基于SDR的双馈异步风电机组低电压穿越方案研究

随着风电并网容量的快速增加,电力系统对并网风电机组低电压穿越能力的要求也越来越高。提出基于串联动态电阻(SDR)的双馈异步风电机组低电压穿越新方法,介绍了其拓扑结构与工作原理,通过电网正常运行和发生低电压故障情况下双馈异步风电机组数学模型论证了方法的可行性。在Matlab/Simulink中建立了风电机组的仿真分析模型以验证其有效性,仿真结果表明,该方法可以实现电压跌落期间双馈异步风机不脱网稳定运行,同时选择SDR电阻时既要保证转子电流在安全范围内,还要考虑限制故障过程中的过电压。     

基于多FPGA的电力电子实时仿真系统

大功率复杂电力电子装置通常需要实时仿真系统来加速装置开发和功能验证。然而,商业化电力电子实时仿真系统均由国外公司垄断,价格昂贵,系统升级维护费用高,开放性差,仿真容量和接口数量也受限。为此,文中提出了一种基于多现场可编程门阵列(FPGA)的实时仿真系统的实现架构,以多片FPGA作为并行核心运算单元,有效增加仿真容量和缩短仿真步长。分析了数据实时传输的需求,并提出了一种满足通信需求的增强型串行外设接口(SPI)通信方式。基于该架构自主开发研制了实时仿真平台,并采用硬件描述语言构建10kV 12级联H桥静止同步补偿器(STATCOM)电路模型进行系统实时仿真验证。实验结果表明:实时仿真步长可以达到2μs,实时仿真波形与MATLAB仿真波形误差在0.5%以内。     

双馈式风力发电系统实时数字仿真研究

为了研究大容量双馈式风力发电系统的运行控制特性,根据双馈式感应电机(doubly-fed induction generator,DFIG)动态数学模型,采用典型控制策略,分别在PSCAD/EM TDC、RTDS仿真平台下建立了4.5 M W双馈式风力发电机系统的动态模型。在此基础上,对风力发电系统在不同风速下的运行控制特性进行了仿真研究。仿真分析结果表明,所建立的大容量双馈式风力发电系统有较好的动态响应与控制特性,与理论分析相吻合。     

双馈异步风电系统的建模仿真

当电网电压跌落时,风电机组须维持一定时间与电网连接而不解列,并且能提供无功以支持电网电压的恢复,即具有低电压穿越能力,而双馈风电机组低电压穿越能力最弱。分析建立了双馈风力发电机组的模型,通过使用MATLAB/SIMULINK仿真,来研究它的LVRT性能,及影响它LVRT性能的因素,探讨它的改进方案。     

含双馈异步风电机组的风电场电能质量分析

通过对风电场接入电网后电能质量影响的分析,以及风电场内部电能质量水平的测试,分析了风电场投运前后、不同运行方式等各个阶段静态无功补偿装置的补偿效果,探讨了在电网背景电能质量水平较差情况下,接入双馈型风机风电场后的电能质量情况。     

基于FPGA的双馈风力发电机定转子解耦数字镜像超实时仿真

为实现双馈风力发电机(doubly fed wind generator,DFIG)大规模实时仿真,设计了一种基于现场可编程逻辑阵列(field programmable gate array,FPGA)的DFIG数字镜像IP核。并提出面向异步机定子与转子“T型”等效电路解耦的虚拟电容等效法,在此基础上提出DFIG内部各组件并行算法,最后构建DFIG-IP。通过流水线优化设计,完成基于FPGA的DFIG-IP在4种工况下计算精度与计算速度的实验验证。研究结果表明：该文所提方法降低DFIG异步机求解模块所需FPGA资源约77%;基于FPGA设计的DFIG-IP在500 MHz时钟频率下,超实时加速度比可达27.8,单个DFIG-IP占用ZCU106资源不超过20%;所提方法能够满足DFIG并网系统实时仿真在精度与速度上的要求。研究结果可为含大量新能源并网系统的电磁暂态仿真加速研究提供参考。     

