直驱永磁同步机组卸荷电阻最优取值及分组投切策略

研究了直驱永磁同步机组(permanent magnet synchronous generator,PMSG)卸荷电阻最优取值和投切策略问题。根据直流电容过电压能力和网侧变流器过电流能力,确定卸荷电阻理论上限。考虑到电网故障期间网侧变流器功率输出的实际情况,再根据理论上限值得到的直流电压与直流电容最大允许电压的差值,确定卸荷电阻实际上限。根据卸荷电阻允许温升,得到卸荷电阻下限,确定卸荷电阻取值范围。根据会引起直流电压剧烈波动的电网电压跌落区间,最后确定卸荷电阻最优值。采用双电阻选择投切,以抑制直流电压剧烈波动。在传统直流电压作为卸荷电路投切判据基础上,增加直流电容两侧功率差判据,以避免直流电压剧烈波动、增加机组输出功率、减少卸荷电路投切次数。仿真结果验证了该算法的可行性。

含UDE附加阻尼支路的构网型直驱永磁同步风电机组次同步振荡抑制策略

针对构网型直驱永磁同步风电机组在弱电网下的次同步振荡问题,该文提出了基于不确定性和扰动估计器(UDE)的附加阻尼支路振荡抑制策略。首先,网侧变流器采用虚拟同步机(VSG)技术,并基于谐波线性化理论建立了网侧变流器序阻抗模型;其次,深入分析引入电压电流双闭环控制对弱电网下构网型直驱永磁同步风电机组产生次同步振荡的影响特性,提出了电流环引入UDE附加阻尼支路的振荡抑制策略,并基于UDE的附加阻尼控制采用滤波带宽思想对系统扰动进行估计,通过动态电压补偿方式实现阻尼支撑,可有效抑制次同步振荡,提升系统鲁棒性;最后,通过时域仿真验证了所提振荡抑制方法的有效性。

直驱式永磁同步风力发电机组建模及其控制策略

以永磁体励磁多极直驱式同步风力发电机组(directly driven wind turbine with permanent magnet synchronous generators,D-PMSG)为对象,建立了包括风力机模型、传动系统模型和发电机模型的D-PMSG数学模型,提出了风力机桨距角和发电机转速的控制策略:桨距角的控制策略中以风速和发电机功率为输入信号,采用比例–积分控制很好地反映了不同风速对桨距角控制的不同要求;发电机转速控制策略中采用dq同步旋转坐标下的矢量控制方法,用d轴电流控制无功功率,用q轴电流控制转速,既实现了机组的解耦控制,又充分利用了发电机容量。运用Matlab/Simulink建立了D-PMSG仿真模型,对风速阶跃变化时机组运行情况进行了仿真,结果验证了该模型的合理性及控制策略的正确性和可行性。

直驱式永磁同步风电机组机侧PWM控制

在介绍永磁同步发电机(PMSG)d,q轴数学模型和矢量控制理论基础上,提出在直驱式永磁同步风电系统机侧采用PWM控制方式,通过转子磁场定向控制策略,实现有功无功功率解耦控制,减小了损耗,并且较好地控制了转速。利用Matlab/Simulink进行仿真,并给出了仿真结果。同时搭建了基于TMS320F2808控制器的试验平台,对该控制策略进行了实验,实验结果验证了该控制系统的正确性与可行性。

直驱式永磁同步风电机组的风电场等值建模

通过对直驱式风电机组运行状态的分析可知:在风电场中,桨距角大于0的机组运行于额定工作点,而其余风电机组的运行点可由电磁转矩、发电机转速这两个状态变量反映。由此,提出了一种以风电机组具有相同或相近运行点为分群原则的风电场等值建模方法:首先将桨距角大于0的机组归为一组,再以电磁转矩、发电机转速作为分群指标利用K-means聚类算法进行分群计算,最后采用容量加权法计算分群后等值机组的参数并考虑了风电场内集电系统的影响。为了进行对比分析,在Matlab/Simulink平台上搭建了风电场的详细模型、以状态变量分群的等效模型及以风速分群的等效模型,仿真结果验证了所提出的建模方法能更准确地反映风电场在风速波动及电网故障情况下的动态特性。

直驱永磁同步风电机组的建模与仿真分析

根据风力机运行特性及最大风能跟踪原理,基于PSCAD/EMTDC设计了一套由永磁式同步电机与AC-DC-AC脉宽调制(PWM)变流器组成的风电机组软件仿真平台。文中建立了机组各部分模型,并介绍了具体功能的实现。整流侧控制定子q轴电流调节电磁转矩,实现最大风能跟踪;逆变侧实现了对有功、无功的独立控制。通过仿真风电机组在电网低压及不平衡故障下的工作特性,给出了电网异常状况下机组持续运行能力对变流器装置的要求。仿真结果表明,该风电机组不但可以优化风能吸收特性,而且具有良好的低电压穿越特性,在电网不平衡故障下可保持运行,并在故障消除后迅速返回正常工作状态。

