双馈风力发电机空载并网控制策略研究

根据变速恒频双馈风力发电系统的运行原理,基于定子磁链定向的矢量控制技术和网侧变换器电网电压定向的矢量控制技术,设计了双馈风力发电机空载并网控制系统,实现了双馈风力发电机的柔性并网和有功功率与无功功率的解耦控制及最大风能追踪.基于Matlab/Simulink仿真平台,对双馈风力发电机空载并网模型进行了仿真,并利用试验设备对双馈风力发电机空载并网进行试验验证.通过对仿真和试验结果的对比分析,验证了所提控制方法的正确性和有效性.     

变速恒频双馈风力发电系统实验研究

为方便在实验室对双馈风力发电系统进行研究,研制了一套双馈风力发电实验平台.为在该实验平台上实现双馈风电系统的并网运行,给出了基于定子磁链定向的双馈感应发电机并网运行励磁矢量控制策略,并对空载并网方式和直接并网方式进行了比较.在该实验平台上采用直接并网方式进行并网,并对并网型双馈风力发电系统运行特性进行了研究,实验结果表明,双馈电机通过直接并网方式并网时效果良好,并网后系统动静态性能良好.     

基于矩阵变换器的异步电机预测控制方法研究

为了既能实现电源输入功率因数为1,又能实现异步电机定子电流的转矩分量和励磁分量的解耦控制,研究将矩阵变换器的预测控制与异步电机转子磁场定向矢量控制相结合的组合控制策略。结合转子磁场定向技术,采用转速和磁链的双闭环结构,并对异步电机定子电流和无功功率进行多目标预测控制。仿真结果表明,该方法既保留了传统异步电机转子磁场定向矢量控制的优点,又发挥了预测控制的长处。实现了输入功率因数为1,改善了电源质量;实现了异步电机定子电流转矩分量和励磁分量的解耦控制,改善了调速系统动态性能。     

变速恒频双馈风力发电系统的速度模式控制

基于变速恒频双馈风力发电系统能实现最大风能追踪,首先建立了双馈感应发电机的三阶数学模型,在基于定子磁链定向的转子励磁控制策略基础上,提出在最大风能追踪的过程中,采用速度模式控制的系统动态特性优于采用电流模式控制的动态特性,并给出了状态空间解释.最后给出了仿真波形,仿真结果验证了分析的正确性.     

一种新型的矩阵变换器间接调制策略

基于传统的矩阵变换器间接空间矢量调制思想,提出了一种利用输入电压瞬时值合成虚拟整流输出电压的策略,使矩阵变换器在非正常输入时期望的虚拟整流输出电压平均值仍能维持不变．着重对虚拟整流环节进行了分析,给出了具体的调制算法,并通过综合虚拟整流及虚拟逆变环节,得到了矩阵变换器占空比的计算公式．仿真及实验结果表明：所提出的调制策略,不但使矩阵变换器在理想输入时具有良好的输入、输出性能,且非正常输入时输出电流波形质量也较好,其THD值为2．4％;而相同条件下传统的间接空间矢量调制策略,其THD值为12．89％．新的调制策略能有效地抑制非正常输入引起的输出电压谐波．     

双馈异步风力发电机矢量控制研究

根据交流励磁变速恒频风力发电系统的运行特性,将矢量控制技术应用于双馈异步风力发电机的控制.机侧变流器采用定子磁链定向矢量控制,网侧变流器采用电网电压定向矢量控制,2个控制器共同作用,其工作状态根据双馈异步风力发电机的运行状态自由切换.试验结果表明:本控制方法能实现功率的双向流动,保证了双馈异步风力发电机稳定的并网运行.     

