改善电力系统阻尼特性的双馈风电机组控制策略

为了增强含有大型风电场的电力系统的机电阻尼,提出了一种新型双馈风电机组的附加阻尼控制策略的设计方法。首先,提出了风电场动态频率特性的概念,推导了动态频率特性的计算公式;然后,基于动态频率特性的概念,证明了风电场对其接入的电力系统产生纯阻尼作用的相位条件和幅值条件,基于这一条件,在传统双闭环控制结构的基础上设计了附加阻尼...     

双馈风力发电机转子电流环控制研究

避免双馈风力发电机转子侧过电流的出现是确保转子侧变流器的安全运行的重要措施。通过对双馈电机的空载数学模型以及空载时定向坐标系与定子、转子坐标系间的位置关系分析,提出了基于虚拟电网磁链观测基础上的电流前反馈解耦控制的转子电流闭环控制策略。相关仿真研究验证了所提出的控制策略的正确性和有效性。     

基于Crowbar的双馈风力发电低电压穿越研究

随着风力发电机容量和风电规模的增加,要求双馈感应发电机(DFIG)能够实现低电压穿越(LVRT)能力。在电网电压跌落的对称故障下,针对原有LVRT技术的不足,提出一种采用主动式Crowbar电路的控制策略。在电压跌落后,转子电流突升时,触发Crowbar电路,旁路转子侧变换器;在电流恢复到一定程度时,断开Crowbar电路,使转子侧变换器投入工作。通过有、无Crowbar电路仿真对比表明,该方法可较好地控制转子过电流、母线过电压及电磁转矩的振荡,同时在故障期间向系统输送无功,达到LVRT的要求。     

双馈风力发电机的变论域模糊控制

针对双馈风力发电机有功和无功控制的自适应能力和控制精度的问题,本文设计了一套基于变论域模糊控制的高性能双馈风力发电机控制系统。由于风速的改变使得发电机转速及各参数都会改变,因此在Matlab环境下将电机参数在运行过程中随不同工况改变而改变这一因素考虑进去,进行了不同工况下的系统仿真试验,试验验证了基于变论域模糊控制策略是可行的,实现了有功功率和无功功率的解耦控制,并具有自适应能力强和控制精度高的良好动态特性。     

变速恒频双馈风电机组频率控制策略

传统的变速双馈风电机组解耦控制策略对于系统频率支撑作用微乎其微。文中在分析变速双馈风电机组参与系统频率控制特性的基础上,在传统变速双馈风电机组解耦控制中附加风电机组频率控制单元。控制系统包含频率控制、转速延时恢复、转速保护系统和与常规机组配合等4个功能模块。仿真结果表明,该控制策略不仅对暂态频率偏差具有快速的响应能力,而且能够使转子转速以更快的速度恢复到最佳运行状态,证明了基于变速双馈机组的风电场能够在一定程度上参与系统的频率控制。     

电网友好型双馈感应发电机的暂态协调控制策略

以风电运行"电网友好化"为背景,综合考虑电网友好型双馈感应发电机(DFIG)控制策略在应用中的相互影响并提出改进稳定控制策略。以满足并网导则要求的DFIG虚拟惯量控制、暂态有功控制与暂态无功控制3种电网友好型DFIG控制策略为对象,首先分析了暂态无功控制与暂态有功控制对于暂态有功给定的影响,其次分析了暂态有功给定对虚拟惯量控制效果的影响,最后分析了虚拟惯量控制对暂态无功控制效果的影响。在考虑以上3种影响的基础上,针对上述电网友好型DFIG控制策略在具体暂态阶段中相互制约的现象,从最终控制效果出发,提出能够同时改善送端系统在短路故障及其恢复过程中的功角稳定,减小故障期间电压跌落深度的综合控制方案,并通过时域仿真验证了影响分析与改进控制的正确性和有效性。     

双馈风力发电机建模与仿真分析

以双馈风力发电机为研究对象,应用madab／simulink工具建立了包括风力机、传动部分、双馈感应发电机、定子磁链定向的矢量控制策略及并网部分整体模型,仿真结果表明所用控制策略得当,可以实现双馈风力发电机的功率解耦控制,双馈风力发电机组具有良好的运行特性,同时验证了所建模型的正确性和有效性。     

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...     

