致,直观地反映了变速恒频双馈风力发电机的功率特性,验证了所提出的双馈发电机的功率控制模型的正确性.     

风电场变速恒频风力发电机之间谐波扰动研究

变速恒频风力发电机在工作过程中会产生谐波,当双馈异步风力发电机风速达到切入风速时,并入电网的双馈异步风力发电机与其他直驱永磁风力发电机之间会因为功率传递产生谐波扰动,文章研究分析了此问题,并根据瞬时无功理论和其他风力发电有关理论在Matlab中进行建模和仿真,仿真结果表明亚同步发电状态双馈异步风力发电机会因为功率传递受到正常工作直驱风力发电机的谐波扰动,扰动会随着风力发电机数量的增多而加剧。     

新型无刷双馈变速恒频风力发电系统的建模与数字仿真

无刷双馈变速恒频风力发电系统具有可靠性高和能够最大限度地实现风电能量转换等一系列优点。介 绍了无刷双馈风力发电机及其变速恒频风电系统的组成,建立了基于Simulink技术的发电机仿真模型,研究了该 种发电机的变速恒频控制技术。仿真研究初步验证了发电机模型与控制策略的正确性。     

变速恒频无刷双馈风力发电机的建模与仿真

建立了包括风速、风力机和风力机机械控制部分、变速恒频无刷双馈风力发电机的整体动态数学模型：应用MATLAB软件中的SIMULINK环境,以建立的数学模型为基础搭建了变速恒频无刷双馈风电机组仿真模型。以渐进风和随机风为例．对仿真模型进行分析。仿真结果表明了变速恒频尤刷双馈风力发电机良好的运行特性及模型的正确性,并为无刷双馈电机在风力发电系统的进一步应用研究提供了可靠的理论依据。     

双馈变速恒频风电系统矢量控制分析

变速恒频风力发电机成为并网风电机组发展的趋势 ,采用双馈发电机实现的变速恒频变频器容量小 ,具有一定的优势 ,本文针对双馈发电机数学模型 ,运用定子磁链定向的矢量控制规则 ,实现转子电流与磁链的解耦 ,达到控制定子侧恒频恒压输出的目的 ,并简要介绍了控制部分的数字化的实现     

变速恒频双馈风电机组参数扰动对并网控制的影响

通过对交流励磁变速恒频双馈风力发电机组(VSCF-DFIG)的空载并网矢量控制策略进行深入地分析和推导,首次正确地得到了双馈异步发电机参数扰动对并网过程中定子电压影响的量化表达式.仿真结果表明,双馈异步发电机转子绕组参数扰动会影响机组并网,降低并网成功率.探寻抗参数扰动的并网控制策略具有重要意义.     

转子电流混合控制的并网型绕线式异步风力发电机系统

在分析绕线式异步风力发电机系统转子变流器组成特点的基础上,提出一种新型转子电流混合控制的电路拓扑结构及其控制策略。分析了其中双馈运行和斩波调阻运行两种控制方式之间的切换过程和实现连续过渡的控制规律,并对该风力发电系统进行了动态仿真研究。结果表明,该控制方法兼备双馈控制法和斩波调阻法的一些优点,显著降低了转子变流器的硬件成本,实现了两种控制方式之间的连续过渡,可以满足变速恒频风力发电机系统的要求。     

变速恒频风力发电机组动态模型及并网研究

分析了风力发电系统的特点,着重介绍了变速恒频（Variable Speed Constant Frequency,VSCF）风力发电机组运行的基本原理．在此基础上,探讨了风力发电机组各部分的仿真建模,并分析了目前适用于不同条件下的双馈感应式异步发电机（Double—Fed Induction Generator,DFIG）变速恒频（AC—Exited Variable Speed Constant Frequency,AEVSCF）风力发电机的数学模型。对含变速恒频风机电网系统的故障扰动过程进行仿真分析．结果验证了建模的正确性。在故障扰动的最后对未来风电机组建模的研究重点提出了一些建议。     

变速双馈风电机组低电压穿越功能仿真

分析了变速恒频双馈风力发电机组的工作原理,建立了包含变频器的双馈风力发电机组动态数学模型,并利用MATLAB/Simulink软件搭建了并网型双馈风力发电机组的仿真模块,通过仿真试验分析了外部电网故障下变速恒频双馈风力发电机组的低电压穿越功能,为变速恒频双馈风力发电机组在大型并网风电场中的应用提供了可靠的理论依据     

