风力发电并网控制系统的实验研究

风能是清洁的可再生能源,风力发电是新能源中技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式.介绍了一种利用永磁同步发电机获得风能,并通过AC/DC/AC方式将电能输入电网的小容量风力发电并网模式.根据这种风力发电并网模式搭建的实验平台通过整流、直流斩波升压和逆变3部分将风力发电机输出的电能送入三相电网.该实验平台以永磁同步发电机的输出为模型,对并网电压、电流的谐波、相位、功率因数等参数进行实验分析.电能质量符合并网要求.     

光伏电源友好并网系统及其仿真研究

为提高主电网电能质量,对光伏电源并网逆变器及其控制方法进行研究和仿真。该逆变器采用DC/DC+DC/AC的双级结构,以三相瞬时无功理论为基础,将光伏并网逆变器与有源滤波器相结合,使得光伏电源不仅可以输出有功功率,还能进行无功和谐波补偿,实现友好并网。其DC/DC部分采用Boost升压电路,通过电导增量法进行最大功率跟踪(MPPT); DC/AC部分采用电压型三相桥式逆变电路和滞环控制方法。最后给出了较详细的仿真结果,验证了所采用方法的可行性。     

电源变换器在风力发电中的技术研究

随着风力发电技术的快速发展,高性能的电源变换技术受到人们的广泛关注.在此采用基于DSP的数字控制技术,设计了一个新型的AC/DC/AC电源变换器.该变换器前级为三相两开关Boost PFC电路,采用DSP产生两路相位差为180°频率可变的PWM信号进行控制,实现了部分解耦控制,能有效减少输入电流的谐波含量并提高功率因数...     

三相抗干扰性不平衡电子负载模拟装置

设计了一种三相不平衡电子负载模拟装置.该装置采用AC/DC/AC双PWM变流器为主电路结构,通过有功功率和无功功率的解耦控制来模拟三相不平衡电子负载特性,同时能实现能量的双向流动.提出以三相电路瞬时无功功率理论为基础的单相电路谐波和无功电流实时检测方法来推导指令电流,使指令电流不受电网电压初始相位的影响,从而提高装置的...     

三相电子负载模拟装置的研究

设计了一种三相电子负载模拟装置。该装置采用AC/DC/AC双PWM变流器为主电路结构,通过有功功率和无功功率的解耦控制,来模拟平衡的、不平衡的、稳态的、动态的阻性、容性、感性等各种各样的交流电子负载,同时能实现能量回馈,通过仿真验证了该装置设计方案的可行性和合理性。     

基于滞环控制的三相四线制AC/DC系统

基于滞环电流控制策略,提出了一种三相四线制AC/DC双向变流器主电路设计方法,通过Matlab仿真平台,进行了一定功率条件下可控整流与有源逆变的电压、电流波形仿真,验证了主电路拓扑设计及控制策略的正确性.     

双馈电机基于双三电平空间矢量控制方法研究

采用AC/DC/AC拓扑结构,利用三电平PWM整流、逆变原理,构建了双馈电机控制变频器.采用简化的三电平SVPWM算法,外加中点电位控制,对整流和逆变进行仿真,仿真结果表明控制效果良好.同时,给出了双馈电机试验平台的整体硬件设计框图,实验证明了该方法对双馈电机控制的可行性.     

三相Buck型脉宽调制AC/AC交流斩波器及其控制策略

详细分析了三相Buck型脉宽调制AC/AC交流斩波器的电路结构、工作原理及其控制策略。通过比较三相输入电压值的大小,并结合输出电压误差放大信号与三角载波的比较结果,可确定该斩波器各开关管的工作状态。本文以传统的单相输出电压反馈控制策略为基础,提出了一种新颖的三相输出电压反馈控制策略。分别采用两种控制策略,对三相Buck型脉宽调制AC/AC交流斩波器进行了仿真比较研究,并研制了一台原理样机。仿真和实验结果表明:在相同工作条件下,该斩波器采用三相输出电压反馈控制比采用单相输出电压反馈控制具有更好的控制效果。     