直驱式永磁同步风力发电机组低电压穿越研究

本文对直驱式永磁同步风力发电机组的低电压穿越方案进行了研究,综述了国内外主要的LVRT方案,列举了改进的控制策略,并对常用的Crowbar保护方案进行了分类总结,讨论了各自的优缺点。分析表明,电网故障时可以采用多种方法结合的方式平稳实现LVRT。

直驱永磁同步风电机组次同步振荡建模与分析

为了研究直驱永磁同步风电机组(DDPMSG)次同步振荡问题,建立了完整的风电系统动态数学模型。采用特征值分析方法全面分析了全功率变换器控制器参数对系统振荡模式的影响:将风电系统动态模型在稳定工作点线性化后得到系统的系数矩阵,计算出系统的振荡模式;由于控制器参数个数众多,为了简化分析过程,通过计算参与因子筛选出与系统振荡模式关联度高的控制器参数,在此基础上进一步分析这些控制器参数对系统振荡模式稳定性的影响。分析和仿真结果表明:转速调节器比例系数较小,则易引起轴系扭振;直流电压调节器积分系数过大,则易引起网侧功率的次同步振荡。

基于改进VMD和SOBI算法的直驱永磁同步风电机组次同步振荡模态辨识

针对直驱永磁同步风电机组(Direct-drive permanent magnet synchronous wind turbine generator,DDPMSG)产生的次同步振荡(Sub synchronous oscillation,SSO)问题,提出基于改进变分模态分解(Variational mode decomposition,VMD)、2阶盲辨识(Second order blind identification,SOBI)和Prony算法相结合的次同步振荡模态辨识方法。首先,利用改进变分模态分解将直驱永磁同步风电机组产生的一组次同步振荡信号作为单通道信号进行分解,得到一组相应的固有模态函数(Intrinsic mode function,IMF);其次,引入盲源分离(Blind source separation,BSS)思想,采用SOBI算法得到完整精确的次同步振荡源信号,并利用Prony算法辨识出该信号的频率、阻尼比和衰减因子。仿真结果表明,对于直驱风电机组产生的次同步振荡信号,该方法能够高效准确辨识出其模态参数,可为次同步振荡抑制问题的研究奠定基础。

基于神经网络的半直驱永磁同步风力发电机组有功功率控制

针对半直驱风力发电机组,提出了一种基于神经网络的有功功率控制方法,分别对变桨控制器和转速控制器进行设计,实现机组在额定功率控制模式和非额定功率的恒功率控制模式的有功功率控制。着重研究了转速控制算法,采用线性反馈化方法对系统模型进行处理,然后根据动态面控制算法设计转速控制器,并利用RBF神经网络逼近特性避免由于对具有非线性特性风力发电机组线性化而导致的模型不确定性问题。最后基于MATLAB/Simulink平台,将该功率控制方法应用于2 MW半直驱永磁同步风力发电机组,验证了所提方法的有效性。

直驱永磁同步风电机组高电压穿越技术研究与试验

针对大容量直驱永磁同步风电机组的高电压穿越问题,研究了电网电压升高对全功率变流器母线电压的影响;在风电机组不同的无功输出情况下,分析了机组升压变压器阻抗对并网点电压影响规律。在此基础上,确定了电网高电压故障下无功电流注入的原则,提出了基于变流器动态无功控制的高电压穿越控制策略,并从＂高电压判断-高穿执行-高穿结束＂3个方面分析了主控系统协调配合机制。在MATLAB中建立了2.5 MW直驱永磁风电机组的仿真模型,实现了风电机组高电压穿越全过程动态仿真;利用电网高电压发生装置,在MW级直驱永磁同步风电机组上进行了高电压穿越现场试验研究,试验结果表明理论与仿真分析的准确性及控制策略的有效性。

基于同伦函数的直驱永磁同步风电机组次同步振荡特征值分析

为了研究直驱永磁同步风电机组的次同步振荡问题,建立了典型的风电系统数学模型。在使用传统特征值分析法的基础上,利用同伦函数代替参与因子法,准确且直观地辨识出系统振荡模态特征值对应的状态变量。在此基础上进一步分析状态变量对应的参数对系统振荡模态特征值的影响。最后,通过PSCAD/EMTDC平台进行时域仿真。结果表明:直流电压控制外环积分系数和电流控制内环比例系数对系统的次同步振荡有很大影响。

钒电池储能平抑三电平直驱式永磁同步风电机组功率波动研究

为了改善2MW双三电平直驱式永磁同步风电机组的并网功率波动,提出网侧采用全钒液流电池(Vanadium Redox Flow Batter,VRB)储能的解决方案.在研究双三电平直驱式永磁同步风电机组系统模型、VRB储能系统等效电路、VRB储能系统平抑功率波动的控制策略的基础上,对变风速工况下采用VRB储能系统实现平抑并网功率波动进行了仿真研究,仿真结果表明,所采用的控制策略可实现风机稳定运行,直流侧电压稳定的控制.在变风速情况下,直驱式永磁风电机组输出功率波动明显,采用VRB储能系统控制后功率波动得到有效改善.

