双馈发电机及其控制系统建模与仿真

运用定子磁场定向矢量控制的分析方法，分别建立了双馈发电机和转子励磁控制系统的数学模型，并通过定转子电压相位角φ₁₂将两者联系起来，推导出双馈发电机及其控制系统的一体化矢量控制模型.该模型不仅反映了双馈发电机的参数、励磁控制系统硬件结构和转子励磁控制参数，而且从理论上揭示了双馈发电机兼有感应电机和同步电机的运行特点以及应用于变速恒频发电系统中的技术优势.仿真结果表明所建立数学模型的正确性及双馈发电机具有良好的功率控制特性.     

双馈感应风力发电机组的能量成形与L2增益控制研究

研究了基于能量成形的变速恒频双馈感应发电系统的建模与控制问题。采用端口受控哈密顿（port-controlled Hamiltonian,PCH）方法,建立了双馈感应发电机的PCH系统非线性模型,采用PCH系统与L2增益扰动抑制技术设计了系统在干扰向量为0时的PCH控制器和干扰向量不为0时的L2增益控制率,实现了定子电流的解耦控制、最大风能捕获控制以及无功功率的独立调节。仿真结果表明,所提出的控制方法是可行的。     

感应电能传输系统能量注入控制方法研究

针对感应电能传输系统的输出控制,利用原边逆变电路的能量注入模式及自由谐振模式,提出一种基于双工作模式切换的能量注入调节方法.该方法建立了谐振网络能量函数以刻画系统中能量平衡关系,并以能量注入、能量储存及能量耗散三者关系,提出了基于能量注入占空比的系统控制策略.该控制方法从能量角度实现控制,有效地避免了该非线性系统的复杂...     

双馈感应电动机的状态误差端口哈密顿建模和控制

针对负载转矩已知和未知情况,本文采用端口受控哈密顿(port-controlled Hamiltonian,PCH)方法,分别研究了双馈感应电机(doubly-fed induction machine,DFIM)哈密顿建模与控制问题,建立了双馈感应电机的PCH模型,给出了期望的闭环系统PCH结构,选取了期望的闭环哈密顿函数,采用能量成形、阻尼注入和互联配置的方法设计出系统控制器,并且在负载转矩未知时设计负载转矩观测器。通过Matlab/simulink进行仿真验证,仿真结果表明,系统动态响应比较快,具有较好的稳态性能和速度跟踪性能。证明所提出的PCH控制方法是有效的。     

应用坐标变换法分析双馈调速感应电动机的稳态性能

通过坐标变换的方法推导出双馈调速感应电动机的稳态特性,并由此对其转矩特性和能量关系进行了分析。     

风电场无功电压控制研究

目的研究双馈感应发电机的无功发生极限,采用一种风场控制策略实现接入点电压达到控制的目标值,以实现风场内的协调控制.方法双馈感应风机机组作为主要无功源,以双馈风机风电系统的功率关系为基础,把并网点电压调节作为目标同时考虑到各机组机端电压的协调控制策略.按照机端电压近似相等的原则来整定各台机组的无功出力,针对所采用的策略应用PSAT仿真软件搭建风场模型并进行了仿真.结果优先控制风电机组进行无功功率调节,降低风电功率波动,仿真结果验证了策略的正确性和有效性.结论充分发挥双馈风机作为风电场的元素组成部分的调压能力,提高风电机组对系统正常电压波动的适应性,并且减少了无功补偿设备的无功输出,实现了快速调节.     

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.     

不平衡电网电压下并网型双馈感应发电机励磁控制策略

通过坐标变换推导出双馈感应发电机在正、负序坐标系下的电压方程和磁链方程,建立了正、负序坐标系下基于定子正、负序磁链定向的并网型双馈感应发电机数学模型.分别给出负序控制系统4类不同控制目标时转子负序电流指令值,得到适应于电网电压不平衡的双馈感应发电机在正、负序坐标下的励磁矢量控制策略.     

变速恒频双馈风力发电机的功率控制

针对双馈风力发电系统中功率控制的时变性、随机性、复杂性以及非线性的特点,提出了一种基于模糊神经网络的功率解耦控制方法.该控制方法不依赖电机参数和精确的数学模型,能够实现双馈风力发电机有功、无功功率的解耦控制,具有控制简单、灵活、方便、有效的特点,系统鲁棒性强,适用于双馈风力发电机的功率控制.     

双馈型风力发电机有功无功解耦控制仿真

根据变速恒频双馈风力发电理论,设计了一套基于DSP的双PWM风力发电实验系统.该实验系统采用双DSP控制核,保证了风力发电控制系统的快速性.基于双馈发电机数学模型和定子磁场定向的矢量控制,建立了有功功率、无功功率解耦的控制策略和Matlab/Simulink仿真模型.实验结果表明：该控制系统能有效地实现双馈发电机有功、无功功率的解耦,为大型变速恒频双馈风力发电机组励磁变频器提供了理论基础.     

