双馈风机转子侧变流器不平衡控制策略

根据双馈发电机在正反向同步旋转坐标系下的数学模型,提出一种以电磁转矩恒定为控制目标的不对称控制策略,对转子电流控制器进行改进,采用比例—积分—谐振(PIR)控制器以控制2倍同步频率的交流分量,并分析了转子侧变流器不对称受控范围.该方案不需要增加负序控制器,也无需对转子电流进行正负序分离,易于工程实现.仿真验证了该控制方法的有效性.     

双馈风机网侧变流器SVG运行状态研究

电网发生电压跌落故障后,双馈风机网侧变流器运行在静止无功发生器状态下的无功出力研究,对于提高机组并网运行能力和电力系统电压稳定性,以及减少风电并网时无功补偿设备的投资具有重要意义。分析了双馈风机网侧变流器的无功调节能力,并参照德国E.0N公司对电压跌落故障时无功电流补偿的标准,仿真并分析了双馈风机在连续不同程度的故障情况下,通过控制网侧变流器故障后的运行方式,改变其所产生的无功功率,并与只有定子侧产生无功的情况进行了对比分析,结果表明,在风机并网系统发生电压跌落故障时,网侧变流器运行在SVG工作方式下,能够向系统注入一定的无功功率,并能一定程度上提高并网系统的稳定性,有效减少无功补偿设备的投资。     

基于双馈风机转子侧变流器的次同步谐振抑制方法

从双馈风机产生次同步谐振的机理出发,当双馈风机转速变化时,其电磁转矩变化量可以分为转子转矩变化量和定子转矩变化量两部分。基于双馈风机转子侧变流器,提出一种新的抑制次同步谐振的附加阻尼控制策略。通过在转子侧变流器控制策略中引入附加控制,产生一个与转速反相的附加转矩,为系统提出正阻尼。然后,利用PSCAD/EMTDC对所提出的附加阻尼控制策略进行仿真验证。结果表明,通过对转子侧变流器进行附加阻尼控制后,可以有效抑制次同步谐振的发生。     

双馈风力发电系统网侧变流器的控制及仿真

分析了双馈风力发电系统网侧变流器的运行特性,继而讨论了网侧变流器的控制方案,建立双馈型风力发电系统网侧变流器的数学模型和基于电压电流双闭环控制策略的系统框图,并在Matlab/Simulink软件平台下搭建双馈风力发电系统网侧变流器的仿真模型,验证网侧变流器的单位功率因数运行.通过仿真结果验证了所建立数学模型和控制方式的正确性和可行性.     

基于变流器网侧电流的双馈风力发电机转子绕组故障诊断

双馈风力发电机转子绕组状态监测与故障诊断技术能够及时发现并诊断转子绕组故障,有效地降低风电场的运行和维护费用。首先根据双馈风力发电机的数学模型和转子绕组故障模拟方法在电力系统电磁暂态仿真软件(PSCAD)环境中建立转子绕组的故障模型,通过仿真分析出变流器网侧电流的故障特征频率;然后搭建双馈风力发电机的故障实验平台,并对不同运行状态和不同故障程度下的录波数据进行频谱分析,由此验证转子绕组故障时变流器网侧电流的特征频率,且当故障严重程度加剧时,故障特征频率的幅值会增大。     

考虑转子励磁控制的双馈风机故障特性分析

双馈风机大量并网后,电网故障特性发生明显变化,给电网设备选型及电网继电保护问题带来挑战。非严重故障情况下,撬棒保护未达到动作阈值时,转子侧变换器继续投入运行,转子变换器励磁控制很大程度上改变双馈风机的故障特性。通过建立双馈风电机组数学模型,理论分析了转子侧变换器控制下双馈风电机组的磁链变化、转子电流和定子电流的暂态特性。并通过PSCAD/MATLAB仿真软件对DFIG磁链和定转子电流进行了仿真分析,验证了理论分析的正确性。     

不平衡电压下双馈感应发电机转子侧变流器的灵活功率控制

针对不平衡电压下双馈感应发电机(DFIG)转子侧变流器的控制,分析定子瞬时有功和无功功率与三相定子电压、转子电流的关系,通过引入连续调节系数得到转子三相电流指令值的通用计算式。进一步地,求得指令电流调节系数、转子电流峰值及DFIG定子有功和无功波动的表达式,分析DFIG控制特性随调节系数、电压不平衡度的变化规律;分析不平衡电压跌落下DFIG的可控性,给出电压跌落后定子电压的临界值和转子侧变流器可控的判断条件;以功率波动设定值为目标,计及转子电流峰值限制,建立DFIG单位功率因数和无功功率支持2种模式下的灵活功率控制策略,通过仿真验证所提方法的可行性。     