变速恒频双馈风力发电系统实验研究

为方便在实验室对双馈风力发电系统进行研究，研制了一套双馈风力发电实验平台．为在该实验平台上实现双馈风电系统的并网运行，给出了基于定子磁链定向的双馈感应发电机并网运行励磁矢量控制策略，并对空载并网方式和直接并网方式进行了比较．在该实验平台上采用直接并网方式进行并网，并对并网型双馈风力发电系统运行特性进行了研究，实验结果表明，双馈电机通过直接并网方式并网时效果良好，并网后系统动静态性能良好．     

变速恒频双馈风力发电机的矢量控制研究

变速恒频风力发电已成为并网风电机组发展的趋势.分析了变速恒频双馈发电机组的结构,研究了能实现最大风能捕获和有功、无功功率解耦控制的双馈发电机的定子磁链定向矢量控制策略,并通过仿真验证了该控制策略的正确性、可行性,为后续的研究工作奠定了基础.     

基于空间矢量调制的矩阵变换器谐波抑制研究

矩阵变换器工作时存在大量谐波,波形畸变率较高。为了有效降低谐波畸变率,对矩阵变换器简化空间矢量调制策略的等效模型进行分析,基于空间矢量合成原理,在虚拟整流侧转换过程中采用省却零矢量调制,在逆变侧的转换过程中引入简化的过调制技术,推导出输出线电压的数学表达式,验证新的扇区划分方法对电网扰动具有抵抗能力,新调制策略输出波形质量提高,谐波畸变率降低。通过仿真,对简化的空间矢量调制策略进行验证,并搭建样机平台,试验验证了该策略的可行性。     

双馈感应发电机风力发电机组矢量控制研究

从并网风力发电系统的发展趋势出发,对现代风力发电机组进行了比较.分析了双馈感应电机数学模型及其定子磁链定向矢量控制模型,论证了其无功功率和转矩的独立控制的可行性,探讨了转子电流解藕控制的控制方案并给出了PID团环控制方案.在数学模型的基础上搭建了MATLAB/SIMULINK仿真模型对结论进行了验证.     

直驱永磁风电机组低电压穿越的一种控制策略

为提高并网直驱永磁风电机组低电压穿越运行能力,提出一种适用于双PWM变换器并网的永磁直驱风电机组低电压穿越运行的电机侧及电网侧变换器协调控制策略。电网电压跌落时,根据输入电网的电磁功率的变化控制电机侧变换器来限制发电机的电磁功率以平衡输入直流侧电容的功率,稳定直流侧电压;根据电网电压跌落深度控制电网侧变换器,提供一定的无功电流,有利于电网电压稳定与恢复,提高风电机组的低电压穿越能力。仿真结果表明,所提控制方案无需硬件装置,能有效实现永磁直驱风电机组的低电压穿越运行。     

直驱式风力发电系统全功率并网变流器拓扑结构研究

在主流的变速恒频风力发电机组中,由于直驱式风机具有结构简单、效率高、维护费用低、并网控制灵活以及优良的低电压穿越性能等优势,所以愈加受到关注.对比分析了目前直驱式变速恒频风力发电系统全功率并网变流器主电路拓扑结构,并得出了结论,双PWM变流器具有较广泛的应用价值.     

矩阵变换器实现感应电机矢量控制系统方法

论述了空间矢量调制矩阵变换器的基本原理,给出了矩阵变换器-异步电动机调速系统组合控制模型,分析了空间矢量调制策略,并且在Matlab/Simulink平台上,针对矩阵变换器-异步电机矢量控制系统的电机起动运行进行了仿真。仿真结果表明:该策略方法具有良好的起动调速性能,具有很大的应用前景;验证了矩阵变换器空间矢量调制策略的可行性和正确性。     

电力电子技术在风力发电中的应用综述

风能是不能储存能源,将风能转换成电能并输送到电网过程中,电力电子设备是关键因素之一．介绍了当前主要的风力发电机系统及其控制．针对最具有发展潜力的变速恒频双馈风力发电系统,分析其用于转速控制的电力电子变换器装置．分析了交流并网安装静止无功补偿器的意义,介绍了基于VSC的轻型直流输电原理．最后,描述了未来大容量海上风电场将更广泛应用电力电子装置．     

典型电网故障下双馈风力发电系统仿真与分析

基于双PWM变频器,建立了双馈风力发电系统的数学模型,给出了转子侧变频器和网侧变频器的电压前馈控制策略,实现了双馈发电机的解耦控制和并网.利用MATLAB SIMULINK建立了仿真模型并对双馈风力发电系统在网侧单相接地、相间短路、电压跌落、电压不平衡等典型故障下进行了仿真.仿真结果验证了该模型的合理性及控制策略的正确...     

