交流励磁双馈发电机模型的建立与控制

众所周知,采用交流励磁双馈发电机的变速恒频风力发电系统具有许多优点,例如最大限度的捕捉风能,允许原动机在一定范围内变速运行,可灵活调节系统的有功和无功功率,起到功率因数补偿的作用。为了能比较清楚地研究变速恒频双馈风电系统的工作特性,需要建立一套能合理反映交流励磁双馈发电机运行特性、且适合应用于变速恒频风电机组性能研究的数学模型。     

变速恒频双馈异步风力发电机建模与仿真研究

变速恒频发电是一种全新高效发电方式,适用于风力发电等可再生能源开发利用。为了实现变速下调节系统的稳定性,根据双馈异步风力发电机原理,建立双馈异步发电机的数学模型,采用变速恒频风力发电机运行特点分析双馈异步发电机控制模型。在STAR-90仿真支撑平台上开发仿真算法,建立双馈异步发电机及其控制的仿真模型,通过仿真验证模型的有效性。仿真实验结果表明,模型能正确反映变速恒频双馈异步风力发电机的运行特性,对实际风电机组的仿真研究及运行分析具有参考意义。     

基于PSCAD的变速恒频双馈风电系统建模与仿真

为研究变速恒频双馈风电系统的各种高性能控制策略提供有效的动态仿真与分析平台,并克服Matlab仿真环境下所建的模型在动态性能方面存在的不足,采用PSCAD仿真软件建立了变速恒频双馈风电系统的动态仿真模型.基于PSCAD的变速恒频双馈风电系统模型由风机、双馈发电机、功率变换器、控制模块构成, 在建立的模型基础上, 针对电网电压正常情况以及电网电压发生对称、不对称故障时系统的运行特性进行了仿真研究,仿真结果证明了系统模型的正确性.     

理想电网条件下双馈风力发电系统低电压穿越技术的控制策略研究

随着风电在电网所占比例的不断增大,提高风机在故障条件下的不间断运行能力越来越重要。通过分析交流励磁变速恒频双馈风机的运行特点,建立双馈风力发电系统的并网数学模型;针对电网电压小幅对称跌落,在不增加硬件成本的基础上,改进传统双馈发电机矢量控制策略,加入前馈补偿项来抑制电压小幅跌落时转子中的过电流,提高双馈风力发电系统的低压穿越能力。在MATLAB/SIMULINK中验证控制策略的合理性,为以后深入研究双馈风力发电系统提供了基础。     

双馈异步风力发电机功率控制扰动法仿真研究

双馈异步风力发电机有功功率、无功功率的解耦控制是变速恒频风力发电系统的关键技术,也是保证风力发电机组安全高效运行的关键.介绍了交流励磁变速恒频风力发电的基本原理,提出了功率控制扰动策略.利用定子磁链定向的矢量控制方法建立了双馈异步发电机在d-q坐标系下的数学模型,实现了定子有功功率、无功功率的解耦控制.推导了双馈异步发电机的线性化模型并分析了其特件.利用MATLAB/Simulink建立了系统的仿真模型,并就主要扰动参数对系统功率控制性能的影响进行了分析.仿真结果验证了功率控制扰动策略的正确性和可行性,为风力发电技术的进一步研究提供了理论依据.     

双馈变速恒频风力发电系统的并网控制研究及其仿真实现

随着风电机组单机容量的不断增大,发电机并网时的电流冲击已不能忽视,必须对并网控制技术进行深入研究。在总结现有风力发电并网技术的基础上,研究双馈变速恒频风力发电机的“柔性并网”问题,即可通过励磁控制调节发电机输出并满足并网条件。研究双馈电（DFIG）的空载模型、变频器的整流控制模型和并网控制模型,建立整个并网发电系统,并通过完整的仿真验证系统建模与控制的有效性。     

绕线式异步风力发电机的最大风能追踪控制

以双PWM交流励磁电源控制的绕线式异步风力发电机系统为对象,研究了有功功率和无功功率的确定原则和计算方法,进而研究了双馈异步电机的功率解耦控制。给出变速恒频风力发电机最大风能追踪的控制策略,仿真研究表明基于电网电压定向的矢量控制策略,通过转子侧变换器和双馈电机之间的数学模型,能够有效地实现最大风能追踪。提高风电机组的运行和运行效率。     

双馈风电机组变桨距系统建模与仿真

双馈发电机属于变速恒频发电机,当风速超出额定风速时,采用变浆距技术使输出功率维持在额定功率附近,这样即保护了电气系统,又能提高风电机组的运行效率。本文基于LabVIEW平台对双馈风电机组变浆距控制系统进行建模,最终通过模拟不同风速,观察定子输出功率以及浆距角的变化规律。     

电网电压跌落下双馈风力发电机的动态响应

随着以双馈风力发电机为主体的大型风力发电机组在电网中所占比例的提高,电力系统对并网风力发电机在电网电压骤降故障下的不间断运行能力提出了更高的要求。分析了变速恒频双馈风力发电机组的工作原理,建立了双馈风力发电机组的动态数学模型,搭建了双馈风力发电机组的仿真模型,仿真分析了不同电网故障下,变速恒频双馈风力发电机组的动态响应。利用1.5MW双馈风力发电机进行了不同电网电压跌落下的试验,试验结果验证了系统在电网电压跌落故障下的动态响应特性。     

