双馈发电系统的神经网络转速辨识

根据双馈发电机的数学模型,建立了基于模型参考自适应系统(MRAS)的参考模型和可调模型。利用后项差分法推导了基于神经网络的MRAS可调模型,并用两层神经网络实现可调模型中的磁链运算,通过误差反传算法对两层神经网络进行训练,得出双馈发电机的辨识转速。仿真结果表明:基于神经网络的MRAS辨识转速能反映实际转速,且辨识精度得到了有效提高。

独立运行无刷双馈发电系统负载侧变换器暂态无功电流补偿

独立运行的无刷双馈发电系统在突加阻感性负载时,定子功率绕组输出电压产生的瞬时电压跌落过大不能满足供电质量的要求,该文通过负载侧变换器补偿负载无功电流以减小瞬时电压跌落幅值并使之快速恢复。文中分析了突加阻感性负载无功电流和发电机输出端电压的瞬态特性,指出补偿暂态无功电流分量会加重端电压的暂态不平衡,提出了暂态过程只补偿稳态无功电流分量的补偿策略,并采用改进的无功电流检测算法以及滑动均值滤波器提高了检测无功电流稳态分量的快速性。实验结果验证了补偿策略的有效性。

基于传递函数分析的双馈风力发电系统动态建模方法研究

以双馈风力发电系统(doubly-fed induction generator based wind energy conversion system,DFIG-based WECS)为例,利用小信号分析法推导出由风机、双质量块传动链构成的动力与传动系统通用传递函数方程。动力与传动系统传递函数的零极点位置、稳定性与系统参数及系统运行工作点相关。该传递函数可进一步分解为扭转分量和非扭转分量。传动链参数仅对扭转分量造成影响。在此基础上,建立了考虑动力传动、电机、变流器、控制等环节的风力发电系统传递函数模型。模型综合了各环节参数,可直观反映系统参数对系统响应的影响,有助于深入了解系统动态行为。算例及时域仿真结果证明了所提出传递函数模型的准确性和高效性,可为系统参数设计研究提供理论依据。

含双馈风力发电系统的配电网短路电流特性

双馈异步风力发电机(DFIG)作为分布式电源接入配电网,能将辐射状的单电源系统变为双电源系统,改变配电网的拓扑结构.当配电网发生短路故障时,配电网的短路电流会受到风力发电接入的影响.针对DFIG作为分布式电源接入配电网,配电网中不同点发生三相短路故障时短路电流受到风力机接入容量及接入点位置影响的问题,结合DFIG的控制策略进行理论推导和仿真分析.首先,从理论上推导含风力发电的配电网短路故障电流关系式,对风力机提供的短路电流进行分析.然后,引入模型预测控制,与经典的矢量控制进行对比分析得出不同控制策略对短路电流的影响,并在此基础上分析配电网在不同点发生三相短路故障时,短路电流随风力机接入容量及位置的变化情况,分析总结DFIG对配电网短路电流及电流保护的影响.

双馈风力发电系统双矢量模型预测电流控制

针对双馈风力发电系统传统模型预测电流控制中电流波动和转矩脉动较大的问题,提出一种双矢量模型预测电流控制策略。在一个采样周期中进行两次电压矢量选择,将第一阶段的最优矢量作为第二阶段的初值,结合候选电压矢量作用时间,计算最小代价函数,使候选电压矢量范围扩大,电压矢量选择更加精确。仿真结果表明:所提出的策略可以实现对双馈风力发电系统的有效控制,与矢量控制和传统模型预测电流控制相比,该策略有效降低了电流波动和电磁转矩脉动。

双馈风力发电系统的滑模变结构控制技术

为研究滑模变结构控制策略在提升双馈风力发电系统运行性能上的作用,提出一种基于指数趋近律的滑模变结构控制策略,分析计算了不同控制对象的控制率,在所建立的双馈风力发电系统Simulink仿真模型上对滑模变结构控制在双PWM(pulse width modulation)变换器控制、MPPT(maximum power point tracking)控制和空载并网控制上的应用进行系统性研究,并和PI控制方法进行对比,结果表明所提出的滑模变结构控制策略不仅简化了控制结构,而且提高了系统的响应速度、控制精度和鲁棒性,具有一定的有效性和可行性。

基于氢储能技术的双馈风力发电系统基本架构及其建模

针对风力发电系统面临能量输出不稳定、低电压穿越能力弱等问题,提出将氢储能系统安装在双馈风力发电机组变流器中间直流母线处,构建了基于氢储能技术的双馈风力发电系统的基本架构。进一步,利用宏观能量表示法(EMR)建立了基于氢储能技术的双馈风力发电系统的模型,并基于EMR反转规则建立了系统的最大控制框架。在此基础上,基于MATLAB/Simulink搭建了基于氢储能技术的双馈风力发电系统的仿真模型,并进行了仿真验证,结果表明了氢储能系统能够平抑风电输出功率波动及提高系统的低电压穿越能力,同时验证了所建EMR模型的正确性。

