变速恒频风电机组网侧变换器在电网电压不平衡时控制策略的研究

根据变速恒频风电机组网侧变换器的拓扑结构,建立了电网电压不平衡时网侧变换器的数学模型,提出了在两相静止坐标系下消除直流侧纹波的控制方案,并采用基于预测电流的跟踪控制,实现了电流的无差跟踪。仿真验证了理论分析的正确性。

电压型Boost变流器控制策略的研究

对Boost电压型变流器应用比较广泛的幅相控制、滞环控制、预测电流控制、同步旋转坐标系下的电流控制、滑模控制等控制策略进行了分析,指出了它们的优缺点及应用范围,并给出了在同步旋转坐标下的试验波形,最后对变流器控制策略的未来研究重点做出了展望。

风电机组LVRT技术分析

随着风电并网容量的大幅提高,并网导则要求风电机组具备低电压穿越(LVRT)能力。分析了失速型风电机组、双馈型风电机组和全功率型风电机组在电网电压跌落时的暂态过程,据此设计了不同的硬件电路及软件控制策略,并针对LVRT技术难度较大的失速型机组和双馈型机组完成了实验验证。试验结果表明风电机组具有良好的电网适应性,能够满足并网导则的要求。

兆瓦级变速恒频风力发电机组控制系统

基于定子磁链定向的双馈电机控制理论,采用双PWM变换器结构,完成了兆瓦级变速恒频双馈风力发电机组的控制系统。其网侧变换器采用电压电流双闭环控制策略,转子侧变换器并网前采用转子电流开环控制策略,并网后采用有功、无功电流闭环解耦控制策略。该系统完成了亚同步、超同步运行时的系统满载实验以及模拟风速变化情况时系统有功、无功功率解耦控制的实验。实验结果验证了控制系统的可行性。

LCL滤波的PWM整流器新型控制策略

为了减少PWM整流器开关频率附近高次谐波的含量,采用三次LCL滤波器。但考虑到LCL滤波器存在谐振问题,如果控制策略不合适会导致系统不稳定,且增大输入电网电流的谐波畸变率,提出基于虚拟电阻思想的控制策略。采用控制算法取代阻尼电阻的作用,增加系统的稳定性。此外对LCL滤波的三相电压型PWM整流器的完全和低频数学模型进行了详细分析,并对控制器的设计提出了理论指导。最后的仿真结果证明所提出的控制策略正确可行。

LC滤波电压源型逆变器闭环控制策略综合对比与设计

从控制器所在坐标系、控制器结构、控制器设计3个方面详细分析和比较了LC滤波电压源型逆变器(VSI)不同闭环控制策略之间的区别与联系,指出了单独采用谐振控制器在无输出电压解耦的情况下能得到较好的控制效果,但在有解耦时会引起系统发散。同时,讨论了单电压环控制与双闭环控制的区别。最后,针对不间断电源带电机负载的应用场合进行了VSI控制器设计。实验结果表明,使用文中的设计方法与结论,能够加快控制器的设计过程,并且得到较满意的控制效果。

LCL滤波的电压型PWM整流器的有源阻尼控制

为抑制LCL滤波器的谐振,解决采取增加电阻方法带来的PWM整流器功率损耗问题,提出了基于虚拟电阻思想的新型有源阻尼控制策略。滤波电容电压经过比例处理后注入整流器输入电流,通过改变参考输入电流,滤波器的谐振得到了有效抑制。该控制策略不会带来功率损耗及效率降低问题,并且参数的选择非常简单。为了说明阻尼电阻的作用,并对LCL滤波的PWM整流器的数学模型做了分析。最后的仿真结果证明了所提出的控制策略是正确可行的。

变速恒频双馈风力发电机励磁电源控制技术

基于变速恒频双馈式风力发电机定子磁链定向控制理论,提出了交流励磁电源的控制方案。控制结构采用双PWM变换器结构,变换器的控制采用了基于矢量控制技术的解耦控制策略,并在实验室完成了最终的亚同步、超同步运行实验,以及在模拟风速变化的情况下系统的有功、无功解耦控制实验。实验结果验证了该方案的可行性。

