准同步运行双馈直线电机定子磁场定向方法研究

【目的】本文聚焦于准同步运行双馈直线电机(DFLM)动子电流矢量控制的定子磁场定向问题。针对高速磁浮应用工况下由于动子磁动势远大于定子磁动势而导致的定子磁场信息难以获取问题,以及悬浮控制中动子电流存在谐波注入问题,本文创新性地提出了一种基于动子固结α-β坐标系的定子磁场定向方法及其相应的参数校正方法。【方法】该方法通过误差分析和参数校正,获得足够精度的动子侧参数,从而直接在动子绕组中精确求解占比较小的定子反电动势用于磁场定向。【结果】基于DFLM试验平台对所提方法进行验证,结果表明,在足够精度的动子侧参数下,该磁通观测算法能使定子电流T轴分量收敛并稳定于0 A,实现磁场定向。【结论】本文所提方法能获得足够准确的动子参数,并达到良好的磁场定向效果。且不受动子电流谐波注入的影响,能保持良好的动态性能,维持稳定的磁场定向。

双馈风力发电机串补输电系统全运行区域的次同步特性分析

针对双馈风力发电机串补输电系统中出现的次同步谐振(subsychronous resonance,SSR)问题,现有研究多是针对风机处于最大功率跟踪运行区域的情况进行的,不够全面;风机还有恒转速运行区域和定功率等其它运行区域。对双馈风机全部运行区域进行了分析,以华北地区某风电场实际的风机参数及运行方式为原型,建立了双馈风机与无穷大系统的线性化模型和PSCAD仿真模型,进而利用特征值分析和时域仿真方法对双馈风机串补系统全运行区域的次同步特性进行了研究,得到了SSR稳定区。结果表明:在低风速条件下,风机无论运行于最大功率跟踪状态还是其他运行状态都会发生SSR现象;随着风速增大,风机稳定运行区域的面积逐渐增大。据此,对实际风电场的稳定运行提出建议。

无刷双馈电机等效电路及运行状态分析

通过建立无刷双馈电机(BDFM)同步运行时的等效电路,将各电量分解为实部和虚部,推导了同步运行时的非线性数学方程,探讨了方程的求解方法。在等效电路的基础上,通过给定参数和输入条件,计算无刷双馈电机在控制绕组采用恒压频比控制方式下的输出转矩范围。仿真和实验结果证明,该等效电路能较好地反映无刷双馈电机同步运行时的运行状态,为分析计算提供了有效的工具,但是不能反映失步的问题,因此具有一定的局限性。

基于反步自适应准谐振控制的双馈风机次同步振荡抑制策略

随着电力系统容量和规模的不断扩大,常采取串补电容的方式提升输电线路的输电能力,但这加剧了电力系统中出现次同步振荡(SSO)的风险。SSO的产生会影响双馈感应发电机(DFIG)转子侧变流器(RSC)的控制,进而引起定子电流的振荡发散,严重时将会导致风机解列脱网。因此,为解决SSO对RSC控制产生扰动的问题,该文提出了基于自适应准谐振控制的RSC反步次同步振荡抑制策略。首先对SSO在RSC控制系统中的传播路径及其频率变化对控制的影响等内容展开研究;然后通过反步控制器与自适应准谐振控制器的协同控制,对DFIG定子中宽频带SSO电流进行抑制,避免发电系统输出受到SSO的影响;最后通过搭建仿真模型与实验平台,验证所提理论与控制策略的有效性。该文分别对在10 Hz、20 Hz、30 Hz及频率变化时SSO影响下的DFIG定子振荡电流抑制效果进行验证。实验结果表明,所提策略对DFIG系统中宽频带SSO具有良好的抑制效果。

级联式无刷双馈风力发电机的运行控制

为延长双馈电机的使用寿命,提高其可靠性,在分析级联式无刷双馈电机原理的基础上,通过转子和功率绕组、控制绕组之间的坐标变换,根据d-q双轴数学模型,推导出无刷双馈电机矢量解耦数学模型。仿真结果表明:同步角矢量解耦控制系统能够实现对电机转矩和磁通的完全解耦控制,空载并网控制调节过程快、精度高,并网过渡平稳,具有良好的控制性能,验证了无刷双馈电机矢量解耦控制的可行性和优越性。