Oscillation analysis of a DFIG-based wind farm interfaced with LCC-HVDC

With the increasing capacity of wind farm, HVDC technology has become a promising transmission scheme for long distance transportation of large-scale wind power. However oscillation caused by this system will have a great influence on the security and stability of power system operation. In this paper, the oscillation of a doubly-fed induction generator(DFIG)-based wind farm interfaced with line commutated converter(LCC) based HVDC is discussed. Low-frequency oscillation and subsynchronous oscillation(SSO) are studied since these two oscillations are the particularly concerned oscillations in the stability study of power system in recent years. The model of a DFIG-based wind farm interconnected with LCC-HVDC is developed. The impact of drive train model's structure and parameters on the oscillation characteristics is analyzed. Eigenvalue and participation factor analysis are used to identify the three main modes, which include controller mode, electromechanical mode, and shaft mode. The effects of DFIG controller's parameters, wind speed and operating conditions of HVDC on those modes are studied. Electromagnetic transient simulations are performed to verify the results of the eigenvalue analysis.     

直驱式风力发电系统的仿真研究

对直驱式风力发电系统进行了相关研究,详细分析了风力发电系统中变换器模型,该系统由永磁直流电动机-发电机组、高功率因数整流器、全功率逆变器、滤波电路等组成,用直流电动机的端电压随时间变换引起的电机转速变化来模拟工程现场的风速变化,利用saber软件建立了整个仿真系统,并分析了整个系统中变换器的控制方式,仿真结果表明系统能够在不同风速下稳定运行,系统输出的电压近似正弦,谐波含量小,电能质量较高,同时也证明了系统模型的正确性和控制方式的有效性。     

变速恒频风力发电机组输出特性分析

以变速恒频风力发电系统为研究对象,依据发电机数学模型和交流电机矢量变换控制原理,设计了交流励磁变速恒频(VSCF)发电机定子磁链定向的矢量变换控制系统,对转子侧变换器建立了外环定功率控制内环定电流控制的双闭环控制结构,实现双馈发电机定子有功P和无功Q的解耦控制,从而获得最大风能捕获的高效发电运行。并在PSCAD/EMTDC仿真环境下建立了变速恒频风力发电机组的整体动态数学模型。以渐变风和阵风为例,对由5台单机容量为2 MVA双馈感应电机(DFIG)组成的风电场并网前后的运行特性进行仿真研究,通过仿真分析,揭示了风电场并网运行的动态特性,并验证了数学模型和控制策略的正确性和有效性。     

基于Buck电路的矩阵变换器风机直接转矩控制

针对恒速恒频风力发电机控制困难和易受电网谐波影响的问题,提出了一种基于Buck电路的矩阵变换器的风机直接转矩控制方法.利用Buck电路简化传统的三相-三相矩阵变换器控制策略来构造三相-单相矩阵变换器,将该矩阵变换器应用到永磁直驱风力发电机的直接转矩控制系统中,并使用反馈线性化法来简化系统的控制策略.利用Matlab软件的仿真测试结果表明,所设计的矩阵式变换器能显著提高系统的动态响应性能,且提出的控制策略具有良好的稳定性和鲁棒性.     

基于3电平整流器的永磁同步电机侧的研究

针对二极管箝位式3电平PWM整流电路拓扑结构和直驱型风力发电系统的特点,介绍了3电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)的基本原理,建立了3电平永磁同步发电机在旋转坐标系下的数学模型,分析了电流转速双闭环控制策略,并对3电平整流器控制系统及SVPWM调制脉冲的产生进行了仿真.结果表明:3电平永磁同步电机SVPWM整流技术能够有效地控制转速,稳定系统直流电压.