基于重复控制的新型三相变换器研究

中间直流侧的电解电容是决定AC/DC/AC变换器使用寿命的关键,取消或减小该电容具有重大意义。针对整流级采用二极管不控整流桥、逆变级采用全控桥的拓扑结构,具体分析了整流级在SPWM调制方式下的工作模式。通过把三相输出电压划分为6个区间,并在每一个区间内根据SPWM的调制特点和三相负载电流的波形,得出了负载功率因数角与能量反馈(倒灌电流)的关系。在此基础上,通过对1个载波周期内直流侧电容上的充放电分析,给出了有倒灌电流时最小电容值的计算方法。取消或减小直流侧电容后,不控整流输出的直流电压是波动的,逆变级不能直接应用标准的SPWM。根据重复控制的原理,对重复控制可以消除输出电压中因直流电压波动而产生的低次谐波的机理进行了分析,分析结果表明应用重复控制可以使输出电压具有良好的波形。最后,应用Matlab/Simulink进行了仿真,仿真结果验证了理论分析的正确性。     

基于VME总线的三相无环流AC/AC变频控制系统

介绍了三相无环流AC/AC变频控制系统的控制原理及其基于VME总线的控制系统硬件和软件设计,并给出硬件实验平台的调试结果.三相AC/AC变频器能输出频率为0～15 Hz电流和电压波形,电流无环流死区时间小于2ms,实验结果表明所研制的基于VME总线的三相AC/AC变频控制系统具有较高控制精度和实时性.     

全功率直驱永磁风力发电机组试验台的研究

直驱型风力发电机组性能优越、运行可靠、维护简便.对采用的低速永磁电机矢量控制调速系统模拟直驱型风机的风轮运行特性进行了理论分析,提出大功率永磁同步发电机组交流传动系统仿真实际直驱永磁风力发电机组的技术方案,并设计和建立全功率直驱永磁风力发电机组的电气试验台.在试验台上对2 MW直驱永磁风力发电机组的电气系统进行了风机功率输出特性和模拟风况的运行性能的试验.     

变速直驱永磁风力发电机控制系统的研究

在直驱永磁风力发电系统中,永磁发电机的输出电压的幅值和频率随风速的波动而变化,不可直接并网。根据风力机运行特性和最佳风能利用原理,本文设计了由不可控AC/DC整流器和可控DC/AC逆变器组成的控制系统,通过控制逆变器的输出电压或电流实时跟踪给定值,来控制永磁发电机电磁转矩,实现最大风能的获取和无功功率可调。本文在理论上分析了方案的可行性,并搭建了基于DSPTMS320LF2407的实验室硬件平台。     

A study of AC link and DC link method for wind power generation connected to electric power system

In this paper, grid‐connection of wind power generators was evaluated from the viewpoint of frequency fluctuation. Wind power generation is a power generation method that depends on natural energy, and there is some concern that it may exert a negative influence on electric power quality. As a result, it is necessary to maintain high electric power quality when wind power generation is connected to the grid. The AC link method, the AC‐DC link method, and the DC link method are alternatives for grid connection of wind power generators. The model system was constructed with the use of a synchronous generator and an induction generator as wind power generator, and verification experiments were performed. Verification experiments using the various grid‐connection methods for each generator were conducted. The steadiest frequency characteristic was obtained in the DC link method. In particular, the stability level was highest in the wind power generation system using the DC link method with a wound‐rotor induction generator. Generally, induction generators are grid‐connected by the AC link method. Therefore, grid‐connection of induction generators by the DC link method appears effective from the viewpoint of frequency fluctuation. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 178(3): 21–30, 2012; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.21196     

双馈风力发电机转子绕组能量回馈技术研究

双馈风力发电机在超同步转速下运行时,定转子绕组能够同时输出功率,将转子绕组这部分能量回馈到电网可以提高双馈风力发电机的运行效率。本文运用交流升压斩波技术将转子绕组的低压交流电泵升为高压直流,再经逆变送回电网。并建立了交流升压斩波的控制算法,计算出系统在各种状态下回馈电压、电流与转差率、占空比之间的关系。仿真和实验结果表明,所提出的控制策略能较好的将双馈发电机转子绕组的能量回馈给电网。     