双馈电机不同运行速度情况下稳态性能的计算

研究双馈电机在不同运行速度情况下稳态性能的计算。首先介绍了基于三相坐标系情况下 ,双馈电机的数学模型。

基于实验和遗传算法的无刷双馈电机参数估算

等效电路是分析无刷双馈电机(brushless double fed machine,BDFM)同步运行性能的有效工具,但是缺乏准确的参数测量方法。在等效电路的基础上将电压和电流向量分解为实部和虚部,建立起无刷双馈电机同步运行时的非线性数学模型,并在此基础上提出一种将实验数据和遗传算法相结合的参数估算方法。将等效电路中的参数作为一组决策变量,求解不同运行状态下的数学方程,将计算值与测量值之差作为目标函数,通过遗传算法,对决策变量进行优化,使计算值与测量值之差最小。给出了参数估算的流程并编程实现,计算结果表明算法合理。

双电机驱动直线振动筛的设计

本文对双电机驱动直线振动筛的结构特点及有关参数选择进行了分析，介绍了其现场使用情况。

基于自适应准谐振控制的DFIG-GSC次同步振荡抑制策略研究

电网次同步振荡(SSO)影响双馈感应发电机(DFIG)中网侧变流器(GSC)的正常工作,致使其控制目标直流母线电压产生脉动,导致风电并网系统出现次同步振荡,为此提出一种基于自适应准谐振控制器的DFIG-GSC次同步振荡抑制策略。首先,建立电网SSO状态下的GSC数学模型,通过推导得到电网发生SSO时直流母线电压振荡频率的函数关系式,并进行相应的仿真验证;其次,基于内模原理设计与自适应算法,设计自适应准谐振控制器来抑制DFIG并网系统的次同步振荡;同时,基于Lyapunov稳定性定理设计反步控制器,进一步提高GSC系统的鲁棒性。采用改进控制器取代原有的PI控制器,进而达到抑制电网SSO对直流母线电压影响的目的;最后,搭建DFIG并网系统的实验平台,分别在10、20 Hz以及变频率的电网SSO状态下验证所提抑制策略的有效性。

风力发电机两种主要机型的对比

双馈异步发电机和直驱型永磁同步发电机是变速恒频发电机组的主要机型。本文从发电成本、低电压穿越能力、可靠性等方面对双馈异步发电机和直驱式永磁同步发电机在风力发电中的应用做了比较,指出直驱式永磁同步发电机在大部分方面都具有较为明显的优势,但是也存在体积偏大的缺点。

基于SSO多扰动输入机理分析的DFIG-GSC功率振荡抑制策略研究

电网次同步振荡(SSO)已成为桎梏新能源发展的主要问题之一,针对SSO下双馈感应发电机(DFIG)中网侧变流器(GSC)的功率振荡问题展开研究。首先,建立SSO对GSC的多扰动输入数学模型,探究不同扰动输入的性质以及其对GSC系统的影响,明确了针对物理量扰动以及信号扰动分别采用补偿与滤除两种不同的抑制方法。其次,针对锁相环(PLL)输出误差经过坐标变换产生耦合振荡的问题,建立PLL输出误差角度的频域数学模型,并通过设计一种改进PLL消除其输出误差对GSC的信号扰动影响。同时,设计一种准谐振控制器的自适应算法,并提出基于自适应准谐振控制器的DFIG-GSC功率振荡抑制策略,消除SSO对GSC的物理扰动影响;最后,通过搭建具有SSO模拟环境的DFIG实验平台,验证本文所提控制策略的有效性。

国外风力发电导则及动态模型简介

分析了美国、丹麦、德国、苏格兰以及爱尔兰等欧美国家输电网运行公司针对风力发电制定的电网导则及其对风力发电动态仿真提出的要求,讨论了四种典型风力发电机组的动态建模,并给出了恒速感应式风力发电机组和变速双馈风力发电机组的仿真实例。仿真结果表明风力发电机组具有很多不同于同步电机或马达类负荷的特性,应认真研究其对电力系统规划和运行的影响。电网导则的更新以及风机的动态建模是目前电力系统面临的重要课题。

常导交流电磁悬浮高速磁浮运载技术创新探索

现有常导高速磁浮列车的车端悬浮电磁铁采用直流励磁,属直流电磁悬浮。车端悬浮电磁铁也可采用交流励磁,交流电磁悬浮在非接触电能传输、磁场定向控制等方面具有比较优势,具备提升常导高速磁浮交通系统性能并降低其成本的技术潜力;但其在电磁力时空不平衡、动子控制器容量等方面存在技术挑战。文章分析了交流电磁悬浮的原理与技术特点,介绍了该领域的发展态势、实践探索历程与阶段性成果;阐述了交流电磁悬浮用于高速磁浮交通的潜在技术优势和技术挑战,并在此基础上给出后续发展建议。