基于灭磁理论的双馈风机高电压穿越策略

针对双馈异步风力发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)转子侧变流器的传统灭磁控制策略存在精确观测定子磁链和加大变流器输出端电压的问题,基于经典的定子磁场定向、功率解耦控制系统进行研究,提出了一种改进高电压穿越控制策略。首先,利用定子电流暂态分量获取转子灭磁电流指令值和转子侧变流器输出端电压补偿项,避免对定子磁链的精确测量。然后,将灭磁控制与前馈电压控制相结合,加快定子暂态磁链衰减,抑制转子过电流。最后,仿真结果验证了所提策略可以有效拓宽DFIG故障穿越范围,提升其穿越性能。

定子电流控制的双馈风机导纳建模与次同步振荡风险分析

定子电流控制(SCC)具有参考电流不受双馈感应发电机(DFIG)参数漂移影响的优势。然而,SCC的双馈风机与串联补偿线路产生的次同步振荡会阻碍风电的安全消纳。针对这一问题,深入分析SCC-DFIG小信号传递规律,同时考虑直流母线动态、频率耦合以及控制动态特性的影响,建立了准确表征双馈风机频域特性的导纳模型。通过分析双馈风机全风速条件下的负电阻分布规律,提出一种全风速工况虚拟电阻控制策略。MATLAB/Simulink仿真结果表明,SCC较转子电流控制的双馈风机振荡风险更高,且随着SCC比例系数增大、风速减小,系统并网振荡风险增大,仿真验证了所提稳定控制策略在不同风速工况下次同步振荡抑制的有效性。

车用电机定子电流新型优化控制方法

为了实现交直轴电流最优匹配控制,提出了一种基于深度确定性策略梯度的车用电机定子电流优化控制方法。在不对交直轴耦合项电压进行补偿解耦的情况下实现IPMSM交直轴电流的最优匹配控制。实验分析表明基于DDPG的定子电流优化控制方法在优化交直轴电流匹配和最大转矩电流比控制方面优势显著。相比较传统的前馈补偿解耦(FFCDC)方法实现MTPA控制,同等定子电流产生转矩输出平均高出最高14%,实验验证进一步证明了DDPG具有优化交直轴电流最佳匹配和产生最大转矩输出的能力,验证了该方法的有效性。

定子电流补偿与转子虚拟电阻协同控制策略

为解决电网电压骤升情况,研究双馈异步风力发电机在高电压穿越下的动态特性,设计出一种定子电流补偿与转子虚拟电阻协同控制的高电压穿越方案。虚拟电阻控制策略会增加直流母线侧电压,导致电网故障程度加重,定子侧增加电流补偿项的控制策略可以达到控制直流母线电压的作用。转子侧增加虚拟电阻和定子侧增加电流补偿项协同控制策略的方法,可以降低直流母线侧电压,缩短电压振荡过程,从而提高系统的高电压穿越能力。通过在Simulink仿真软件搭建增加转子侧电流补偿项的传统控制模型和定子电流补偿与转子虚拟电阻协同控制策略模型进行仿真,得出定子电流补偿与转子虚拟电阻协同控制策略可以有效抑制有功和无功功率、直流母线侧电压、电磁转矩和转子电流冲击幅度,同时加快母线侧电压恢复时间,提高系统故障穿越能力。

自动电压调节系统的自抗扰控制

自动电压调节器(Automatic Voltage Regulator, AVR)的性能往往受到同步发电机高场电感和连续负载变化的影响,电力系统中参数的不确定性对于系统整体性能是一个重大挑战,在设计控制策略时需要重点考虑。线性自抗扰控制(Linear Active Disturbance Rejection Control, LADRC)的显著特点是能够实时估计和消除总扰动,并且不依赖于准确模型。在解决终端电压变化问题时,LADRC是一种可行的解决方案。探讨了三阶线性自抗扰控制器与高阶PID的关系,研究了线性自抗扰控制在AVR电压控制问题中的应用。针对目前AVR中普遍存在的定子电流限制(Stator Current Limit, SCL)问题,提出了一种补偿方案。方案引入发电机理论输出和实际输出的误差作为额外扰动输入,利用扩张状态观测器(Extended State Observer, ESO)对其进行估计,这样可以令线性自抗扰控制器快速补偿误差。仿真证明了与高阶PID相比,LADRC具有更强的抗干扰性,可以取得更好的控制效果。

大功率感应电机复矢量电流控制器设计

定子电流环控制在感应电机矢量控制中非常重要,直接影响系统的稳定性。为减少逆变器的损耗,大功率牵引系统往往运行在低开关频率下,其控制器带宽非常有限,且会产生较大的数字延时,使感应电机d轴、q轴的交叉耦合严重,导致系统动态过程中电流抖动较大,且动态响应速度严重降低,影响了电流环的控制性能。为此,文章在复矢量概念基础上建立感应电机数学模型,全面分析了交叉耦合效应的来源;同时分析了延时对异步电机数字矢量控制的影响,得到了克服延时的控制思路;最后,基于零极点对消原理,设计了一种考虑延时影响的复矢量控制器。在离散域内,该控制器消除了控制器传递函数中的耦合项,实现了d轴和q轴电流的有效解耦;同时,由于整个控制系统的传递函数是一个典型二阶系统,容易将其带宽调整至较高水平,故控制系统还具有较高的动态响应速度。仿真和实验结果表明,文章所提出的复矢量电流控制器相比于传统控制器方案,其交叉耦合误差在全速度范围内下降超过80个百分点,动态响应速度提升超过45%,且具有良好的控制性能。

