双馈风力发电系统双PWM变换器控制技术

结合双馈感应发电机(DFIG)的数学模型,分别根据网侧变换器和转子侧变换器的控制目标对其单独进行SVPWM双闭环控制。提出控制系统中二阶PI调节器的参数优化设计方法,从而加快控制系统的响应速度,实现最大风能追踪,使DFIG能够在次同步、同步和超同步状态下进行快速、平稳过渡。最后根据优化设计后的参数对整个系统进行仿真研究,证明了该控制系统的快速性和可靠性。     

双馈感应风力发电系统状态监测方法综述

在介绍双馈感应风力发电机组结构的基础上,分析了机组中容易发生故障的主要部件,指出了其监测重点,并对目前国内外状态监测方法的研究现状进行了总结,最后探讨了双馈感应风力发电系统状态监测的发展趋势和研究方向。     

电网电压跌落下双馈风力发电系统强励控制

为增强电网故障下双馈风力发电系统(DFIG)的低电压穿越(LVRT)运行能力,提出一种DFIG转子侧变换器(RSC)强励控制策略。在基于定子磁链定向的矢量控制策略中增加多频比例谐振控制器(MFPR),当电网故障造成发电机定子电压跌落时,多频比例谐振控制器能够对转子侧变换器(RSC)的输出励磁电压进行补偿,抑制转子故障电流,实现DFIG的低电压穿越运行。分析了转子电压等级与DFIG的低电压穿越运行区间的关系,为DFIG转子侧变换器的电压等级设计标准提供了参考依据。控制系统结构简单,保证了系统的响应速度,可同时对电网对称跌落和不对称跌落产生的故障电流进行抑制。通过对1.5 MW双馈风力发电机组进行仿真研究,验证了理论分析的正确性和所提控制策略的可行性。     

双馈风力发电中网侧LC滤波器的控制研究

提出在双馈风力发电中使用LC滤波器取代LCL滤波器,在不影响电能质量的基础上,可以节省空间和成本。根据不同的工况滤波电容可采用星形或者三角接法。针对接入电容可能引起的谐振现象,采用了电网电压采样的方法来抑制谐振,并在离散域中分析了增益系数值和采样控制周期对系统稳定性的影响。最后仿真和实验证明了方法的可行性。     

双馈异步发电技术在风力发电中的应用

主要介绍双馈异步风力发电机的工作原理及应用。     

基于Crowbar的双馈风力发电低电压穿越研究

随着风力发电机容量和风电规模的增加,要求双馈感应发电机(DFIG)能够实现低电压穿越(LVRT)能力。在电网电压跌落的对称故障下,针对原有LVRT技术的不足,提出一种采用主动式Crowbar电路的控制策略。在电压跌落后,转子电流突升时,触发Crowbar电路,旁路转子侧变换器;在电流恢复到一定程度时,断开Crowbar电路,使转子侧变换器投入工作。通过有、无Crowbar电路仿真对比表明,该方法可较好地控制转子过电流、母线过电压及电磁转矩的振荡,同时在故障期间向系统输送无功,达到LVRT的要求。     

双馈型风力发电系统低电压穿越技术综述

随着双馈感应发电机( DFIG)风电场在并网风电容量中比重的增加,为了确保电力系统的可靠运行,提高DFIG风电场的低电压穿越(LV RT)能力显得尤为重要.首先介绍了风电场并网准则对LVRT的要求,接着分析了电网电压骤降故障下DFIG的瞬态特性及其LVRT技术的难点;在系统总结和评价国内外现有DFIG系统的LVRT技术...     

双馈感应式风力发电系统低电压运行特性研究

双馈感应发电机(DFIG)具有有功、无功功率独立调节能力及励磁变频器所需容量小等优点,在风力发电系统中得到越来越广泛的应用。但正是励磁变频器的过流能力限制使得其对电网故障非常敏感,电网故障下DFIG风电机组的控制能力受到限制。当前国外大多数风电并网标准都要求风力发电机在电网电压跌落的情况下不能从电网中解列,以便在故障后电网恢复过程中提供功率支持,避免发生后续更为严重的电网故障,这即是对风电机组低电压穿越能力的要求。为了保护变流器和对电网提供支撑,需要研制一种能够在电网故障发生时为故障电流进行旁路的设备———Crowbar电路。针对Crowbar的电流旁路装置进行了研究,说明Crowbar电路具有抑制转子浪涌电流和保护直流母线的作用,并在小功率平台上进行了试验,证明了这种设备对于提高DFIG系统的LVRT能力具有重要的作用。     