适用于电网不对称故障的双馈风力发电机虚拟同步控制策略

双馈感应发电机(DFIG)虚拟同步控制策略可使DFIG为电网提供频率与电压支撑,改善其并网特性。现有虚拟同步控制策略的主要目标是模拟同步发电机机电动态特性,未深入探讨电磁暂态过程中如何对DFIG进行控制。分析了电网发生不对称故障时,基于虚拟同步控制的DFIG的故障特性;得出了现有虚拟同步控制策略难以抑制DFIG故障电流与电磁转矩振荡的结论。在此基础上,提出了一种适用于电网不对称故障的DFIG电压补偿虚拟同步控制策略,该策略通过补偿转子电压的故障分量来改善DFIG转子电压的响应速度,抵消或削弱转子反电势故障分量的影响。仿真对比了现有虚拟同步控制策略与所提出策略的控制效果,验证了所提策略能够显著降低DFIG转子故障电流,抑制电磁转矩的暂态冲击与持续振荡,有效提高DFIG不对称故障穿越能力。     

基于约束因子限幅控制的双馈感应发电机有功功率平滑控制

在分析双馈感应发电机（doubly-fed induction generator,DFIG）运行特性和传统最大风能追踪控制（maximum power point tracking,MPPT）策略的基础上,给出一种基于约束因子限幅控制的DFIG有功功率平滑控制策略,提出功率输出限幅值可调的控制思想,结合发电机转速控制和风力机变桨距控制来实现输出功率保持在任意给定值。给出了约束因子的表达式和取值规则。在Matlab／Simulink仿真平台上采用所提平滑控制策略,对一个9MW风电场的有功功率输出特性进行研究,计算了2种控制策略下输出功率的平滑性能指标和方差值。实验结果表明,与传统最大风能追踪控制策略相比,所提出的平滑控制策略能显著减小发电机输出功率的波动,优化了系统的电能质量。     

双馈电机直接功率控制方法比较及实验研究

传统基于矢量表的单矢量直接功率控制以其结构简单和动态响应快等优点在双馈电机并网发电控制中得到了广泛研究,但同时具有高采样频率、变开关频率和稳态脉动大等缺点。本文在传统矢量表直接功率控制的基础上,将占空比优化的思想引入双馈电机直接功率控制中,深入研究了双矢量直接功率控制,以期在取得较快动态响应的同时,减低稳态功率脉动。最后搭建了实验平台对三种直接功率控制方法的动静态性能进行了实验验证和比较,为实际应用中控制算法的选择提供了理论和实验依据。     

电网对称故障下双馈风力发电机的虚拟同步控制策略

将虚拟同步控制策略运用于双馈感应发电机(DFIG)变频器控制,可使DFIG为电网提供有惯量的频率与电压支撑。但现有虚拟同步控制策略主要关注DFIG对同步发电机机电动态特性的模拟,未考虑DFIG的电磁暂态过程。分析了基于虚拟同步控制的DFIG在电网对称故障下的电磁暂态特性,指出了现有虚拟同步控制策略存在的两大缺陷:无法完全模拟同步电机故障暂态下的电磁关系,且无法抑制转子过电流。提出了一种适用于电网对称故障的DFIG暂态电压补偿虚拟同步控制策略,即通过补偿转子控制电压的暂态分量来抵消或削弱转子暂态反电势对转子过电流的影响。通过仿真对比了现有虚拟同步控制策略与所提策略对DFIG的控制效果,证明了所提虚拟同步控制策略不仅具备更好的惯性支撑能力,同时可显著抑制DFIG转子过电流与电磁转矩暂态冲击,并对系统进行无功支撑,有效提高了DFIG不间断运行能力与电网故障恢复能力。     

双馈型风力发电机功率期望值的H_∞跟踪控制

应用H∞控制理论为双馈型风力发电机系统设计了功率跟踪控制器,以保证风力发电机有功、无功功率能跟踪给定的期望值曲线。期望值曲线是根据风速大小、转子所允许的最大转速和额定功率划分为3个不同的运行区域给出的,以保证在3个运行区域风力发电机都能最大程度地获取风能,同时又可安全可靠运行。H∞控制理论可以解决干扰抑制、鲁棒稳定、信号跟踪等问题。仿真表明,所设计的控制器能驱使闭环风力发电机系统在整个运行过程中很好地跟踪所给定的功率期望值曲线,从而实现了最大风能利用且安全运行的目的。     