双馈异步风电机组模拟惯量响应控制技术综述

通过模拟惯量控制策略,双馈异步风电机组（DFIG-WTG）可以实现惯量响应,提高电力系统的频率稳定性。综述了3类双馈异步风电机组的模拟惯量响应控制策略：一是在MPPT控制策略中引入频率偏差或其导数,通过增益、比例积分（PI）控制器等控制环节后,得到双馈风电机组转矩或有功功率的补充控制参考值;二是当发生频率扰动时,屏蔽MPPT控制策略,采用瞬时有功功率超发实现模拟惯量;三是采用磁链幅值相角控制（FMAC）策略实现模拟同步发电机控制。通过合理的参数设定,理论上3种控制策略均可以最大化利用风电机组的转子动能。     

基于SVPWM的双馈风力发电系统仿真

在RTDS环境下构建基于SVPWM（空间矢量脉宽调制）的双馈型异步发电机及控制系统的仿真模型．其控制回路中所包含的矢量控制能够跟踪最大风能,从而获取最大能量。仿真1个容量为1．5MW双馈风力发电系统．发电机功率因数和直流电压具有可控性,发电机输出有功功率、无功功率能够解耦控制,试验结果验证了系统的控制特性良好。     

基于PSCAD的双馈风电机组建模与仿真

双馈感应风电机组仿真建模研究的文献很多,但鲜有描述双馈风电机组详细建模过程的。为此,介绍在PscAD／EMTcD软件中建立包含风力机、双馈风力发电机、变频器和控制系统的双馈感应风电机组的全过程,在此基础上搭建系统电磁暂态仿真模型并进行仿真分析。仿真结果表明所构建的模型可实现有功、无功功率的解耦控制和最大风能跟踪;实现保持直流母线电压恒定和交流侧单位功率因素控制;与实际双馈风电机组的风速-输出功率具有较高的一致性。     

基于FPGA的柔性直流实时仿真技术及试验系统

未来柔性直流输电技术大容量、高电压、远距离的发展趋势,对现有的柔性直流仿真建模技术提出了更高的要求。为了建立更符合控制保护装置测试需求的大容量、高电压、远距离柔性直流实时仿真模型,提出了适用于各种子模块拓扑结构且能灵活定义模块级故障的模块化多电平换流器(MMC)等效建模方法,采用基于现场可编程门阵列(FPGA)技术实现灵活柔性直流换流器算法,通过双向高速通信板卡GTFPGA在实时数字仿真器(RTDS)中实现灵活自定义的柔性直流MMC仿真建模,为未来含新型子模块拓扑结构的大容量、高电压、远距离柔性直流工程的控制保护特性研究及其闭环试验,提供有效的实时仿真试验系统和重要的仿真技术支持。     

双馈风力发电系统终端滑模控制研究

针对双馈风力发电系统最大风能跟踪与功率解耦问题,采用非线性逆系统方法实现反馈线性化和解耦.考虑建模误差和系统参数变化等影响,利用核岭回归支持向量机(SVM)方法来辨识逆系统,并在线调整自适应参数,对解耦后的双馈发电机系统设计终端滑模控制器.分析结果表明,系统状态实现了有限时间收敛,具有较好的动态特性,且有功功率和无功功率实现了解耦控制.仿真结果验证了该方法对双馈风力发电系统控制的可行性和有效性.     

