变速恒频双馈风电机组恒功率非线性控制

为了有效减少变速恒频双馈风电机组额定风速以上时的功率和转速波动,提出了一种同时考虑桨距角和双馈感应发电机转子励磁电压调节的新型恒功率控制策略。在分析风力机特性和双馈感应发电机基本电磁关系的基础上,建立了变速恒频双馈风电机组的非线性数学模型,并利用反馈线性化理论设计了非线性控制器。仿真结果表明,所提出的控制策略与现存的仅...     

变速恒频风力发电系统的原理及励磁控制

变速恒频控制策略可以最大限度地利用风能.本文分析了变速恒频双馈发电系统的原理、性能及特点,对变速恒频双馈风电机组矢量控制技术进行了研究,并对直接转矩控制和功率控制进行了分析.     

变速恒频双馈风电机组转子侧励磁变流器控制技术研究

介绍了变频恒速双馈风力发电机的数学模型,分析了双馈风电机组转子侧变流器对发电机励磁的定子磁链定向的矢量控制策略,论述了采用定子磁场定向的矢量控制可以实现双馈风力发电机输出的有功功率和无功功率解耦.阐述了变速恒频双馈风电机组转子侧变流器励磁控制策略的仿真研究和试验波形.     

变速恒频双馈风电机组频率控制策略的改进

风力发电参与电力系统频率的控制是大规模风电并网需具备的功能.以变速恒频双馈风电机组参与电力系统频率控制为研究对象,对现在研究中提出的在变速恒频双馈电机控制系统中增加频率控制环节进行分析,采用现在研究较为成熟的控制方法和一种改进控制方法进行分析比较,推出了将两者控制方法特点相结合的控制策略,来最大限度地利用变速双馈风电机...     

考虑变频器特性的变速恒频双馈风力发电机组控制策略的研究与仿真

以并网型变速恒频风电机组中双馈发电机的运行特性及连接于发电机转子部分的脉宽调制(PWM)控制的电压源型交-直-交变频器的结构和机理为基础,在假设变频器采用理想开关器件,即忽略电子器件的换相重叠、损耗,并只考虑变频器直流电容充放电的动态过程而不计频率调节的动态变化过程的前提下,提出了基于定子磁场旋转坐标系统下的变速恒频风电机组电气控制部分的控制策略并设计了相应的H控制器.同时基于MATLAB软件建立了变速恒频双馈风力发电机组的仿真模型,并以渐变风和随机风模式为例,针对提出的控制策略对变速恒频双馈风力发电机组的并网运行特性进行了仿真研究,仿真结果表明了该控制策略的合理性及控制器设计的有效性,同时也说明了双馈发电机在保证有功输出的情况下能够有效地调节无功功率,保证变速恒频风电机组的稳定运行.     

交流励磁变速恒频风电系统运行研究

随着风电机组单机容量的不断增大,采用变桨距风力机实现最大风能捕获和利用的变速恒频发电已成为当前风电技术的研究热点.文中从理论到实践全面讨论了双馈发电机交流励磁变速恒频的发电原理、对交流励磁变频器的要求,以及为追踪最大风能捕获、实现发电机有功、无功功率独立调节和变速恒频下空载并网控制的定子磁场定向矢量控制策略.实验风电机组的空载、并网、同步速上、下的发电运行全面验证了所提出的交流励磁变速恒频关键风电技术的正确性,为大型风力机组的工程实现奠定了一定的理论及技术基础.     

基于DSP与FPGA的2MW双馈风电变流器控制系统研究

目前风电技术可以分为恒速恒频控制方式和变速恒频控制方式。变速恒频风力发电机可以提供更高的风能利用效率,所以越来越多的为大功率机组所采用。其中双馈式风力发电系统由于变流器的额定功率小,电动机结构简单的优点占据了主导地位。本文为2MW双馈风电变流器设计了基于TMS320C28346与FPGA的双馈风力发电变流器系     

基于EMTP-RV双馈风力发电系统建模与运行控制仿真研究

针对变速恒频双馈异步风力发电系统,以仿真软件EMTP-RV为平台,建立了包括风速,风力机及传动装置和变频器的数学模型.针对最大风能跟踪、有功功率和无功功率的解耦控制以及发电机的变速恒频输出的目标,推导了基于定子磁链定向矢量控制技术的转子侧变频器控制策略和基于定子电压定向矢量控制技术的网侧变频器控制策略.建立变速恒频双馈异步风力发电系统的仿真模型,并依据变速风电机组控制目标的要求对所建模型进行了验证,结果表明所建模型的准确性和控制系统的有效性.该模型的建立为风力发电系统的进一步应用研究提供了可靠的理论依据.     