基于二自由度的直驱永磁同步风电机组机侧PWM控制

本文针对直驱永磁同步风力发电机(D-PMSG)机侧控制系统对性能指标跟踪性和抗扰性都有较高要求的特点,在介绍直驱永磁发电机d,q轴数学模型和矢量控制基础上,提出采用目标值滤波器型二自由度PID控制器来实现跟踪性能和抗扰性能的双优控制,仿真实验证明了这种方法的可行性。

直驱永磁同步风力发电机组仿真系统

为了促进我国在风力发电系统的理论研究和应用的快速发展,根据国内外研究成果,本文研究并搭建了直驱式永磁同步风力发电机组模型。通过将仿真模型模块化实现模块算法,实现了风力发电仿真软件的编写,最后利用该仿真软件平台验证该直驱式风力发电机组模型的正确性。仿真结果显示了该仿真软件的实用性,以及模型的正确性。

直驱式永磁风力发电机组并网控制

为了省去直驱式永磁同步风力发电机组D-PMSG(direct-drive permanent magnet synchronous genera-tors wind turbine)串接的交-直-交变流器,减少初期投资费用,文中设计了D-PMSG并网控制策略。通过对交-直-交变流器的控制,使发电机定子电压与低频母线电压满足准同期并网条件时,短接串连在主电路中的双PWM变流器,将发电机定子直接连接在箱式变压器上,电能以低频传输到背靠背换流站,在换流站变换为工频送入电网。运用PSCAD/EMTDC软件仿真了两台机组的并网过程,并分析了并网控制策略的经济成本,结果表明这种并网方法具有一定的可行性。

直驱永磁风力发电机组低电压穿越控制研究

为了提高永磁直驱同步风电机组(PMSG)并入电网的运行稳定性,研究了3种低电压穿越技术,提出了结合增大网侧输出有功、投切Crowbar电路和调节电磁转矩的控制方案。同时设计了风电机组新的机侧变流器和网侧变流器的低电压穿越控制策略,利用能量平衡原理对故障后转速表达式进行了推导。在Matlab/Simulink平台电压跌落情况下对直驱风电机组进行一系列的仿真,仿真结果与理论分析一致,验证了该控制方案能优化系统低电压穿越的性能。

铁损对直驱式永磁同步风力发电机组特性的影响

为精确模拟实际运行的风电机组,针对传统直驱式永磁同步风力发电机组(direct-drive permanent magnet synchronous generator, D-PMSG)在建模时没有考虑发电机定子铁损的问题,结合风电机组独有的特性,基于d-q等效电路模型导出了考虑铁损的永磁电机数学模型.在Matlab/Simulink环境中构建了考虑铁损的D-PMSG仿真模型,研究铁损对D-PMSG机械及电气性能的影响.仿真结果验证了所建模型的正确性及考虑铁损的必要性.

不对称故障下直驱永磁风电机组运行控制方式综述

首先根据电网不对称故障特征,总结分析了直驱永磁同步风力发电机组在电网不对称故障下运行面临的问题及产生的原因。在此基础上,就抑制背靠背双PWM变流器直流母线电压波动、升高、保持并网电流平衡3方面总结归纳了针对解决不对称故障时风电机组运行问题的主要措施,为进一步保证直驱风机在不对称故障时的安全运行能力,在现有措施的基础上提出了一些设想。

飞轮储能对永磁直驱风电机组并网有功功率的平滑控制策略研究

针对风速随机性引起的机组并网有功功率波动问题,提出在采用最大风能捕获策略的永磁直驱风电机组交-直-交变流器的直流侧接入飞轮储能系统,利用飞轮系统的能量缓存作用,以实现永磁直驱风电机组的输出有功功率平滑控制。设计了飞轮储能系统的能量控制策略,并对采用了飞轮储能系统的永磁直驱风电机组的运行特性进行了仿真研究,经仿真验证:采用所提出的飞轮储能系统能量控制策略能够有效平滑风电机组输出有功功率,提高了风电机组的输出电能质量。