交流励磁变速恒频风力发电系统建模与仿真

引入了交流励磁变速恒频风力发电系统中基于定子磁链和定子电压定向的矢量变换控制技术,以PSCAD/EMTDC为平台,针对整个交流励磁变速恒频风电系统从空气动力学系统到机电、控制系统建立了完整的动态模型,进行了追踪最大风能的变速恒频发电运行及网侧变换器控制的仿真研究,首次考查了以实际风电现场为模型的最大风能追踪效果,仿真结果表明了基于矢量变换控制策略所建立的风电系统可实现有功和无功功率的独立调节,满足变速恒频风力发电和最大风能捕获的需求,且实现了以实际风电现场环境为模型的最大风能追踪控制策略.     

编码器原理及其在风电控制系统中的应用

本文主要讨论增量式和绝对式旋转光电编码器如何在风电控制系统中准确测量变桨电机转子旋转速度和位置。以及双馈发电机转子转速的精确测量,实现对桨叶角度控制和双馈发电机的伺服控制。     

无刷励磁同步风力发电机免疫单神经元控制

根据同步无刷风力发电机系统的特点,提出了同步无刷励磁风力发电机励磁系统设计方法,采用可控硅静止励磁装置向交流励磁机定子励磁绕组提供直流励磁,励磁机输出交流电经过旋转整流器供给风力发电机励磁,根据风速变化,控制励磁机的励磁从而可以控制同步发电机的励磁,使得输出电压恒定;在额定风速以下,获得最大风能利用系数;额定风速以上,保证输出功率恒定;并采用免疫单神经元PID控制算法,使系统的抗干扰能力加强。     

双馈型变速恒频风力发电系统的鲁棒控制

研究了双馈变速恒频风力发电系统的鲁棒控制问题. 采用定子磁场定向的矢量变换技术, 建立了系统非线性数学描述, 利用非线性鲁棒控制技术, 设计了能实现发电机输出有功功率和无功功率鲁棒解耦控制, 同时具有鲁棒干扰抑制作用的转子励磁控制器. 理论分析和仿真结果均表明, 所设计的控制器可以保证在风速变化、系统参数不确定性和外部干扰的情况下, 风力发电系统仍能安全可靠地最大获取风能, 并且输出恒频恒压的电量.     

矩阵变换器励磁控制的无刷双馈风力发电系统

应用在双馈风力发电系统中的功率变换器必须具有功率双向流动的能力, 交直交循环变流器和交交矩阵变换器都可满足功率的双向流动要求. 而矩阵变换器能同时提供正弦的输入电流和输出电压, 输入电流可调节为超前、滞后或同相于输入电压, 输出电压可实现幅值、频率和网侧功率因数的独立控制. 利用矩阵变换器, 通过控制无刷双馈电机控制绕组的电压幅值、频率, 为风力发电系统提供励磁. 压频比控制器采用模型参考模糊自适应控制策略, 对电机的转速和功率因数进行控制. 采用DSP,CPLD构建了基于四步换流方案的矩阵变换器实验励磁系统, 仿真和实验结果验证了系统设计的正确性、可行性和稳定性, 为矩阵式变换器的实际应用提供了实验基础.     

双馈风电机组低电压穿越能力的应用研究

近几年来,风电机组容量快速增长,为了维持电力系统的安全稳定运行和保证风电场并网安全,对风电场提出低电压穿越的要求是必要的。低电压穿越要求是电力系统功率平衡与频率稳定的需要,也是局部电网电压稳定及电压恢复的需要。为最大限度减少大规模风电接入系统对电网的影响,对风电机组提出了更高的要求,即风电机组具有一定的低电压穿越能力。介绍了变速恒频双馈风电机组的基本结构,建立了双馈风电机组动态数学模型。以Matlab/Simulink为仿真应用平台搭建了系统仿真模型,结合风电场低电压穿越能力要求的相关标准规定,针对不同电网电压跌落的情况下,仿真应用研究了变速恒频风电机组的低电压穿越能力,仿真结果表明:双馈风电机组在电网电压跌落时满足继续并网运行的条件,且为电网电压恢复提供了无功功率,提供的无功功率大小与电网电压跌落程度有关。     

Passivity-based control for variable speed constant frequency operation of a DFIG wind turbine

A standard passivity based control for a double fed induction generator of a wind turbine is presented. The control problem is posed as a variable speed constant frequency operation with the aim to maximise the generated electric power. The controller is designed in such a way that the dual control objective, unity power factor in the stator side and speed tracking in the mechanical port, are satisfied guaranteeing internal stability. The proposed scheme is the first attempt to approach the speed tracking operation from the energy dissipation (passivity) perspective. Simulation results show good performance of the control scheme for wind speeds in different operating regimes.