双馈风力发电系统网侧变流器联合控制策略

双馈异步风力发电机DFIG(doubly-fed induction wind generator)的运行控制本质是对励磁变流器的控制。为了简化控制算法和提高控制系统响应速度,该文提出了恒功率和无差拍联合控制。该方法通过瞬时功率恒定原理产生三相电流指令值,再利用无差拍控制原理即可计算出控制量。此方法兼具恒功率控制易于设计和无差拍快速响应的优点,在Matlab环境下建立恒功率和无差拍联合控制仿真模型。仿真结果表明,该控制方法在不对称故障下能有效地抑制直流电压纹波分量。     

双馈风电系统网侧变流器控制策略的改进

在传统的矢量控制策略下,当电网电压发生三相对称短路故障时双馈感应发电机(DFIG)变流器直流母线电压会产生剧烈波动,从而影响整个风电系统的稳定运行。为此,需要对DFIG网侧变流器控制策略进行改进。分析了电网电压三相对称跌落时引起直流母线电压波动的原因,并在此基础上提出了新型的前馈控制方法。当电网电压跌落时对网侧变流器电流参考值做必要修正,从而达到减小直流母线电压波动的目的。为了验证该控制方法的有效性,在PSCAD/EMTDC软件环境下建立了容量为2MW的DFIG风电系统模型,并在此模型下进行系统仿真。仿真结果显示,提出的前馈控制策略能够有效的减小直流母线电压的波动。     

基于PIR控制器的电压不平衡下双馈风力发电机转子侧变流器控制

针对电网电压发生不平衡故障时,并网运行中的双馈风力发电机会出现有功功率、无功功率、电磁转矩震荡及并网电流不对称的现象。在正反转同步旋转坐标系下建立双馈风力发电机数学模型,推导了三种控制目标下正负序电流指令值,并提出一种应用比例-积分-谐振控制器的新型转子侧变流器控制方案,弥补了传统控制策略电压不平衡故障影响系统稳定性的短板,简化了控制系统结构,增强了双馈风力发电机故障穿越能力。通过MATLAB/Simulink仿真验证了控制策略的可行性和有效性。     

双馈风力发电机网侧变流器的PCHD建模与IDA-PB控制

对双馈风力发电机网侧变流器进行了建模,提出了网侧变流器降阶的端口受控耗散哈密顿(PCHD)模型。针对网侧变流器存在的非线性,在其降阶PCHD模型的基础上设计了相应的系统互联与阻尼分配无源性(IDA-PB)控制算法,并进一步提出了能量成型阻尼注入的无源性控制改进策略。通过对所提出的控制策略进行仿真分析和实验验证,表明网侧变流器交流侧能够得到更好的电流特性,减少了变流器到达稳定所需的时间并改善了动态特性,从而提高了系统的稳定性和稳态精度。     

双馈风机转子侧逆变器虚拟同步化控制策略研究

文章将虚拟同步发电机技术应用到双馈风机转子侧逆变器中,代替原有的矢量解耦控制,并分析控制器参数对双馈风机输出电磁功率的影响,然后进行仿真验证。结果表明基于VSG技术的双馈风机模型可以在系统负载突增或突减时及时调整风机±10%的输出电磁功率P_e,提供惯性支撑,整个模型能够表现出类似于同步发电机的惯性,提升了电网的运行性能。     

基于序网等值电路的双馈风电机组接入系统短路电流计算方法

为了方便和准确地计算双馈风电机组(DFIG)接入系统的短路电流分布,提出了投撬棒后DFIG的工频和转频序网等值电路,并给出了利用该等值电路计算系统短路电流的方法。通过求解投撬棒后DFIG磁链的状态微分方程,得到其工频分量和转频分量的解析表达式。在此基础上,将DFIG的电压空间矢量方程按转频和工频分量进行分解,并根据空间矢量与相量间的关系,分别形成了转频和工频序网等值电路。其中,转频正序、负序等值电路分别为带内阻抗的电势和无源阻抗,而工频正序、负序等值电路均为无源阻抗。利用该等值电路只需已知DFIG的电机参数和故障初值条件而无需仿真即可求得DFIG接入系统各处的短路电流。以某DFIG接入系统为例,通过PSCAD仿真验证了该等值电路和短路计算方法在不同故障条件下的有效性。     