双馈风力发电系统并网控制试验研究

提出了一种双馈风力发电系统并网控制策略。给出了双馈电机在同步旋转坐标系里的数学模型,采用电网电压定向矢量控制对双馈电机的数学模型进行了简化。结合交流励磁双馈电机风力发电系统并网的实际情况,提出了分段并网控制策略,给出了各个控制器的设计方法,在实验室所搭建的变速恒频双馈电机风力发电试验平台作了相应的验证性试验。试验结果证明,所提出的方法可以使双馈电机实现平滑并网。     

双馈风力发电系统并网控制试验研究

提出了一种双馈风力发电系统并网控制策略。给出了双馈电机在同步旋转坐标系里的数学模型,采用电网电压定向矢量控制对双馈电机的数学模型进行了简化。结合交流励磁双馈电机风力发电系统并网的实际情况,提出了分段并网控制策略,给出了各个控制器的设计方法,在实验室所搭建的变速恒频双馈电机风力发电试验平台作了相应的验证性试验。试验结果证明,所提出的方法可以使双馈电机实现平滑并网。     

双级矩阵变换器励磁双馈风力发电系统比例谐振控制

双级矩阵变换器(two stage matrix converter,TSMC)存在中间直流环节,但不包含大容量直流环节储能电容。鉴于此,引入TSMC作为双馈风力发电系统的励磁电源,建立了基于定子磁链定向的双馈风力发电控制系统。同时,结合比例谐振(proportional resonant,PR)控制器的特性,设计了转子侧变换器PR控制策略。研究发现:该方法通过将矢量控制策略下的有功电流和无功电流分量转换到静止坐标系下进行调节,能实现双馈发电机有功、无功功率的独立调节;与采用PI控制器的矢量控制相比,该控制策略无需多次坐标变换,简化了控制算法;控制模型不存在耦合项和前馈补偿项,提高了系统的鲁棒性;采用该控制系统能够改善系统输出电流质量。仿真与实验结果表明TSMC励磁双馈风力发电系统的PR控制具有良好的动、静态性能。     

不平衡电压下双馈发电系统控制策略

由于风力资源分布的特点,许多风电机组被安装在比较偏远的地区,这些地区的电网通常比较薄弱,经常发生不对称运行的情况。若在控制中不予考虑,会引起发电系统有功和无功的脉动。文中基于对称分量理论,建立了不平衡电压下双馈发电机和网侧变流器的数学模型,分析了负序电压对传统双馈发电系统矢量控制策略的影响,并据此提出了一种基于比例谐振调节器的矢量控制策略。理论分析和仿真结果表明,该方法可有效抑制电磁转矩、无功功率和直流母线电压的脉动,实现双馈发电系统在不平衡电压下的稳定运行。     

双馈风力发电系统并网逆变器不同控制策略分析

双馈风力发电系统并网逆变器采用并网电流反馈PI控制,虽然在理想电网条件下能够实现逆变器控制系统高功率因数、低稳态误差的性能,但存在电网谐波干扰情况时,系统的动稳态跟踪性能变差;此外,PI控制器可以直流信号实现零稳态误差,但无法消除交流信号的谐波分量,且需要多次的复杂坐标变换和解耦控制。由此,提出一种基于并网电流反馈、电容电流反馈的多谐振PR控制,提高了系统控制精度;引入低次谐波补偿项后,能够有效抑制并网电流波形畸变。仿真结果证明了提出的控制策略不仅能实现对交流信号无静差控制和具有良好的动稳态跟踪性能,而且系统并网电流的谐波含量较少,满足电网对风力发电系统并网的要求。     

基于定子电流正弦化的双馈风电系统低电压穿越强励控制

基于Crowbar电路的低电压穿越实现了双馈风电机组的系统保护和不脱网运行。Crowbar电路的应用使得网压跌落时转子变流器闭锁,转子电流处于暂态过程。针对采用Crowbar电路实现低电压穿越过程中,双馈风电机组系统对电网产生暂态电流冲击而存在的不足,文中提出一种基于转子电流源控制的低电压穿越强励控制策略,通过强励实现低电压穿越过程定子暂态直流磁链分量的补偿,以实现低电压穿越过程中定子电流的正弦化。由于在静止坐标系中引入直流磁链补偿,在转子dq旋转坐标系控制方程中引入了工频交流分量,因此文中提出了一种基于多分量增益的比例谐振(PR)并联调节器,并通过该并联调节器的闭环传递函数分析对调节器参数进行整定,实现了控制带宽范围内直流电流分量与工频交流电流分量的无静差控制。仿真及实验结果验证了理论分析的正确性,为双馈风电系统的低电压穿越控制提供了一种高性能的控制策略。     

