级联式无刷双馈电机的四种动态数学模型

利用交流电机一般理论和电机矩阵分析方法,从级联式无刷双馈电机的基本结构和电磁关系出发,分别建立了四种不同的动态数学模型三相静止坐标系数学模型、任意速度两相旋转坐标系数学模型、转子速度两相旋转坐标系数学模型、双同步速度两相旋转坐标系数学模型,并对它们各自的特点进行了分析。以建立的转子速度两相旋转坐标系数学模型为例,对该电机进行了仿真实验,从而验证了模型的正确性,为该类电机的特性分析及其控制策略研究奠定了理论基础。

双馈感应发电机动态模型的研究

从电机学基本原理出发,建立了用电压源代替转子绕组电气注入的双馈感应发电机3阶动态模型。该模型阶数较少,物理意义明确,适用于描述调速范围较大的双馈感应发电机,例如大型变速恒频风力发电机组中的双债感应发电机,并且应用MATLAB对该动态模型进行了仿真研究,仿真结果表明了该模型的正确性。

大规模双馈风力发电机组并网的动态仿真模型与初始化

研究了双馈式感应发电机(DFIG)的风力发电场接入电网后对系统动态特性的影响。从异步发电机运行的物理本质出发,系统推导了计及并网特性、基频下的DFIG动态数学模型。给出了DFIG转子侧及网络侧换流器的控制策略,研究和探讨了系统动态模型的初始化。算例仿真结果验证了所提出的模型和方法的有效性。

适应并离网模式切换的DFIG电磁暂态仿真建模

目前,常用的商业仿真软件中的双馈式感应发电机(double-fed Induction Generator,DFIG)模型通常不支持离网运行模式,难以实现风力发电系统由离网到并网的全过程电磁暂态仿真,对电力系统仿真分析工作带来极大不便。研究适应并离网模式切换的DFIG电磁暂态仿真建模方法。基于模块化思想分别对风力机、异步电机、变流器以及断路器进行建模,在系统组装形成DFIG风力发电系统电磁暂态仿真模型。提出了适应并离网模式切换的DFIG受控源等效电路模型和离散时间域实现方法,通过设计状态变量矩阵元素的截取和扩充算法实现了模型在并离网模式下的无缝衔接。在MATLAB/Simulink中搭建DFIG发电系统模型对所提方法和模型进行验证,仿真结果表明,所提建模方法能够很好地支持DFIG离网运行模式,实现DFIG由离网到并网的全过程电磁暂态仿真。

双馈感应发电机的微分几何变结构控制方法研究

为了实现变速恒频控制的双馈感应发电机风电系统的良好控制性能,从电机学基本原理出发,建立双馈感应发电机的动态数学模型。根据其数学模型的非线性特性,提出了微分几何变结构控制方法,运用微分几何精确线性化理论,把非线性系统转化成了一个线性系统。在此基础上应用非线性变结构控制理论进行设计控制器。用M atlab对系统进行仿真,结果表明:该控制方法能实现系统的有功功率和无功功率的解耦,进一步验证该控制策略的合理性及控制器设计的有效性和可行性。

双馈式风力发电系统实时数字仿真研究

为了研究大容量双馈式风力发电系统的运行控制特性,根据双馈式感应电机(doubly-fed induction generator,DFIG)动态数学模型,采用典型控制策略,分别在PSCAD/EM TDC、RTDS仿真平台下建立了4.5 M W双馈式风力发电机系统的动态模型。在此基础上,对风力发电系统在不同风速下的运行控制特性进行了仿真研究。仿真分析结果表明,所建立的大容量双馈式风力发电系统有较好的动态响应与控制特性,与理论分析相吻合。

基于双馈电机的风力发电对电网电压的影响

分析了风速的建模和DFIG的建模。利用Matlab组建含风电的电网模型,针对不同的控制方式,对风速随机变化以及系统电网发生不同地点的单相接地短路时的情况进行了仿真分析。仿真结果验证了模型的合理性,同时分析了各种情况下对电网电压的影响。

基于两级轨迹灵敏度分析的DFIG动态全过程仿真简化建模方法

双馈感应发电机(DFIG)的简化建模对系统稳定性分析至关重要,现有建模方法往往只适用于单一时间尺度下某一具体问题的分析,缺乏对动态全过程仿真建模的研究。提出一种适用于动态全过程仿真的DFIG简化建模方法。根据多时间尺度模型简化原理建立DFIG各控制的动态模型和简化模型;从控制参数入手,提出两级轨迹灵敏度分析方法,研究在动态全过程仿真中主导DFIG输出特性的关键控制;提出一种模型切换控制策略,根据两级轨迹灵敏度分析结果,通过设置阈值建立可调节的模型切换判据,在动态全过程仿真中分时调用各控制的动态模型和简化模型,在保证模型精度的同时实现模型的降阶和简化。最后,通过仿真对比验证所提建模方法的有效性。

电网电压跌落时风电机组运行仿真与实证分析

采用同步旋转坐标系下的八阶双馈感应风电机组动态模型,在PSCAD/EMTDC平台上,建立了计及撬杠保护特性的双馈感应风电机组电磁暂态仿真模型,其中撬杠保护定值是由短路试验结果分析识别而得,对不同程度电网电压跌落时,某实际双馈感应风电机组联网运行动态过程进行了详尽地仿真分析,揭示了风电机组电磁暂态过程特性;对风电机组联网运行短路试验进行仿真重现,仿真波形与实测波形相吻合,验证了所建模型的有效性和分析结果的正确性。