考虑直压波动的双馈风机转子侧改进控制的研究

双馈风力发电机(以下简称双馈风机)在传统转子侧矢量控制中,控制的前提是默认直流母线电压(以下简称直压)恒定,而没考虑其波动。当直压波动时,对象模型中的功率也会随之波动而导致输出不平稳,同时,在工程实际中,为保证直压的稳定,一般采用较大的电容,会造成较大的成本消耗。因此本文提出针对直压波动的转子侧改进控制算法,引入前馈控制,消除直流母线电压波动造成的影响,保证直压波动情况下对象模型功率的稳定输出,且运用改进控制后,可降低电容容量,节约工程成本。最后基于PSCAD/EMTDC仿真对所提出的改进控制策略进行仿真验证,与传统控制策略进行对比分析,结果表明：本文提出的转子侧改进控制策略控制精度高,响应迅速,在直压波动时可降低功率的波动,输出更平稳,验证了所给控制策略的正确性及有效性。     

基于滑模控制的双馈风电机组网侧变流器低电压穿越控制策略

电网电压跌落会引起双馈电机(doubly fed induction generators,DFIG)直流电容两侧功率的不平衡,造成直流电压的波动甚至过电压,严重影响DFIG的安全运行。本文根据DFIG网侧变换器(grid side converter, GSC)和直流侧电容的数学模型,提出了一种基于滑模变结构控制的GSC控制策略。该控制策略采用电压(功率)单环控制代替传统的双闭环级联控制,简化了控制器的设计,提高了系统的响应性能。根据电网故障时直流电容和GSC的功率流动特点,以抑制直流电压波动为目的,提出一种考虑GSC进线电抗器功率波动的改进控制策略。仿真结果表明,该控制策略不仅具有良好的动态响应性能,而且能够有效抑制直流电压波动,提高了电网故障时DFIG的不间断运行能力。     

双馈风机同步转速工况下变流器运行分析

以华北某风电场双馈机组在同步转速下变流器机侧绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)频繁失效为案例,通过仿真,研究双馈机组在同步转速点运行特性,分析此特性对变流器可能造成的影响,得出IGBT失效的真实原因为双馈风电机组的同步转速工况下变流器机侧IGBT模块发热较严重,芯片在很小电流情况下便超过耐受温度而失效.给出一种IGBT在同步转速下的最大出力的计算方法,并对比3款常见IGBT在此工况下不同出力.结合工程实际给出适用于变流器的处理方案为降低开关频率,使用较好散热材料或散热方式等来保证变流器在此工况下的正常运行.     

双馈风机电网侧变换器控制方法研究

在双馈风机风力发电中,转子侧广泛采用双PwM变换器作为风机励磁及控制器件。针对靠近电网侧的PWM换器的控制方法进行研究,分析了传统直接功率控制方法的原理和特点,针对开关表的使用导致系统开关频率不固定的问题,提出了使用空间电压脉宽调制（SpaceVoltageVectorPulseWidthModulation,SVPWM）技术代替开关表的控制策略。以达到固定开关频率的效果,同时将虚拟磁链（VirtualFlux,VF）理论引入直接功率控制策略中,大大价低了系统复杂程度。仿真结果表明,基于vF—SVPWM的直接功率控制的方法,达到了固定开关频率、降低系统复杂性以及实现电网侧PWM变换器交流侧单位功率因数运行的效果,系统具有良好的动静态性能．     

不平衡电网电压下双馈感应发电机网侧和转子侧变换器的协同控制

建立了不平衡电网电压下双馈感应发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)网侧变换器的数学模型,讨论了交流输入电抗对瞬时有功功率的影响,在此基础上,提出4种可供选择的网侧变换器协同控制目标。为了验证网侧、转子侧变换器协同控制策略的有效性,提出静止αβ坐标系中比例?谐振控制器,使网侧变换器正、负序电流无需分解调节,并构建了DFIG网侧变换器的不平衡控制系统。仿真和实验研究结果表明,所提网侧、转子侧变换器协同控制策略可实现风电机组更为优化的不对称故障穿越(不间断)运行控制;所设计的网侧、转子侧变换器P-R电流控制方案不仅能够在稳态不平衡电网下提供精确的电流调节,而且在瞬态不平衡下体现优良的动态响应特性。     

一种双馈风力电机网侧变流器控制策略的研究

根据双馈风力发电机的运行特点,设计了网侧三相电压型变流器.在分析变流器数学模型的基础上.采用解耦控制,前馈控制和双闭环控制,实现了能量的双向流动.实验结果与理论分析表明,具有双闭环控制的网侧变流器能够有效地稳定直流侧电压,并能很好地控制网侧电流,整个系统具有良好的静态和动态特性.