基于逆系统理论的风力发电功率解耦控制

应用多变量非线性控制的逆系统控制理论,对双馈型变速风力发电系统的有功功率和无功功率进行了解耦控制.在双馈感应发电机状态方程的基础上,将其分解为有功功率和无功功率两个线性子系统,并应用该线性系统理论进行了综合.对整个风力发电系统进行了仿真研究,其结果表明,双馈型变速恒频风力发电系统不仅能够实现最大风能捕获,而且能够独立提供无功功率,这也验证了该解耦控制策略的有效性.     

基于自抗扰解耦的变速恒频风力发电功率控制系统

建立了基于变换器励磁的双馈感应电机的变速恒频风力发电功率控制系统的模型.将现代控制理论中的自抗扰控制引入双馈感应发电机有功与无功功率的解耦控制,将有功功率与无功功率的控制作为两个独立的子系统进行设计.该系统不仅能够跟踪风轮的最佳转矩速度曲线实现最大风能捕获,还能够独立提供电网无功功率.仿真结果展现了基于自抗扰解耦的变速恒频风力发电功率控制系统的优良特性,验证了控制策略的有效性.     

双馈发电系统的神经网络逆控制

将神经网络逆控制方法应用于双馈发电系统,根据双馈发电机功率控制数学模型推导逆系统模型,合理选择逆控制输入、输出信号,用神经网络实现逆控制算法,将系统分解为有功功率和无功功率的两个单变量线性子系统.运用线性系统综合方法,设计了由PI调节器组成的有功功率和无功功率线性闭环子系统,建立了相应的仿真模型并进行了仿真.仿真结果表明,采用神经网络逆系统控制的双馈发电系统具有较好的性能,不仅能够方便地实现有功功率的控制,而且可独立地提供电网所需的无功功率.     

大功率变速恒频双馈风力发电变流控制技术

介绍了变速恒频双馈风力发电的基本原理与控制设计,建立包括风力机、双脉宽调制(PWM)功率变换器、双馈发电机在内的风力发电系统.着重以转子侧变换器为研究对象,分析了其实现最大风能追踪,有功功率、无功功率解耦的过程.基于该过程推导数学关系式,建立功率外环、转子电流内环控制的定子磁链定向控制模型,并通过1.5 MW双馈风力发电仿真模型验证了该矢量控制方法在双馈风力发电系统的适用性.     

双馈风力发电机有功、无功解耦控制研究与仿真

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.对双馈发电机的有功、无功功率解耦控制进行仿真研究,验证了有功、无功功率解耦控制方案的有效性和可行性,为MW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.     

变速恒频双馈风力发电功率控制技术研究

介绍了变速恒频双馈风力发电的基本原理与控制设计,建立包括风力机、双PWM功率变换器、双馈发电机在内的风力发电系统.着重以转子侧变换器为研究对象,分析了其实现最大风能追踪、有功功率、无功功率解耦的过程.并基于此过程推导数学关系式,建立功率外环、转子电流内环控制的定子磁链定向控制模型,并通过1.5MW双馈风力发电仿真模型验...     

双馈风力发电机有功功率和无功功率的滑模解耦控制

发电机有功功率、无功功率的解耦控制是变速恒频双馈风力发电系统的关键技术。分析了双馈异步发电机的动态数学模型,基于定子磁场定向的矢量控制方案,结合滑模控制与比例积分控制,得到一种有效的双馈风力发电机功率解耦控制策略。应用李雅普诺夫稳定性理论研究系统稳定性,建立了MATLAB/Simulink环境下系统的仿真模型。仿真结果表明,该控制方法能够很好地实现双馈发电机有功功率、无功功率的解耦控制,验证了该控制策略及变速恒频双馈风力发电机系统建模的正确性和有效性。     

双馈风力发电机的精确线性化解耦控制

针对基于近似线性化模型的双闭环矢量控制稳定性差、抗扰能力弱的缺点,应用多变量非线性控制理论,对并网型双馈风力发电机进行了精确线性化解耦控制研究.在建立双馈发电机空间状态方程的基础上,运用逆系统方法将双馈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,并运用内模控制理论对其进行综合以提高系统的鲁棒性,提出了并网型双馈风力发电机的逆系统内模控制策略,并进行了实验验证.结果表明,该控制策略可以实现双馈发电机有功功率和无功功率的完全解耦,并具有更高的控制精确度和稳定性.     

基于滑模变结构的双馈风力发电机直接功率控制策略研究

针对传统矢量控制对双馈风力发电机参数的依赖性和传统直接功率控制策略的开关频率不固定问题,提出基于滑模变结构的双馈风力发电机直接功率控制策略,把滑模变结构控制和电压空间矢量脉宽调制技术相结合,并用转子电压直接控制双馈电机的有功功率和无功功率。在PSCAD仿真环境下搭建了其系统模型,实现了双馈风力发电系统最大功率点跟踪以及有功功率和无功功率的解耦控制。系统结果表明：该控制策略具有较好的参数鲁棒性和输出电能质量,验证了该直接功率控制策略的有效性和可行性。     

双馈风力发电转子侧控制技术的研究

针对转子侧功率变化频繁和直流母线电压波动剧烈的问题,设计了交流励磁变速恒频双馈风力发电系统的框架结构,进而对背靠背PWM变流器的控制策略进行了研究.建立了转子侧变流器控制模型,设计了基于定子电压定向(SVO)矢量控制的变速恒频双馈风力发电系统方案,构建系统模型并进行了仿真,仿真结果表明控制策略和技术的可行性,系统实现了有功功率、无功功率的解耦控制和最大风能跟踪控制.     

