基于扩张状态观测器的DFIG网侧变换器滑模控制

针对双馈风力发电机网侧变换器因负载变化和滤波参数摄动导致控制效果不佳的问题,文中提出一种扩张状态观测器(extended state observer,ESO)与滑模控制相结合的网侧变换器双闭环控制策略,内环采用以功率为状态变量的基于ESO的滑模直接功率控制,外环采用以电压平方为状态变量的基于ESO的滑模控制。首先,应用ESO对系统状态变量与包含系统未建模动态、负载变化和滤波参数摄动等不确定项进行估计,无需系统的精确数学模型即可设计滑模控制方法,实现网侧变换器在复杂环境下的鲁棒控制。此外,引入功率差前馈环节,可减小负载变化时外环滑模控制非线性带来的冲击。最后,对负载变化和滤波参数摄动2个算例进行仿真。结果表明,与传统矢量控制和滑模控制相比,所提控制策略在复杂环境下具有更强的鲁棒性。

DFIG风力发电系统网侧变换器研究

分析网侧变换器运行中的工作原理,根据两相同步坐标系建立网侧变换器的数学模型,采用电网电压定向的控制策略方法,使网侧变换器交流测保持单位功率因数运行,直流侧输出更稳定质量的直流电压。

双馈感应风力发电机网侧变换器低电压穿越控制策略

电网故障时风力发电机的各种运行状态对电网稳定性的影响,特别是双馈发电机的低电压穿越问题已成为研究热点。本文根据电网故障发生及排除时,双馈感应风力发电机双PWM励磁控制器中网侧变换器的响应特性,提出一种网侧变换器低电压穿越的控制策略。该方法在电网故障发生及排除时,通过改变调制电压信号,抑制交流输入电流大幅度改变,达到稳定直流母线电压的目的。实验结果证明本文提出的方法能快速调节直流母线电压,使之趋于平稳,并且在电网故障时,使转子电能快速通过网侧变换器输送到电网。

电网不平衡下DFIG网侧变换器侧基于PCHD模型的无源控制

电网电压不平衡对双馈异步风力发电机(doubly fed induction generator,DFIG)系统的运行损害很大,传统的控制方法不能完全解决该问题。根据电压不平衡情况下DFIG的工作原理,提出了DFIG网侧变换器控制器基于端口受控的耗散哈密顿(port controlled Hamiltonian with dissipation,PCHD)模型的互联和阻尼分配无源性控制(interconnection and damping assignment passivity-based control,IDA-PBC)方法,详细推导出在正序和负序下基于PCHD模型的DFIG网侧变换器IDA-PBC控制器结构,并计算出在消除电压不平衡引起的网侧输出有功2次谐波、网侧输出无功2次谐波及网侧电流2次谐波3种不同控制目标下网侧电流的给定值,还结合机侧控制策略给出了网侧和机侧之间协调控制最优控制目标组合方式。软件仿真和硬件实验结果表明了所提出的控制方案的可行性和有效性。

变速恒频风电机组网侧变换器在电网电压不平衡时控制策略的研究

根据变速恒频风电机组网侧变换器的拓扑结构,建立了电网电压不平衡时网侧变换器的数学模型,提出了在两相静止坐标系下消除直流侧纹波的控制方案,并采用基于预测电流的跟踪控制,实现了电流的无差跟踪。仿真验证了理论分析的正确性。

直驱式风电系统网侧变换器控制策略研究

研究了一种适合于直驱式风电系统网侧变换器的控制策略,该变换器选用三相电压源型PWM六桥臂拓扑结构。建立了网侧PWM变换器的数学模型,基于电网电压矢量定向,提出采用d,q轴电流线性化解耦控制策略及空间电压矢量SVPWM调制方式。在Matlab环境下的仿真结果表明,该系统运行稳定,动态响应快,输出直流电压稳定,且脉动很小,各项性能优良。

风电系统网侧变换器并联方案与控制策略研究

面向并联的网侧变换器设计了交错式PWM方案,并基于此提出了系统在各种电网情况下的控制策略。该方案的关键是根据具体的网侧变换器为其PWM载波设计恰当的相位差。这样可显著削减因为变换器器件开关引起的电网电流谐波。该方案的另一个价值在于,在不同电网电压条件下,甚至短暂的电网故障情形下,通过对电网电压和电流的负序分量进行检测和控制。所设计的广义电网同步和电流控制器的方案可有效工作。对提出的调制策略和控制方法进行了仿真和实验,结果验证了方案正确可行。