一种采用相位超前校正技术的电压源逆变器单环控制策略

电压源型逆变器(voltage source inverters,VSI)通常使用电压电流双闭环控制,也有新型的单电压环控制被提出;同时为了抑制低次谐波,一般引入并联的谐振控制器结构。首先从传递函数的角度,详细对比双环和单环控制,得出开关频率较低时,两种控制策略的动态性能差别不大的结论;然后在频域内深入分析现有的并联谐振控制器设计中参数难以整定的原因。在此基础上,提出一种基于相位超前校正技术的单环控制策略,通过改变被控对象的幅相特性,简化了控制器参数的设计过程,并且使得VSI的性能得到提高。理论分析和实验结果证明,新型的单环控制策略在有效抑制低次谐波的同时,也具有较快的响应速度。

应用于风力发电的大功率IGBT驱动保护电路

目前,应用于风力发电机组中的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的功率等级较高,对IGBT的驱动保护技术的要求更高。文章着重介绍和分析了一种由分立元器件构成的过流保护电路,指出了该电路设计时应注意的问题。通过试验证明,在过流情况下该电路能可靠地关断IGBT,并输出故障反馈信号。

一种大功率风电机组变换器新型控制技术研究

针对变速恒频风电机组变换器功率日益增长的现状,提出了一种新型控制技术——交错采样变矢量(SSTV)控制技术。该技术基于双并联变换器的平均值等效模型,它在不需要增加任何硬件成本的基础上,可以提高双并联变换器的等效输出开关频率,降低输出电流谐波;同时,在双并联变换器的交流侧和直流侧都直接相连的条件下,可以有效抑制零序电流。该文对交错采样变矢量控制技术的原理和实现方式都进行了详细地阐述。仿真和计算结果表明,该方案将双并联变换器的等效输出开关频率提高了1倍,同时将零序电流的峰值减少了80%以上。此外,该技术还具有鲁棒性强,易于工程实现等优点。

不平衡电网下双馈电机转子电流改进控制策略研究

对基于正负序同步旋转坐标系的双馈电机控制方程进行适当推导,得到一种传统励磁策略+辅助负序励磁策略的转子电流控制方案。在不平衡电网下,以控制平衡的定子电流为目标,通过PSIM仿真和风场实验验证方案的可行性。

LCL滤波的PWM整流器新型控制策略研究

为了减少PWM整流器开关频率附近高次谐波的含量,文中采用了三次LCL型滤波器。为了提高系统的稳定性,抑制滤波器的谐振,在双闭环控制的基础上提出了一种基于虚拟电阻思想的控制策略。通过对滤波电容电流的积分处理,改变了系统传递函数的极点,确保了系统的稳定运行。此外,文中对LCL滤波的三相PWM整流器数学模型进行了详细的分析,并从理论和仿真两方面证明了LCL滤波器的优越性能。最后的仿真结果证明了该控制策略是可行的。

并网相位差对矢量控制双馈发电机功率解耦性能的影响

该文在并网后的稳态功率分析中,将并网相位差等效为并网前转子坐标系与电网同步旋转坐标系之间的相位初值,在此基础上推导了与并网相位差有关的定子功率方程,并用PSIM 6.0仿真验证了方程的正确性。

交流励磁用LCL滤波的PWM整流器的研究

提出了采用LCL拓扑的滤波器来减少PWM调制导致的交流电流中的高次谐波的方案,对LCL滤波的三相电压型PWM整流器电路拓扑进行了分析,给出了LCL滤波器及LCL滤波的三相电压型PWM整流器的数学模型。采用了电压电流双闭环控制策略,对电压电流环的设计作了介绍。为了提高系统的稳定性,采取了电容串联电阻的方式。仿真结果表明,LCL滤波的整流器要比纯电感滤波器在滤除高次谐波方面效果好得多。仿真结果验证理论分析的正确性。

薄膜电容器在风电PWM变流器直流环节的应用

通过计算变流器直流环节的电容量和纹波电流,选取合适的薄膜电容器应用于风电变流器直流环节,取代铝电解电容器。利用Matlab仿真软件,使用改进的控制策略,验证了最小电容量选取原则的可行性。将此原则应用于2 MW风电用双馈变流器直流环节薄膜电容器的选型,取得了较为理想的效果。