海上风电直流汇集DC/DC系统实时仿真方法

随着深远海风电的开发与快速发展,采用柔性直流输电技术逐渐成为海上风电系统的首选方案。然而,海上风电及其输电系统的安全运行仍面临严峻的挑战。实时仿真技术能低成本、快速模拟各种复杂运行工况,得到越来越多的关注。直流汇集DC/DC系统是海上风电系统中的关键设备,其复杂的级联结构、数量众多的元件和更高的开关频率都给实时仿真带来了巨大的挑战。为此,提出一种海上风电直流汇集DC/DC系统实时仿真方法,通过仿真算法的并行设计和等效模型的构建两个步骤,实现大规模海上风电直流汇集DC/DC系统的小步长实时仿真。首先,将EMTP算法重新设计为适用于实时仿真的并行算法,并基于此构建直流汇集DC/DC系统子模块的等效模型。其次,根据子模块之间的串联耦合关系,构建直流汇集DC/DC系统的多端口等效模型。最后,在CPU-FPGA异构实时仿真平台中进行海上风电直流汇集DC/DC系统在多种工况下的实时仿真,并与PSCAD/EMTDC离线仿真结果进行对比,验证了所提实时仿真方法的准确性和高效性。     

相关分析法系统辨识平台设计

用伪随机二进制序列进行相关分析是辨识系统脉冲响应函数的有效方法。给出一种用伪随机m序列作为输入信号,用LabVIEW实现信号采集的辨识系统平台,其中m序列基于FPGA生成,改变少数参数就可以对序列长度、周期等进行了调整。最后,给出了两个辨识实例。     

基于DSP+FPGA技术的实时视频采集系统的设计

本文介绍了一种基于高速数字信号处理器TMS320DM642和FPGA的图像采集系统,阐述了该系统的硬件组成、工作原理,并详细描述了视频编码单元、图像处理单元和视频输出单元等的构成和设计方法,分析了系统设计时的各个关键技术环节.本系统有3个突出的优点:一是实时性,硬件电路器件的执行速度以及适合硬件的软件系统都保证了系统实时性的实现:二是小型化、集成度高,这个系统功能由一块PCB板实现:三是系统硬件平台的通用型,可以通过软件编程实现各种不同的图像处理功能.     

一种基于FPGA的嵌入式实时以太网

提出了一种基于FPGA的嵌入式实时以太网。通过分析国际上多种实时工业以太网的特点,针对模块化设备对内部高速通讯的需求,设计了一种简化的实时以太网协议,并通过FPGA实现,最后通过实验进行验证;协议完全基于FPGA实现,简单可靠、通讯延时小,解决了现有工业以太网应用复杂、增加成本等问题,为高性能模块化工业控制系统奠定了通讯技术基础。     

FPGA在基带信号处理中的应用

本文以小型化和模块化设计为指导思想,设计了一种基于FPGA的基带信号处理系统。该系统的突出优点是体积小、可靠性高、可扩展性强。在保持系统功能和性能的前提下简化了传统基带信号处理系统,可广泛应用于扩频通信系统。     

基于FPGA的CSD编码乘法器

在数字滤波、离散傅里叶变换等数字信号处理中,乘法运算是一个最基本的运算,乘法运算的速度决定着数字系统的运算速度。本文通过理论与实验研究相结合的方法介绍CSD编码乘法器的运算法则及其在FPGA中的实现过程。通过与二进制乘法器相比较,证明CSD编码乘法器在减少对FPGA资源的占用和提高运算速度方面具有明显的效果。     

基于CPU-FPGA异构平台的虚拟同步并网逆变器 实时仿真算法设计

随着电力系统中电力电子器件的广泛应用,对于小步长(≤2μs)电磁暂态实时仿真的需求逐渐增加。此时,单独依靠CPU已难以满足其要求,转而结合现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)来实现是一大趋势。搭建了适用于虚拟同步并网逆变器系统实时仿真的CPU-FPGA异构计算平台。其中,FPGA电路部分采用优化EMTP (Electro-Magnetic Transient Program)流程实现,综合利用恒导纳开关建模、支路拆分并行处理及矩阵化流程计算来优化仿真实时性能。CPU控制部分采用虚拟同步控制,并设计了与FPGA异步通信的数据交互接口。最后,针对该并网逆变器系统进行小步长实时仿真,与Simulink离线仿真结果相对比,同时分析平台实时性能与FPGA上资源消耗,验证了基于所提平台实现虚拟同步并网逆变器系统实时仿真的准确性与有效性。