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.     

风电场不同控制策略对电网电压稳定影响的分析

研究双馈感应发电机风电场在不同控制策略下对电网电压的影响,分析风电机组的最大风能捕获方法,基于定子磁链定向控制实现功率的解耦,提出基于功率解耦的电压控制策略和无功控制策略的相应模型.并利用MATLAB/Simulink搭建了含风电场的电力系统仿真模型.仿真结果表明:采用电压控制策略的风电场能够提供无功支持,有利于提高电...     

电网故障下双馈风力发电机动态响应分析及LVRT控制

馈电机由于其定子与电网直接耦合相连,故而在电网发生故障时,电机转子侧会产生相应的电压和电流冲击,严重影响到风电场的稳定运行。文章首先讨论了故障发生时刻以及切除时刻的动态响应过程,并在此基础上对一种基于Crowbar电路的低电压穿越控制方法进行了在电网故障发生时刻以及故障切除时刻的仿真研究,通过与传统矢量控制在双馈风电系统发生严重电网故障下的对比分析验证了其可行性与正确性。     

消除谐波电流的低电压穿越控制策略研究

为了提高双馈电机及其控制系统对电网电压跌落的适应能力,实现双馈电机的低电压穿越,文章从双馈电机的数学模型着手分析,着重研究了电网电压跌落时刻,不同电压相角所激起的双馈电机电磁过渡过程.并在此基础上提出了电压跌落产生的机理、特性.通过对不同电压相角度的定性分析提出一种消除过渡过程中谐波分量的方法.仿真结果表明,不同的电压相角度对电压跌落的过渡过程影响很大,同时通过对转子励磁电压的控制,能够完全消除电压跌落时定转子侧的谐波电流,实现对转子侧变换器保护的目的.     

基于等效转子电压的双馈感应发电机灭磁控制

针对电网电压故障引起的双馈感应发电机磁链弱阻尼振荡问题,提出一种采用等效转子电压的双馈感应电机灭磁控制策略。分析电网电压故障激起的双馈感应电机定子磁链的暂态过渡过程,建立定子磁链状态方程;通过求解状态方程的特征根和定子磁链的振荡频率及阻尼比,在转子电压前馈补偿项的基础上引入定子磁链的微分反馈项,得到等效转子电压参考值,并研究了其改善磁链欠阻尼特性和加快暂态磁链衰减的机理。最后,双馈感应发电机的仿真结果表明,本文方法可以较好地抑制故障期间的磁链振荡冲击,有利于双馈风电机组故障穿越能力的提高。     

基于聚类分析的双馈机组风电场动态等值模型的研究

针对大型双馈机组风电场,提出一种新的动态等效建模方法。该方法是一种基于双馈风力发电机暂态电压特性的聚类分群方法,即根据风电场内各双馈发电机受系统故障影响程度的不同,识别出电压的动态响应行为相近的风力发电机,并对分群后的双馈发电机及其电气接线系统进行等值聚合,实现了双馈机组风电场的动态等值多机表征。利用电力系统分析综合程序(PSASP 6.2),搭建了双馈机组风电场详细模型和等值模型,并与传统的单机等值模型进行了比较分析。结果表明,所建立的多机等值模型能够较准确地反映双馈机组风电场并网点的动态特性。     

基于双馈风机变桨与变速协调的频率控制

为了改善大规模风电并网给电网频率带来的不利影响,基于双馈风电机组的控制特性,结合转子动能与备用功率控制的特点,提出一种频率分段控制的备用功率与转子动能相协调的多层次、多周期、多环节的联合调频控制方法.电网频率发生偏移时,风机既能快速释放或吸收转子动能,又能调节桨距角,实现风电机组的频率控制.在电力系统仿真软件中搭建供电网络模型,并结合实际电网运行情况进行仿真,仿真结果表明,该方法使得风电机组对频率变化具有快速响应能力,可有效改善电网的频率特性,为双馈风电机组安全稳定并网提供了可借鉴的依据.     

双馈式感应风力发电机组建模及其控制研究

以双馈式感应风力发电机组(DFIG)为对象,分析了DFIG的建模和控制问题。该模型包括风力机模型、传动系统模型和发电机模型。提出了风力机的桨距角控制策略和发电机的转速控制策略。发电机转速控制采用dq同步旋转坐标下的矢量控制。用MATLAB/Simulink软件建立了DFIG模型,并且根据所提出的控制策略对风速随机变化以及系统电压突变时机组的运行情况进行了仿真。仿真结果验证了模型的合理性及控制策略的科学性和可行性。