双馈风力发电机与变流器的参数匹配研究

变速恒频风力发电机组,是目前风力发电机组的主流形式。对于由双馈异步发电机组成的发电机组中,双馈变流器的选择尤为重要,它关系到整个控制系统的控制性能、运行效率和整个机组的安全性能。但是,变流器参数的选择与发电机密切相关,它们之间参数的匹配至关重要,该文通过理论分析,得到了发电机与变流器在匹配中的关键问题,仿真实验证明了理论分析的正确性。     

无刷双馈风力发电机变速恒频控制研究

根据无刷双馈风力发电机(BDFG)的结构与运行原理,分析了其在转子速d,q坐标系下的数学模型.采用恒压频比控制策略,在Matlab/Simulink下完成BDFG变速恒频(VSCF)发电的开环仿真研究,并基于双三电平变流器结构,以DSP TMS320F2812为主控制器建立实验平台,完成BDFG带独立电阻负载的VSCF...     

制动电阻对变速双馈风电机组故障穿越能力的影响研究

为保持系统稳定,必须要求风电机组具有故障穿越能力.双馈风电机组故障穿越能力已成为研究热点.介绍了故障穿越标准,分析了双馈风电机组暂态特性与制动电阻的工作原理,详细分析电网电压跌落情况下,制动电阻接在风电场升压变压器低压侧与接在风电机组机端对双馈风机故障穿越能力影响.试验结果表明:故障期间投入制动电阻,能有效提升双馈风电场故障穿越能力.     

双馈风电场自动电压控制系统设计及应用

给出了一种考虑将双馈风电机组作为无功源的风电场自动电压控制(AVC)系统设计方法,并通过大量现场试验验证了AVC系统的控制效果。针对风电场AVC系统设备可信容量低、电压控制能力弱、控制对象波动性强的难点,重点讨论了双馈风电机组无功功率发生能力计算、多设备控制周期匹配、控制死区设定等实施过程中需关注的问题,并研究了基于潮流灵敏度控制策略的简化实施方法。现场试验证明了相关参数设定与简化方法的合理性,AVC系统可以大幅提高风电场电压—无功功率的合格率。     

变速恒频双馈风电机组的控制策略研究

变速恒频双馈风电机组是目前风电机组发展和应用的主流;风电机组控制技术是大规模利用风能的关键.基于变速恒频双馈风力发电机组的工作原理,探讨了目前出现的各种空载并网控制策略和励磁控制方式,重点对矢量控制策略进行了全面的分析.结论总结了当前的研究热点,展望了未来的发展趋势.     

基于Crowbar保护的双馈感应发电机暂态特性与参数设计

双馈风力发电系统中,Crowbar(撬棒)仍是实现低电压穿越的常用方案之一,传统的分析方法忽略了定、转子磁链间的耦合,会带来较大的分析误差并遗漏一些暂态特性。从双馈感应发电机的数学模型出发,通过分析端口电压发生对称跌落、投入Crowbar后双馈感应发电机的暂态过程,推导出了定子磁链、定子电流、转子电流的解析表达式,并在表达式的基础上分析了各暂态量的幅值和变化规律等特性。在MATLAB/Simulink中建立了双馈感应发电机的仿真模型,结果证明了表达式的准确性。从复杂的数学表达式中抽离出Crowbar阻值与暂态特性的关系,分析了不同的Crowbar阻值对于故障期间系统的功率、电磁转矩的影响,并结合转子电流峰值计算及直流母线电压钳位效应的限制,给出了一种Crowbar电阻取值方案,该方案将有助于实际工程中选取合适的Crowbar参数。     

电压不平衡下双馈感应发电机机侧变换器无源控制方法

电网电压不平衡时对双馈感应发电机(DFIG)系统的正常运行有很大损害,传统的控制方法不能完全解决此问题。根据电压不平衡情况下DFIG的工作原理,文中提出了基于端口受控的耗散哈密顿(PCHD)模型的互联和阻尼分配的无源控制(IDA-PBC)方法进行DFIG机侧变换器的控制器设计,详细推导出DFIG机侧变换器分别在正序和负序下基于PCHD模型的IDA-PBC控制器,并计算出了在消除电压不平衡引起的定子输出功率的2次谐波、转子电流的2次谐波以及定子电流的2次谐波等3种不同的控制目标下对应的定子电流和转子电流的给定值。仿真和实验结果表明,所提出的控制方案能有效地抑制电网电压不平衡故障时定子及转子的不平衡电流和降低定子输出功率的波动,且优于传统的比例—积分—微分控制方法。