基于定子电流矢量定向的异步电机转子磁链估计器及其应用研究

异步电机矢量控制的关键问题在于精确地估计转子磁链。然而,传统的磁链估计器的精度会因定子或转子电阻的摄动而降低。文中提出了一种基于定子电流矢量定向的转子磁链估计器。该新型估计器不包含定转子电阻,可以避免电阻参数摄动对估计精度的影响。开环和闭环的仿真结果表明,该估计器具有相当高的精度,并且在定转子电阻大幅度摄动时,估计结果几乎不受影响,显示出比传统的磁链估计器更强的抗扰动能力。

非恒定磁链幅值给定的永磁同步电机直接转矩控制

传统的永磁同步电机直接转矩控制采用的是恒定磁链给定,不能保证电机在不同的运行工况下效率最优。分析定子磁链与定子电流及转子永磁体磁链之间的关系,得到不同工况下定子磁链幅值的给定方式。提出一种非恒定磁链幅值给定的直接转矩控制方案,实现永磁同步电机定子电流的最优控制,使电机的运行效率得到提升。以表贴式永磁同步电机为例,通过仿真和实验验证了算法的有效性。

基于动态励磁电流的双馈风机组控制策略

针对定子励磁电流动态过程对双馈变速风电机组(DFIG)暂态特性的影响,在传统控制策略基础上,分析了故障时定子励磁电流的变化过程及其对双馈风电机组暂态特性的影响,建立了计及定子励磁电流动态过程的DFIG控制模型。在PSCAD/EMTDC仿真平台上,对传统控制策略和改进后的控制策略进行了仿真比较。结果表明,在电网故障下,改进后的控制策略比传统控制策略能更有效地抑制转子侧输出电流的波动,提高了机组的暂态稳定性和不间断运行能力,验证了其正确性和有效性。

基于定子电流微分前馈控制的双馈异步风力发电机低电压穿越复合控制策略

双馈异步风力发电机(doubly-fed induction generator, DFIG)对网侧电压扰动比较敏感,其低电压穿越(low voltageride-through,LVRT)措施仍是目前研究的重要问题之一。针对故障期间转子电流过冲而转子侧变流器(rotor sideconverter,RSC)容量有限,且现有软件控制策略无法直接快速抑制故障过电流的问题,提出一种基于定子电流微分前馈控制的风机低电压穿越复合控制方法。在理论分析定子电流微分与转子暂态感应电动势关联关系的基础上,利用前馈控制跟踪精度及响应速度的优势,给出了基于定子电流微分前馈控制的抑制风机转子暂态分量的方案。将通过可观测的定子电流微分项获取到的造成转子电流冲击的干扰量,经前馈控制器直接引入到转子侧变流器的控制电压参考值端,从而达到快速抑制转子过电流的目的。仿真结果表明,所提出的穿越控制方法无需繁琐的观测技术,复合控制策略最大程度发挥了容量有限的变流器抵消暂态感应电动势、抑制转子过电流的作用,有效扩展了机组的可穿越故障范围。研究结果可为双馈异步风力发电机低电压穿越控制提供参考。

考虑电流动态的无轴承异步电机解耦控制策略

目前的无轴承异步电机解耦控制策略没有考虑定子电流动态影响,限制了其控制性能的提高.为此,本文首先分析了电机的数学模型,在考虑转矩系统定子电流动态的前提下,建立了无轴承异步电机的状态方程;在系统可逆性分析的基础上,解析推导出了无轴承异步电机的逆系统动态数学模型;基于逆系统方法,研究了转速、转子磁链和两个径向位移分量之间的动态解耦控制策略.仿真研究结果表明:控制系统具有优良的动态解耦性能和较强的抗负载挠动能力.所提出的解耦控制策略是有效的、可行的,并可在一定程度上简化控制系统结构.