双馈风力发电系统在电网故障下的动态响应分析

该文在建立电网故障时双馈发电机定子电压空间矢量模型的基础上,对双馈感应发电机以及变换器在电网不对称故障及对称故障时的动态响应特性进行了详细的定量和定性分析,揭示了双馈发电系统暂态故障响应的本质及各电磁量的变化规律。推导出了双馈发电机电网故障电流的最大值及其发生时刻。并在此基础上,提出了实现风电机组故障穿越技术的基本准则。

基于逆系统方法的双馈风力发电系统内模控制

针对双馈风力发电系统采用的基于近似线性化模型的分离控制方法存在系统动态性能差、抗扰能力弱等缺点,从电力电子装置与电机系统集成的角度,建立了双馈风力发电系统的统一模型,应用逆系统原理将双馈风力发电系统进行精确线性化,运用内模控制理论对其进行综合,提出了双馈风力发电系统的逆系统内模控制策略,实现了系统的非线性解耦控制。仿真结果表明,该控制策略不仅提高了系统的鲁棒性,还加快了系统的响应速度,使系统具有良好的稳态和动态性能。

双馈风力发电系统的非线性解耦控制

为了克服双馈风力发电系统基于近似线性化模型的分离控制方法动态性能差,抗扰能力弱的缺点,研究了双馈风力发电系统的精确线性化解耦控制.首先从电力电子装置与电机系统集成的角度,建立了双馈风力发电系统的统一模型;然后应用逆系统理论,推导出其逆系统模型,将其精确线性化成一个伪线性系统;最后运用内模控制理论对其进行综合以提高系统的鲁棒性,实现了双馈风力发电系统的高性能控制.仿真和实验结果表明,该控制策略不仅可以加快系统的响应速度,保证系统的全局稳定性,而且还可以减少所需的直流滤波储能电容,提高系统可靠性.

双馈式风力发电系统的运行控制与建模仿真

建立包含风速、风力机、风力机机械控制部分、双馈发电机及发电机电气控制部分的双馈式风力发电系统模型。基于最佳叶尖速比(即最大风能利用率),给出速度和桨距角控制器的控制策略。采用定子磁链定向的矢量控制技术,对双馈发电机转子进行交流励磁控制,实现发电机有功、无功功率的解耦控制。对风力发电系统的空载并网及低风速下的发电运行进行仿真,验证了双馈式风力发电系统建模和控制的正确性与有效性。

双馈风力发电系统转子电流自抗扰控制

随着双馈风力发电系统在电网中所占比例的增大,增强风力发电系统在电网电压扰动下对转子电流的控制能力、改善机组的稳定性成为关注的焦点。本文在分析双馈电机5阶模型的基础上,提出了双馈风力发电系统转子电流自抗扰控制方案。该方案能够有效观测系统d、q轴间的交叉耦合以及电网电压扰动并加以前馈补偿,削弱了扰动因素对控制性能的影响;同时通过非线性状态误差反馈控制率抑制转子电流波动。数字仿真表明该控制系统在电网稳定时能够实现系统有功、无功的精确解耦;在电网故障时,较好地抑制电网电压扰动对转子电流影响,改善风力发电系统的并网运行能力。控制系统具有良好的动态响应性能,鲁棒性强。

计及广域信号时变时滞影响的大型双馈风力发电系统附加鲁棒阻尼控制

大规模风电接入互联电力系统可能会导致电网联络线上严重的功率振荡。大型双馈风力发电系统能独立控制有功和无功功率,可以通过将控制信号附加到有功功率控制环节来调节输出的有功,以此用来阻尼系统功率振荡。针对系统中可能存在的功率振荡,采用广域测量数据并选择合适的反馈信号实现了快速的广域时滞阻尼控制。在建立的电力系统线性化模型中考虑了广域测量信号时滞。基于自由权矩阵方法获得了线性化模型标准化时滞鲁棒控制方法,可以由线性矩阵不等式进行求解。在此基础上,设计得到了广域时滞状态反馈控制器。控制器参数可以通过所提出的LMI迭代算法优化得到。结合状态观测理论获得了一种新型广域时滞输出反馈控制器。基于四机两区域仿真模型建立了含风电接入的互联电力系统研究模型。时域仿真表明,所提出的广域时滞阻尼控制器能有效地阻尼系统区间振荡。