变速恒频双馈风电机组分段分层控制策略的研究

针对并网后变速恒频双馈风电机组的优化运行及其与电网的协调问题,依据分段分层控制思想,提出了变速恒频风电机组的并网控制策略:按照风速将风电机组的控制分为两个阶段,即低风速的最大风能追踪控制阶段和高风速的恒功率控制阶段,同时依据分层思想将风电机组电气部分的控制分为参考值的整定和对参考值的跟踪两层控制.利用该分段分层控制策略,对北方某风电场及其接入系统中风电机组的运行特性和接入系统中关键性节点的电压特性进行了仿真分析,结果表明该控制策略不但可以实现风电机组的优化运行,而且能较充分地发挥风电机组中双馈发电机的无功调节能力,提高风电机组并网后的电压稳定性,保证全网无功优化运行.     

基于EMTP-RV双馈风力发电系统建模与运行控制仿真研究

针对变速恒频双馈异步风力发电系统,以仿真软件EMTP-RV为平台,建立了包括风速,风力机及传动装置和变频器的数学模型。针对最大风能跟踪、有功功率和无功功率的解耦控制以及发电机的变速恒频输出的目标,推导了基于定子磁链定向矢量控制技术的转子侧变频器控制策略和基于定子电压定向矢量控制技术的网侧变频器控制策略。建立变速恒频双馈异步风力发电系统的仿真模型,并依据变速风电机组控制目标的要求对所建模型进行了验证,结果表明所建模型的准确性和控制系统的有效性。该模型的建立为风力发电系统的进一步应用研究提供了可靠的理论依据。     

SVC与桨距角控制改善异步机风电场暂态电压稳定性

研究了改善异步机风电场暂态电压稳定性的措施。基于普通异步机的恒速风电机组是目前世界上应用最为广泛的风电机组之一,由于其发出有功功率的同时吸收无功功率,会导致接入风电地区电网的电压稳定性降低。文中在DIgSILENT/PowerFactory中建立了静止无功补偿器（SVC）控制模型及风电机组桨距角控制模型,通过包含风电场的电力系统仿真计算验证了模型的有效性及其对异步机风电场与电网暂态电压稳定性的贡献。研究结果表明,在接入风电地区电网发生三相短路的大扰动故障时,SVC能够有效地帮助恒速风电机组在故障后恢复电压,提高输出的电磁功率,桨距角控制能够有效地降低恒速风电机组的输入机械功率,以上2种措施能够避免风电机组机械与电磁功率不平衡引起的异步发电机超速及电压失稳;采用SVC及风电机组桨距角控制能够改善异步机风电场的暂态电压稳定性,确保风电机组连续运行及电网安全稳定。     

双馈感应发电机转速的非线性模型预测控制

变速恒频风力发电中,双馈感应电机(double-fed induction generator,DFIG)工作在额定风速以下时,为获取最大风能,需调节发电机转速,使其迅速跟踪上不断变化的最佳转速。为减少控制参数整定的困难、减弱控制算法对DFIG模型的依赖,采用非线性模型预测控制方法实现对DFIG的转速控制。首先建立了基于最小二乘支持向量机方法的DFIG转速预测模型,然后利用粒子群优化算法进行滚动优化,最后通过预测误差进行反馈校正。试验结果表明,该方法具有较好的泛化能力和鲁棒性,动态性能和跟踪效果均比较理想。     

变速恒频双馈风力发电系统控制研究

设计一套30kW变速恒频双馈异步风力发电机励磁控制实验系统,采用背靠背变流器作为双馈异步电机的励磁源。分析了基于旋转坐标系统下的双馈异步电机的数学模型,采用定子磁链定向方式的控制策略,研究了在电网发生电压跌落时的危害和应对措施。实验结果表明,风力发电机控制性能良好,而在电网低电压故障时变流器的有效控制为保护双馈异步电机和支撑电网起到了一定作用。     