风力发电机组动态模型研究

该文针对基于双馈感应发电机的变速风力发电机组轴系的特点,用等效集中质量法和动力学方程建立了其包含机械传动链动态的轴系模型,与发电机动态方程组成 8 阶微分方程组。该 8 阶模型同时考虑了风力发电机组的机械和电气动态特性,弥补了现有各种模型过于简化的不足。并与不考虑机械动态的简化模型进行了仿真结果的对比。采用该模型可以更加有效地进行风力发电系统控制系统的设计,以及分析机组在各种运行工况下的动态行为。

DFIG与VSC-HVDC协同参与电网调频的动态潮流算法

针对双馈感应发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)经电压源变流器–高压直流(voltagesourceconverterhigh voltage direct current,VSC-HVDC)并网,基于"主网频率-直流电压-风电场"串级下垂控制调频策略,建立DFIG经VSC-HVDC参与系统一次调频的动态潮流模型,用于量化DFIG备用与直流电容虚拟惯量协同控制下电网频率响应。计及DFIG有功备用,在直流电压限制范围内,提出直流电容虚拟惯性时间常数的取值上限。考虑调频过程中DFIG转速变化,提出基于转子动能的DFIG惯性时间常数动态修正算法,提高动态潮流结果精度。算例验证了所提算法分析DFIG与VSC-HVDC协同电网调频能力的可行性,证实计及DFIG参与调频的直流电容虚拟惯性时间常数最大取值可提升交流系统惯性水平;DFIG等效惯性时间常数修正算法符合其动态调频特性。

双馈风机与电网机电扭振互作用可能性分析

为了研究大规模双馈式感应发电机风电场并网是否能引发双馈风电机组与交流电网间的机电扭振互作用问题,分析了双馈风电机组与交流电网间机电扭振互作用的机理,并基于双馈风电机组轴系特性对其与交流电网之间发生机电扭振互作用的可能性进行了探讨.分析得出由于交流输电系统串补度的限制,双馈风电机组与交流电网之间发生机电扭振互作用的条件较难满足,由此引发次同步谐振的可能性很小.通过时域仿真算例验证了结论的合理性.

双馈风力发电系统低电压穿越的研究

针对双馈型变速恒频风力发电系统的低电压穿越问题,提出一种新颖的转子侧保护电路。在建立电机的稳态和暂态数学模型的基础上,分析了电网电压发生跌落期间以及电压恢复后的双馈感应发电机的动态响应情况。仿真结果表明,在电压跌落时转子侧加入本文设计的Crowbar电路,能够有效抑制直流侧在电压跌落时电容电压的升高,并能减弱转子侧电流大小,起到保护转子侧变流器的作用。

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。

计及滤波电路损耗和多重限制的DFIG无功极限计算

风电机组的无功控制可极大提高风电场的灵活性,准确求取无功控制安全运行域不仅可以为各种控制策略的实现提供可靠边界,还可以减少无功补偿装置投资。文中以目前的主流机型——双馈感应发电机(DFIG)为研究对象,建立了其dq旋转坐标系下的数学模型。在此基础上,结合矢量控制的定向方式,对定子无功极限,考虑转子侧变流器(RSC)容量、RSC运行电流以及DFIG容量3个限制因素;对网侧变流器(GSC)与电网交换的无功,考虑GSC容量和最大运行电流2个限制因素,推导了计及网侧滤波电感无功损耗的无功极限解析式。最后,时域仿真验证了解析式的正确性,基于算例参数的仿真结果表明,计及网侧滤波电感损耗最大能避免总无功出力8%的误差,DFIG无功极限计算需要综合考虑多重限制因素。

基于RTDS/CBuilder的DFIG通用励磁控制模型开发

基于RSCAD/CBuilder采用自定义编程技术开发一套双馈式感应风力发电机(DFIG)的通用励磁控制模型。该模型控制策略依据网侧变换器电网电压定向、转子侧变换器定子磁链定向矢量控制原理;模型的人机交互界面根据面向对象设计理念,形成参数输入对话框;模型的实时运行程序采用C语言编程技术,并针对信号相位提取、相位斜率计算给出相应的设计方法。本文还以实例对比法对所开发模型进行了通用性和精确性验证,结果表明:该模型可便捷地应用于不同系统频率、功率等级DFIG的RTDS仿真实验并大幅提高建模效率。

基于数据驱动和深度强化学习的孤岛多风柴电压控制研究

针对风能及负荷波动导致的孤岛多风柴系统电压波动问题,提出用双馈感应发电机(double fed induction generator,DFIG)负荷侧变流器(load side converter,LSC)补偿系统无功的策略。考虑LSC状态量不完全可测及模型参数不确定的情况,本文基于连续性动作空间的深度强化学习算法提出一种数据驱动、无模型的LSC附加控制方法。该方法以非线性的方式获取控制策略来减小电压波动,并且针对模型的不确定性具有更快的响应速度和更强的自适应性。首先建立孤岛多风-柴混合系统的数学模型;其次离线采用深度强化学习在连续性空间中优化LSC的无功电压控制策略,然后在线通过堆叠去噪自动编码器(stacked denoising auto-encoder,SDAE)提取特征,并采用策略网络进行在线控制。数例仿真结果表明,与传统的控制策略相比,本文所提控制方法可以有效抑制电压的波动,且具有更好的系统动态稳定控制效果。