变速恒频双馈风力发电系统RBF网络整定PID控制器设计

针对双馈风力发电系统基于近似线性化模型的PID控制系统动态性能较差、抗干扰能力较弱的缺点,该文给出基于非线性逆系统伪线性化模型的具有RBF网络整定的PID控制策略。首先使用非线性控制系统的逆系统理论对双馈风力发电系统的完整数学模型进行解耦,然后利用RBF神经网络在线调整PID控制器参数,处理系统参数不确定性和外部干扰对控制性能的影响。理论分析和仿真研究结果表明:该控制器能保证系统在风速变化情况下最大程度地获取风能,且达到电网恒频恒压的要求,实现安全稳定地并网运行。

基于混合储能系统的双馈风力发电系统直流电压控制策略

风电系统故障及其处理过程中,双馈电机双变流器间会产生不平衡有功功率,导致直流母线电压变化引发电容击穿。基于变流器和直流电容的模型提出混合储能装置中超级电容器和蓄电池的协调控制策略,依据经验模态分解法提取直流侧功率幅值变化的高、低频分量控制DC/DC变换器,进一步计算了混合储能装置的容量约束方法,并通过MATLAB搭建模型验证上述策略。仿真结果表明:该方法能减少故障期间电机直流侧不平衡功率,稳定直流侧电压,提高系统的高-低电压穿越能力。该方法易于工程实现,可为风电机组配备故障全程穿越控制技术提供参考。

基于定子磁链的双馈风力发电系统矩阵变换器调制策略

将矩阵变换器的输入和输出变量映射到双馈风力发电系统定子磁链定向的dq坐标系,提出双馈风力发电系统定子磁链定向的调制策略,得到零序分量传递方式的结论;明确调节过程的物理意义,简化各开关占空比的计算过程,在保证输入功率因数可调的情况下,实现双馈风力发电系统有功、无功解耦控制,抑制输出电压、电流的谐波分量.并在一台矩阵变换器励磁的4极双馈风力发电系统应用上述调制策略.结果表明:该调制算法具有良好的动态性能,能有效改善风力发电系统输出电能质量,减少对电网的谐波污染,具有工程实用价值.

无刷双馈风力发电系统电压电流采样设计

为了实现在无刷双馈风力发电系统中,精确、及时地对电压电流信号进行采样,以及解决控制板上各路信号采样电路通用性的问题,采用了直流采样方法。将高速线性光耦HCNR201以被测电路和控制电路电气隔离的方法应用到所设计的采样电路中;通过开展所设计电路的理论分析,建立了电压电流霍尔传感器采集数据与单片机采样数据之间的关系;在理论分析的基础上,在无刷双馈风力发电系统实验平台上进行了试验,得到了电压电流霍尔传感器采集数据与单片机采样数据之间的实际传递函数;最后,对传递函数理论拟合曲线和实际拟合曲线进行了比较。试验结果表明,所设计的无刷双馈风力发电系统电压电流信号检测方法误差小、可靠性强,为下一步研究提供了参考。

典型电网故障下双馈风力发电系统仿真与分析

基于双PWM变频器,建立了双馈风力发电系统的数学模型,给出了转子侧变频器和网侧变频器的电压前馈控制策略,实现了双馈发电机的解耦控制和并网。利用MATLAB SIMULINK建立了仿真模型并对双馈风力发电系统在网侧单相接地、相间短路、电压跌落、电压不平衡等典型故障下进行了仿真。仿真结果验证了该模型的合理性及控制策略的正确性,并对双馈风力发电系统在网侧故障下的暂态进行了分析。

基于自抗扰控制的双馈风力发电系统功率控制

基于扩张状态观测器的自抗扰控制器具有不依赖于被控对象的具体数学模型,并对内外扰动有较强的抗干扰能力的特点,通过非线性配置构成的非线性状态误差反馈控制律。本文将自抗扰控制方法引入双馈风力发电功率控制系统中有功与无功的解耦控制,并对自抗扰控制器进行了详细设计及参数整定,使控制系统具有良好的适应性和鲁棒性,且具有无超调、无静差的控制效果。仿真结果展现了基于自抗扰控制的双馈风力发电系统功率控制的优良特性,验证了该控制策略的有效性。

考虑损耗功率的双馈风力发电系统最大风能跟踪控制

对双馈风力发电系统传统功率曲线反馈控制方法作出改进,提出考虑损耗功率的最大风能跟踪控制策略。此方法通过MATLAB/Simulink建立精确的双馈风力发电机模型,并搭建考虑了铜耗、铁耗、机械损耗及杂散损耗的控制模型。经过仿真,验证了优化后控制策略的正确性。