基于SVPWM的直驱式风电系统网侧变换器控制策略

对基于SVPWM调制的直驱式风电系统网侧变换器的控制策略进行了研究,变换器采用了三相电压源型PWM结构,对其进行了分析并基于电网电压矢量定向控制,提出采用旋转轴电流线性化解耦控制策略的网侧变换器的数学模型,在双环控制中,采用了一种新型的PR控制策略。仿真结果表明,该系统运行稳定,动态响应快,输出直流电压稳定,且脉动很小,各项性能优良。

基于电压定向的网侧变换器控制建模及仿真

通过建立三相静止坐标系和两相同步旋转坐标系下的DFIG双PWM网侧变换的数学模型。在电压矢量定向方式基础之上,在Matlab/Simulink中对电压、电流双闭环的控制方式及空间电压矢量脉宽调制方式和锁相环技术进行了模块搭建并仿真。仿真结果表明网侧变换器能够快速调节直流侧电压达到稳定,即能有效的实现整流,并在交流侧发生幅值扰动时,能快速维持在直流侧目标电压不平衡度范围内,且控制输入电流波形正弦。

双馈风力发电机网侧变换器仿真

首先从电压型变换器的基本原理出发分析了双馈风力发电网侧变换器的基本结构,建立了网侧变换器分别在三相静止坐标系和dq坐标系下的数学模型。然后在网侧变换器的dq坐标模型的基础上采用电网电压定向矢量控制策略,介绍了其基本原理与实现方案。最后,利用matlab/simulink搭建了SVPWM、Park、控制系统等电力电子模型,在该模型上采用矢量控制策略进行了变换器在整流和逆变两种工作状态下的仿真,仿真结果表明,其控制策略具有良好的动态响应,而且通过选取合适的电感、电容,可以使网侧电流快速的进入稳定状态,且波形相对平滑,谐波含量较小,直流侧电压也可以很快进入稳定值,超调量小。

基于LCL滤波器的双馈风电网侧变换器不同控制结构性能研究

为分析基于LCL滤波器的双馈风电网侧变换器在不同电流反馈控制结构情况下的工作性能,采取PI控制器对网侧变换器网侧电流反馈控制结构和变换器侧电流反馈控制结构的电流闭环根轨迹进行分析,对其在理想电网无阻尼电阻和有阻尼电阻、非理想电网无阻尼电阻3种情况下的特性进行了比较。分析及仿真结果表明变换器侧电流反馈控制结构控制算法相对较复杂,但是系统稳定性好,电网电流的谐波畸变率较低;而电网侧电流反馈控制结构较易实现网侧单位功率因数控制,但稳定性较差。

不平衡电网下基于降阶谐振器的双馈风电系统网侧变换器辅助控制策略

电网电压不平衡条件下,为了最大限度提升双馈发电系统综合运行能力,需考虑网侧变换器的辅助控制功能。本文提出一种采用降阶谐振器的电流控制方案,可实现以消除整个双馈发电系统输出有功、无功功率脉动为目标的辅助控制功能。该控制方案以整个系统输出的有功、无功功率直接作为被控对象,在正转同步旋转坐标系中通过2倍频降阶谐振器对其进行直接调节,可消除以正、负序电压分量为基础的网侧变换器负序电流指令计算环节,并完全无需对电压、电流进行相序分离,即可实现所设定的网侧变换器辅助控制目标。仿真和实验结果表明:所提出采用降阶谐振器的电流控制方案,在电网电压不平衡条件下,既实现消除整个发电系统输出有功、无功功率的脉动的网侧变换器既定控制目标,又可提高双馈系统在不平衡故障下的动态控制性能。

变速恒频双馈风力发电机网侧变换器研究

描述了变速恒频双馈风力发电机双PWM网侧变换器的结构特点和运行原理。在分析了双PWM网侧变换器在三相静止坐标系下的数学模型基础上,导出了两相同步旋转坐标系下的数学模型。为变速恒频风力发电机交流励磁电源控制器设计提供了理论依据。

双馈风力发电机网侧变换器的统一模糊控制策略

双馈风力发电机网侧变换器通常工作在单位功率因数状态下,未充分发挥出其无功调节潜能。文章分析了双馈风力发电机网侧变换器的无功功率调节极限,针对网侧变换器非线性、时变d-q系统,提出了一种统一模糊控制策略,即利用网侧变换器进行无功补偿,同时抑制因风速变化引起的发电机出口电压波动。在PSCAD/EMTDC环境下,通过无穷大电网末端接入1台2 MW双馈风力发电机进行仿真,验证了该统一控制策略的有效性。