交流励磁双馈风力发电机组的稳定性仿真分析

介绍了交流励磁变速恒频双馈风力发电机组的工作原理,在坐标变换的技术下,建立了交流励磁发电机在d-q-0坐标系下的数学模型。在Matlab中搭建了系统仿真模块,对交流励磁风力发电机组的稳定性做了仿真分析。仿真结果表明了所建模型的正确性,以及在风力发电系统中利用变速恒频技术后可以大大提高风能的利用率,改善了电力系统稳定性,并且转子转速也可以改变,使其具有独立的无功调节能力。研究结果表明了变速恒频双馈风力发电机组具有良好的动态特性,并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。     

变速变桨距风电机组半实物仿真平台的研发

为在实验室条件下对风力发电的相关技术进行研究,设计了一种通用的变速变桨距风力发电机组半实物仿真平台.该平台采用数据库仿真风力-桨距角-风机轴功率特性曲线和风速指令曲线,据此控制异步电动机变频系统模拟风力机发出机械转矩.理论分析及实验结果证明,该平台可以对各种风力机进行精确模拟,还可装配各种发电机和并网逆变器作为发电装置,据此可研究不同类型风电系统的能量优化技术以及并网控制问题.     

Maximum output power control system of variable‐speed small wind generators

This paper proposes a maximum output power control system for variable‐speed small wind generators. The proposed control system adjusts the rotational speed of a single‐phase AC generator to the optimum rotational speed, which yields the maximum output power according to the natural wind speed. Since this adjustment is performed on‐line in order to adapt to variations in wind speed, the rotational speed of the single‐phase AC generator is adjusted by controlling the generated current flowing in an FET (field‐effect transistor) device, serving as the generated power brake, which is linked directly to the single‐phase AC generator. In order to reduce heat loss from the FET device, a PWM (pulse width modulation) controller is introduced. An experimental model of the proposed control system was built and tested, and the validity and practicality of the proposed control system were confirmed by the experimental results. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 165(1): 9–17, 2008; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20692     

适用于风力发电的一种低成本VSG实现方法

新的电网导则要求风力发电系统具有一定的低压度过能力(LVRT),采用一种低成本的电压跌落发生器(VSG)方案,可以方便地模拟电网电压跌落.以单片机作为控制器,以晶闸管作为交流开关,以MOC3062作为晶闸管驱动器,构成变压器形式的单相VSG,省去了同步电路,因而结构和控制简单,可扩展性强,成本低,可靠性高,能够实现大功率等级.仿真和实验结果表明电压衔接良好,波形畸变小,可以满足风电测试的需求.     

大容量直驱风电机组级联直流组网系统设计

传统交流组网风电场系统存在多次电能转换、成本高的问题。针对这个问题,设计了一种大容量直驱风电机组级联直流组网海上风电场系统,其直接将每台机组的直流输出级联形成高压直流进行传输,而无需额外的海上升压站平台。风电机组采用了永磁直驱风力发电机及其变流器,其中变流器包括了AC/DC单元和DC/DC单元,并设计了控制策略,即通过DC/DC单元的占空比调节来实现电流的持续输出和最大功率跟踪。陆基逆变电站采用晶闸管型逆变器,设计了工作模式和控制策略,其主要功能是实现高压直流链路的电压电流调节。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台,搭建了容量为150 MW的风电场系统进行了仿真计算,计算结果验证了该系统具有较高的鲁棒性和对风速变化的适应性,同时每个机组都能独立的实现最大风能捕获。     

基于MATLAB的风力发电系统单相整流/逆变电路仿真研究

介绍了风力发电的能量转换,风力发电机的发展,以及并网换流器。搭建了基于MATLAB/Simulink的单相整流/逆变电路仿真模型,并对该模型进行仿真,仿真结果表明,搭建的单相整理/逆变电路能较好的模拟风力发电系统变流器的工作过程,对进一步提高变流器的性能具有促进作用。