变风速下双馈感应发电机非线性鲁棒状态估计反馈控制

风速的强随机性与风力发电机建模的不确定性给风力发电系统的优化运行带来了极大的挑战。文中设计了一种新型非线性鲁棒状态估计反馈控制(NRSEFC),从而实现双馈感应发电机的最大功率点跟踪。首先,将风轮机的非线性、发电机参数不确定性以及随机风速的综合影响聚合为一个扰动,同时应用一个滑动模态状态扰动观测器对该扰动进行实时快速估计。随后,将该扰动估计值作为附加控制分量加入状态估计反馈控制中进行在线完全补偿。NRSEFC兼具状态反馈线性控制的结构简单、可靠性高以及非线性鲁棒控制的控制全局一致性和鲁棒性强等双方优点,不依赖于双馈感应发电机系统精确模型且仅需测量转子角速度和无功功率两个状态量。基于阶跃风速、随机风速、发电机参数测量误差以及机端电压跌落4个算例的仿真结果验证了NRSEFC的有效性和鲁棒性。最后,基于dSpace的硬件在环实验验证了所提算法的实际应用性能。     

变桨距型双馈风电机组并网控制及建模仿真

变桨距型双馈风电机组在并网过程中,转子励磁控制虽然具有良好的定子电压调节效果,但是对转子转速缺乏控制。针对该问题提出了结合变桨距系统调整转子转速,共同完成并网的方案。由于双馈发电机并网前后的控制策略不同,分析了控制系统间无扰切换的方法。采用分开建模、分时仿真的思路建立了风电机组模型,实现了风机并网全过程仿真,研究结果证明了本文所提方案的有效性。     

基于PSCAD/EMTDC的双馈式变速恒频风电机组动态模型仿真

以电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC为平台,应用电机矢量控制原理与比例-积分调节器串联校正等方法建立基于双馈感应发电机的变速风电机组控制系统模型,并将该模型与PSCAD/EMTDC模型库中的已有模型相结合,形成基于双馈感应发电机的变速风电机组动态模型。依据变速风电机组的运行特性对该模型进行校验并验证其有效性,该模型为研究基于双馈感应发电机的变速风电机组的工作特性提供了新的手段。     

电网故障下并网异步风电机组的暂态特性分析

研究了由笼型和双馈型异步风电机组组成的风电场并网后风电机组的暂态行为,并对比分析了在同一接入点接入不同比例容量的笼型异步发电机和双馈异步发电机时,外部三相短路故障对风力发电机组电压和转速的影响。提出了在双馈型风电机组中采用一种PI控制器,以提高风电场的稳定运行能力的方案。仿真结果表明,故障清除后,能有效地提高风电机组的稳定运行能力。该试验结果可为风电场的建设提供参考。     

基于模糊控制的双馈风力发电功率解耦研究

对于变速恒频风力发电系统,采用基于定子电压定向的矢量控制简化双馈发电机模型,并在此基础上确定了最大风能捕获的控制策略.为了提高系统的鲁棒性和动态响应速度,将模糊控制技术引入双馈风力发电系统有功功率和无功功率解耦控制中.将功率控制系统分解为有功功率子系统和无功功率子系统,从而建立了风力发电机组完整的功率控制模型.采用Ma...     

基于分数阶滑模的风力发电机直接功率控制

为了改善双馈风力发电系统的控制性能,将分数阶滑模控制应用于双馈风力发电机的直接功率控制系统中。将分数阶微积分引入到滑模控制中,构成分数阶滑模控制器,利用分数阶的遗传衰减特性削弱滑模控制的抖振。推导了应用于双馈风力发电系统的分数阶滑模控制律,并用李雅普诺夫稳定性定理证明了系统的稳定性。所提出的分数阶滑模控制系统省略了电流环控制,简化了控制结构,实现了有功功率和无功功率的有效控制。仿真与试验结果显示出所用分数阶滑模控制策略的有效性,同时表明该系统削弱了传统滑模控制中存在的抖振。     

变速恒频风力发电机组控制技术综述

对国内外风电接入电网的输电网技术规范进行了分析和比较,明确了风电机组的控制要求及对应的控制目标.重点阐述了双馈感应异步发电机(DFIG)和多极直驱式永磁同步发电机(PMSG)2类变速恒频(VSCF)风电机组的拓扑及以最大功率点跟踪(MPPT)为目标的控制方案,其中主要对PMSG的控制方案进行了总结和比较;结合输电网技术规范对风电机组的控制要求,说明了VSCF风电机组在低电压穿越(LVRT)时的控制方案及保护措施,同样以分析PMSG的LVRT控制方案及相应保护措施为主.最后简要介绍了风电机组以提高电能质量、调频能力为目标的研究现状,并对采用分频输电技术的分频风力发电系统进行了探讨.