永磁同步风电系统网侧变换器控制策略研究

永磁同步风电系统使用两电平电压型双PWM变换器向电网输送电能。由于变换器直流侧负载扰动引起直流母线电压波动,影响输入电网电能质量。为了减小负载扰动对直流母线电压的影响,提出一个基于相似反对称结构理论的网侧变换器控制方法。以相似反对称结构为闭环期望结构,采用逆推法设计网侧控制器。对系统在负载扰动作用下的稳定性进行分析。用Matlab进行仿真,结果表明该控制器能控制输入电网电能功率因数,提高直流母线电压的稳定性,缩短调节时间,提高系统的鲁棒性,为优化输电网的电能质量提供了依据。

永磁直驱风力发电机网侧变换器的研究与仿真

描述了永磁直驱风力发电机网侧变换器的基本结构和工作原理。对其数学模型进行了详细的推导,通过坐标变换得到其在dq旋转坐标系下的数学模型。通过基于前馈解耦和双闭环控制策略,实现了直流侧电压稳定、网侧功率因数可调的控制目标。通过空间矢量调制方式,提高了直流侧电压的利用率。对系统双闭环PI调节器的参数进行了设计。在MATLAB/SIMULINK环境下建立了永磁直驱风力发电机网侧变换器的仿真模型,通过仿真对控制策略进行了验证。

电网不平衡下基于内模观测器和无源控制器的DFIG网侧变换器控制方法研究

为了解决电网电压不平衡对双馈异步发电机(DFIG)系统运行造成损害以及达到消除DFIG网侧有功与无功的2倍频谐波、网侧电流的负序分量3种不同控制目标,提出了一种基于内模观测器和无源控制的DFIG网侧变换器(GSC)控制方法。首先,基于端口受控的耗散哈密顿(PCHD)模型,采用互联和阻尼分配无源性控制(IDA-PBC)方法,设计出了GSC无源控制器。然后,针对控制器中电流环存在参数摄动、干扰等不确定因素,在无源控制基础上加入了基于内模控制(IMC)的状态观测器,而观测器参数由极点配置方法优化,实现了对电流的补偿控制,使得电流稳态波动变小。最后,Matlab/Simulink软件仿真和硬件实验的结果均表明,所提的内环采用无源和内模的协调控制、外环采用PI控制策略较传统的双闭环PI控制方法,具有参数易调节、动态响应速度快、鲁棒性强等优点。

变速抽蓄交流励磁网侧变换器控制系统研究

针对变速抽蓄机组在转速快速调节时,交流励磁系统的直流侧容易出现过压或者欠压的现象,根据交流励磁电机模型和变频器直流侧功率平衡的原理,对变频器的网侧变换器在常规的双闭环控制的基础上增加功率前馈控制分量,并通过MATLAB/Simulink仿真与实物平台的动模实验,验证了优化后的网侧变换器控制系统具有良好的控制性能,改善了直流侧电压的稳定性,具有一定的参考价值。

双馈风力发电网侧变换器直接功率控制的研究

将直接功率控制(Ddirect Power Control,DPC)技术应用到双馈风力发电系统的网侧变换器控制。根据网侧PWM变换器的动态数学模型,用一种简单的方法推导和分析了网侧PWM变换器电压矢量对有功功率和无功功率变化的影响。根据有功功率与无功功率变化的符号选择合适的电压矢量。详细阐述了开关表的制定原则,给出了基于滞环控制器的DPC策略。搭建了基于英飞凌XC2785X的试验平台,试验结果验证了控制策略的可行性和正确性。

双边不对称工况下无网侧变换器型可变频率变压器的控制策略

针对可变频率变压器转子电压不可控的问题,提出一种无网侧变换器的可变频率变压器(NGSCVFT)拓扑结构。基于该拓扑结构,建立双边对称和不对称工况下NGSC-VFT的完整数学模型,并深入研究NGSC-VFT的控制策略。定子侧串联补偿变换器以维持直流母线电压、独立控制无功功率和消除定子负序电压为目标,转子侧串联补偿变换器以消除转子负序电压为目标。仿真结果表明:采用所提NGSCVFT拓扑结构,无需网侧变换器即可维持直流母线电压,有功功率动态跟踪效果更快,直流电容电压更低,无功功率可独立控制,双边不对称工况下转矩和功率的波动得到进一步抑制。新拓扑提高了VFT系统的不对称故障穿越能力。