双馈风力发电机机侧变流器分析

根据变速恒频双馈风力发电机定子磁链定向矢量控制理论,采用双闭环结构SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）,通过控制转子侧励磁电流达到控制电机定子侧的无功功率和频率的目的。并通过PSIM软件进行亚同步、超同步运行实验,双闭环控制保证了双馈电机的快速响应,仿真验证了双馈风力发电机控制策略的正确性     

国内首台3.0MW风电机组下线

<正>[本刊讯]沈阳工业大学风能技术研究所承担的国家支撑计划项目"适应海、陆环境的双馈式变速恒频风电机组的研制"取得了突破性成果,国内首台具有完全自主知识产权的3 MW双馈式变速恒频风电机组,在沈阳华创风能有限公司完成装配,正式下线。     

浅谈变速恒频双馈风力发电机

阐述了双馈风力发电机实现变速恒频的工作原理,讨论了双馈电机的运行状态,推导了双馈电机功率传输方式与转差率的关系,指出了变速恒频风力发电系统的优点是拓宽了风速的可利用范围,对提高风电场发电能力具有重要意义。     

无刷双馈风力发电系统双空间矢量调制矩阵变换器励磁控制

矩阵变换器具有低频性能好、功率因数可调节、四象限运行等特点,以矩阵变换器为无刷双馈风力发电机的励磁控制器,可建立交流励磁变速恒频风力发电系统。采用双空间间接矢量控制策略控制矩阵变换器输出电流的幅值、频率、相位,从而调节发电机控制绕组电流的幅值、频率、相位,实现无刷双馈风力发电系统的变速恒频运行及功率因数控制。采用C语言编写数字信号处理器控制系统程序,实现双空间间接矢量调制策略,复杂可编程逻辑器件实现四步换流和产生双向开关矩阵控制信号。通过实际风力发电机组平台进行了相关试验,结果验证了控制方案的有效性。     

海上风电机组机型发展的技术路线对比

大型化是海上风电未来发展的重要趋势,海上风电机组的类型也从恒速恒频发电机组发展到变速恒频发电机组,双馈异步风电机组、永磁和电励磁同步风电机组、笼型异步风电机组4种技术路线均可采用变速恒频控制技术。从发电机类型和控制策略、传动系统和吊装维护两个方面,对不同类型海上风电机组的性能进行比较,由于采用不同的发电机技术、变速恒频控制方法和传动系统,实际应用中也是各有优缺点。从经济性来看,电励磁直驱同步风机系统的成本最高,成本较低的是双馈异步和永磁半直驱同步风机系统;永磁直驱同步发电机组的年发电量最多,其次是电励磁直驱同步风机系统,永磁半直驱同步风机系统介于电励磁直驱同步风机系统和双馈异步风机系统之间;永磁半直驱同步风机系统的度电成本最低。国外海上风电机组以永磁直驱和永磁半直驱同步发电机组两种技术路线为主,而永磁半直驱同步风机系统具有较好的性能和经济性,更适合目前我国海上风电行业的发展现状。     

变速恒频双馈风力发电机物理-数学仿真平台研究

根据生产、安装、调试双馈风力发电机过程中所积累工程经验,在实验室条件下,设计了一套双馈风力发电机物理-数学仿真平台,并在其上实现新型的LVPWM控制方法.该仿真平台利用MATLAB的外部接口技术,通过MODBUS总线将变流器、风力发电控制系统所实时生成数据整合起来,避免了SIMULINK模块只反映接口特性而无法反映器件内部特性的缺点.实验结果表明,变速恒频双馈风力发电机的动、静态特性都能真实地反映出来,验证了LVPWM控制的优越性,并实现了实验平台并网的设计目标.     

变速恒频风力发电机最大功率跟踪控制策略的研究

分析了风能的特性，对双馈电机数学模型进行了分析与研究，在试验的基础上，基于最佳叶尖速比控制(即风能最大利用率)和机械功率最大转化效率控制，提出了兆瓦级变速恒频双馈风力发电机组双闭环的一种控制策略方案，并用MATLAB软件进行系统仿真，证明该方案是可行的。     

适合于变速恒频双馈感应发电机的Crowbar对比分析

电网运行新规则要求变速恒频双馈感应发电机在电网电压跌落的情况下仍与电网相连接，为做到这一点需要安装低压旁路系统。综合分析了低压带来的负面影响以及低压旁路的具体实现方法；对比了多种Crowbar电路各自的优缺点；最后介绍了变速恒频双馈发电机相关保护控制策略和新型旁路系统。