基于最佳功率给定的最大风能追踪控制策略

采用双馈异步发电机(DFIG)的交流励磁发电技术不但能在变速情况下实现恒频发电,更能通过对DFIG输出有功、无功功率的解耦控制,实现最大风能的追踪.为能在不检测风速的条件下实现最大风能的捕获,提出了基于参考功率优化计算模型的最大风能追踪控制策略,其本质是通过控制DFIG的输出有功功率来间接控制风电机组转速以追踪风力机最佳功率曲线.在此基础上,建立了基于矢量变换控制技术的完整的变速恒频(VSCF)风力发电控制系统.仿真和实验结果验证了该最大风能追踪控制策略的可行性、有功与无功解耦控制的有效性及工程应用的现实性.     

基于SVG的双馈风电场电压稳定控制策略研究

双馈异步发电机(DFIG)在大规模风电并网环境下提供的无功功率无法满足并网需求。虽然引入固定电容器能够提供无功补偿,但系统受功率耦合的影响无法有效实时维持电压稳定。提出了一种静止无功发生器(SVG)与DFIG协调补偿无功的控制策略,同时引入电力系统稳定器(PSS)抑制系统的低频振荡,充分利用DFIG风电机组自身发出无功的能力,减少了SVG的配置容量。在MATLAB/Simulink软件仿真平台建立DFIG风电机组并网模型,仿真结果证实了此控制策略能够完成连续无功补偿,有效维持并网点电压稳定,增强系统输电能力。     

变速恒频风电机组运行控制

在PSCAD/EMTDC下建立了双馈型感应变速风电机组动态模型,基于该模型提出一种风电机组功率控制策略,并分析了机组约束条件对控制策略的影响。该策略实现了无风速测量下的最大风能追踪,并可以对风机捕获的功率进行控制,使风电机组在风力限制范围内承担系统功率调节任务。对一台2 MW双馈型感应变速风电机组进行了仿真,仿真结果表明控制方案在风速波动条件下能够准确、有效地对风电机组最大风能追踪,并能对有功、无功功率按计划进行独立调节。     

基于Crowbar的双馈风电系统低电压故障下无功控制

在电网电压发生跌落故障期间,基于Crowbar电路的双馈风力发电系统需要吸收大量无功功率。通过分析故障下DFIG系统的运行特点,建立了变桨距角控制模型及网侧变流器的STATCOM控制模型,Crowbar电路动作后,利用变桨距系统调节桨距角来抑制系统转差率,减小系统从电网中吸收无功功率,同时将网侧变换器切换成STATCOM工作模式,为系统提供无功功率补偿,在PSCAD/EMTDC平台进行暂态仿真研究。结果表明,在故障期间Crowbar电路启动后,通过该控制策略能避免系统从电网中吸收过量无功功率,有助于主电网电压的重建和恢复,验证了所提方法的有效性和正确性。     

基于预测控制的DFIG电网无功补偿优化方案

提出一种基于预测控制的DFIG功率调节控制方案,增强DFIG调节电网电能质量的能力,提高DFIG系统的无功输出能力。首先比较了DFIG系统和统一电能质量调节器的控制方法。针对DFIG功率分配动态多变量的过程,设计三输入三输出的广义预测控制方案,通过模型预测、滚动优化和反馈校正,提高了DFIG的无功补偿能力。仿真对比了多种情况下最大功率点跟踪控制和广义预测控制下的DFIG的无功输出,证明了使用广义预测控制可以有效的提高DFIG的无功补偿总量,增强DFIG系统调节电网电能质量的能力。     

无源高阶终端滑模控制双馈风力发电系统

为了简化双馈风力发电系统模型并且使得系统具有抗干扰的特性,依据无源性理论和滑模控制理论从能量和鲁棒性的角度研究了变速恒频双馈风力发电系统.首先建立了基于Euler La-grange (EL)方程的双馈风电系统数学模型,使得双馈风电系统分解为电气和机械两个无源子系统的反馈互联.在设计控制器时只需考虑电气子系统,而机械子系统是一个能量耗散系统,通过选择适合的参数可以保证稳定,因此简化了控制算法.针对速度环响应速度慢,鲁棒性差的问题设计了高阶非奇异滑模速度控制器.仿真结果表明了所提控制算法简单有效,能够保证风力发电系统输出恒定频率的同时,电机转速也能快速的跟踪参考转速,提高了整个系统的动静态性能.     

双馈风力发电系统最大风能追踪控制的研究

在分析了风力机功率特性和DFIG运行特性的基础上,通过对双馈机转速控制进行最大风能追踪具体过程的深入研究,提出了一种基于最大风能追踪的双馈电机有功、无功功率的解耦控制方法。建立了基于发电机定子磁链定向矢量控制的双馈风力发电系统最大风能追踪系统模型,并利用PSCAD/EMTDC对其进行仿真,结果验证了控制策略的正确性。     

双馈风电机组抑制电力系统低频振荡的鲁棒控制策略

针对大规模风电场接入电力系统面临的低频振荡问题,提出了一种双馈风电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)附加鲁棒控制策略,通过控制双馈风电机组的转子侧无功输出向系统注入无功功率以达到提升系统阻尼的目的。首先采用TLS-ESPRIT辨识算法辨识出系统模型,然后采用基于区域极点配置的鲁棒控制理论设计附加阻尼控制器。为对所提控制方法相比于传统控制方法的优势,设计了基于极点配置的阻尼控制器。最后在PSCAD软件中搭建含风电的两区域模型验证所提控制方法的有效性。仿真结果表明DFIG附加鲁棒控制器能有效抑制电力系统低频振荡,具有较好的鲁棒性。