考虑转矩失衡的定子Crowbar双馈风电机组的低电压穿越技术研究

针对故障期间定子Crowbar阻抗计算仅考虑抑制转子侧过电流而忽略风机转速加速问题,提出了一种考虑转矩失衡的定子Crowbar双馈风电机组低电压穿越技术。电网发生故障时,考虑系统间存在不平衡转矩,求解了使风电系统稳定的临界定子Crowbar电路阻抗并结合定子电流跟踪控制策略间接控制风电机组输出功率。仿真分析表明,所提控制方案在确保实现双馈风电机组低电压穿越的同时,能够有效地降低转子暂态电流、超速风险及稳定直流母线电压,并向电网提供无功功率及故障后较快的有功功率恢复速度。

电网谐波条件下双馈感应风力发电机的建模与控制

从电网谐波条件下双馈感应发电机(DFIG)转子侧变流器的控制入手,通过严格的理论推导,构建了正转同步速(dq)+参考坐标系、反转5倍速(dq)5-和正转7倍速(dq)7+参考坐标系下基于定子磁链定向的DFIG数学模型。通过重新定义这种运行条件下的定子有功、无功功率及电磁转矩,分析和解释了它们产生波动的原因;进而提出4个可供选择的控制目标,给出相应的转子基波和谐波电流指令算法,设计了正转(dq)+坐标系下由单比例—积分(PI)调节器和谐振频率为6倍电网频率的单谐振(R)调节器构成的新型PI-R电流控制器,避免了复杂的相序分离处理和相应的时延影响,实现了对转子电流5次、7次谐波分量的动态抑制。对1台2MW商用DFIG风力发电机组的仿真研究表明,所述控制方法能显著消除电网谐波条件下DFIG运行时瞬时功率的波动和转矩的脉动,验证了所提出的DFIG数学模型的正确性和改进控制方案的有效性。

新型感应电机V/F控制系统稳定性方法

针对感应电机V／F控制系统在空载或轻裁时存在一个持续振荡的稳定性问题，提出一种改善感应电机V／F控制系统稳定性的方法。根据感应电机的数学模型，研究了系统振荡与无功电流波动之间的关系。并基于定子电压定向对电流进行分解，通过控制无功电流恒定调节输出电压来抑制电机振荡，提高系统的稳定性。实验结果表明：该方法不依赖电机参数，鲁棒性高，使系统在0～50Hz内都能平稳运行，电机的振荡得到了抑制，有效地提高了系统的稳定性。

基于定子电流的MRAS转速估计方案

在传统的模型参考自适应估算转速的基础上,将参考模型变为感应电机本身,即通过感应电机的定子电流构造转速辨识模型。该方法对电机参数依赖比较小,不含纯积分环节。通过MATLAB/Simulink对系统进行仿真。结果表明,该方法具有较高的转速辨识精度。

基于母线电压动态变化的电动汽车永磁同步电机控制策略

针对车用永磁同步牵引电机的应用需求,提出一种基于母线电压变化实时调整的定子电流优化控制方法。电动汽车运行中由于电池的充放电过程引起直流母线电压变化,造成电机的基速和转折速度变化,导致电流调节器失控与电机系统电压利用率低。因此,基于母线电压变化的控制策略,提出依据母线电压等效折合,同比调整电角速度的方法,直接对控制指令进行实时调整,有效防止调节器饱和,提高电压利用率和电机效率。仿真和试验结果证明了该方法的有效性。

交流同步永磁电机智能控制系统

文章针对交流永磁同步伺服电机磁场定向控制系统中定子电流控制的不足 ,首次提出并设计了交流定子电流的滞环宽度模糊控制方法和模糊神经元自适应加权PID直流电流控制方法。其中交流电流控制器对动态定子电流偏差能及时加以控制 ,而直流电流控制器能最终消除定子电流的静态误差 ,其组合作用相当于对三相定子电流进行PID调节。且控制算法简单 ,能够满足实时性的要求。在此基础上进行的仿真及实验表明所设计的智能控制系统具有良好的控制性能。

异步化同步发电机转子励磁的模糊PID控制

异步化同步发电机运行控制的关键是转子励磁的控制,该文论述了异步化同步发电机定子磁场定向控制的原理,讨论了定子磁场定位和转子位置的确定方法,转子励磁采用易在DSP中实现的模糊PID控制,并研制了DSP转子励磁控制装置,进行了异步化同步发电机转子励磁模糊PID控制的试验研究。试验结果表明,异步化同步发电机采用模糊PID控制策略是有效的,不但能够实现有功功率和无功功率的独立控制,而且具有良好的静态调节特性和动态特性。

基于模糊逻辑的定子电流谐波控制

为了消除电机谐波转矩,驱动系统常采用定子电流波形优化控制策略。本文通过对传统滞环电流控制器的分析,结合电压空间矢量调制方式,提出一种改进的滞环电流控制方法。该方法将电流滞环比较的结果和电压矢量在每个桥臂的周期值结合起来,然后根据各个变量的隶属度函数来确定电流滞环系数的模糊逻辑规则。试验结果表明,改进的电流控制方法不仅克服了电流滞环控制器开关频率不固定、输出PWM电压波形不规则等缺点,且明显提高了驱动系统的性能。

基于模糊控制永磁同步电机定子电流定向的研究

针对大惯性负载位置控制系统的特点,提出了一种永磁同步电机(PMSM)定子电流定向控制策略,并且将模糊控制应用于速度闭环系统中,对定子电流定向的控制方法和模糊逻辑进行分析,设计了永磁同步电机(PMSM)控制系统的硬件电路,该系统结构简单,控制鲁棒性、可靠性强,受电机参数影响小,仿真和实验结果表明定子电流定向控制是对大惯性负载位置控制系统的一个理想选择。