双馈风力发电系统最大风能控制策略研究

风力发电是一种新型的绿色能源,正逐渐成为世界各国争相开发的新技术能源。近几年来,随着科学技术的进步,变速双馈风力发电技术在风力发电中得到广泛应用。该技术能够最大限度地捕获风能,同时还能够实现发电机组与电网之间的柔性联接,提高风力发电系统运行的动静态稳定性。针对双馈风力机捕获最大风能的工作原理进行简单阐述,重点讨论双馈风力发电机组的控制策略,最后通过系统仿真验证双馈发电机的运行性能。     

不平衡电网电压下双馈风力发电系统功率谐振补偿控制

为消减电网电压不平衡对双馈风力发电系统运行和控制所造成的影响,提高风力发电系统的电能质量,提出了一种基于功率谐振补偿的控制方法。该控制方法需设计两部分控制器,其中主控制器的作用是控制电网电压正常情况部分,辅助控制器的作用是对电压不平衡下的二倍频脉动功率进行相应的补偿控制。通过在MATLAB/Simulink环境下搭建相应的模型并进行仿真研究,证明了该控制方法性能的优越。     

故障时双馈风力发电系统的控制策略研究

基于变速恒频双馈风力发电系统的有功、无功的解耦控制,提出了电网故障时双馈电机的紧急控制策略,在Mtalab/Simulink里建立了模型,并验证了故障控制策略的正确性.在常规情况下,双馈电机转子侧的有功采用最大功率点跟踪控制,无功采用额定功率因数控制,可以获得最大的风能利用效率和较好的功率因数;但若电网故障时仍采用此常规控制策略,电网不但获取不到最大的风能利用效率和较好的功率因数,而且电网的频率和电压波动影响较大.所以在故障期间把最大功率点追踪控制和额定功率因数控制切换到频率控制和电压控制策略,通过控制有功电流分量和无功电流分量来减小或者增加有功和无功的输出,减小电网频率和电压的波动.建立了故障控制的模型,针对系统单相接地故障和两相短路故障这两种短路故障类型进行了仿真,仿真结果验证了故障控制策略的正确性,提高了风力发电系统在故障时的稳定性.     

双馈风力发电系统中发电机等效电感的选取

双馈风力发电系统中发电机的等效电感是否与变频器匹配决定着系统的电能质量好坏,但目前对于两者的配套性还没有系统的研究,发电机与系统的匹配性只能通过最终的发电机与变频器综合试验进行验证。从发电机电流的跟踪原理出发,推导出与变频器匹配时所要求的发电机等效电感值,并通过仿真验证了该公式的正确性。     

故障时双馈风力发电系统的控制策略研究

基于变速恒频双馈风力发电系统的有功、无功的解耦控制,提出了电网故障时双馈电机的紧急控制策略,在Mtalab/Simulink里建立了模型,并验证了故障控制策略的正确性。在常规情况下,双馈电机转子侧的有功采用最大功率点跟踪控制,无功采用额定功率因数控制,可以获得最大的风能利用效率和较好的功率因数;但若电网故障时仍采用此常规控制策略,电网不但获取不到最大的风能利用效率和较好的功率因数,而且电网的频率和电压波动影响较大。所以在故障期间把最大功率点追踪控制和额定功率因数控制切换到频率控制和电压控制策略,通过控制有功电流分量和无功电流分量来减小或者增加有功和无功的输出,减小电网频率和电压的波动。建立了故障控制的模型,针对系统单相接地故障和两相短路故障这两种短路故障类型进行了仿真,仿真结果验证了故障控制策略的正确性,提高了风力发电系统在故障时的稳定性。     

双馈型风力发电系统MPPT控制方法研究

为了最大限度地利用风能,针对双馈变速恒频风力发电系统,分析了风力机特性及最大风能捕获原理。在基于电网电压定向的矢量控制的基础上,提出了一种新的无需检测风即可实现最大功率点跟踪(MPPT)的控制方法。该控制方法以发电系统输出功率最大为目标,能够实时追踪最大功率点(MPP)且不依赖风力机最佳功率特性曲线,实现了发电机输出有功和无功功率的解耦控制,并构建了风力发电模拟平台进行实验验证,结果证明了该控制方法的正确性与有效性。