基于寻优算法的双馈风机变流器动态运行控制参数辨识

针对运行过程中双馈风机变流器控制参数难以获取的问题,提出了一种基于自适应混沌粒子群算法的转子侧变流器参数辨识方法。首先,基于机组实际运行下可量测电气量时间序列,建立双馈风机变流器控制系统离散化数学模型;然后,根据不同观测电气量下参数的轨迹灵敏度,对辨识难易程度进行分析;最后,利用自适应混沌粒子群算法对变流器PI控制参数进行辨识。仿真实验结果验证了所提出辨识方法的准确性与可行性。

基于双馈风机转子侧变流器的次同步谐振抑制方法

从双馈风机产生次同步谐振的机理出发,当双馈风机转速变化时,其电磁转矩变化量可以分为转子转矩变化量和定子转矩变化量两部分。基于双馈风机转子侧变流器,提出一种新的抑制次同步谐振的附加阻尼控制策略。通过在转子侧变流器控制策略中引入附加控制,产生一个与转速反相的附加转矩,为系统提出正阻尼。然后,利用PSCAD/EMTDC对所提出的附加阻尼控制策略进行仿真验证。结果表明,通过对转子侧变流器进行附加阻尼控制后,可以有效抑制次同步谐振的发生。

基于PIR控制器的电压不平衡下双馈风力发电机转子侧变流器控制

针对电网电压发生不平衡故障时,并网运行中的双馈风力发电机会出现有功功率、无功功率、电磁转矩震荡及并网电流不对称的现象。在正反转同步旋转坐标系下建立双馈风力发电机数学模型,推导了三种控制目标下正负序电流指令值,并提出一种应用比例-积分-谐振控制器的新型转子侧变流器控制方案,弥补了传统控制策略电压不平衡故障影响系统稳定性的短板,简化了控制系统结构,增强了双馈风力发电机故障穿越能力。通过MATLAB/Simulink仿真验证了控制策略的可行性和有效性。

不平衡电压下双馈感应发电机转子侧变流器的灵活功率控制

针对不平衡电压下双馈感应发电机(DFIG)转子侧变流器的控制,分析定子瞬时有功和无功功率与三相定子电压、转子电流的关系,通过引入连续调节系数得到转子三相电流指令值的通用计算式。进一步地,求得指令电流调节系数、转子电流峰值及DFIG定子有功和无功波动的表达式,分析DFIG控制特性随调节系数、电压不平衡度的变化规律;分析不平衡电压跌落下DFIG的可控性,给出电压跌落后定子电压的临界值和转子侧变流器可控的判断条件;以功率波动设定值为目标,计及转子电流峰值限制,建立DFIG单位功率因数和无功功率支持2种模式下的灵活功率控制策略,通过仿真验证所提方法的可行性。

基于ADRC和模糊虚拟电阻的双馈水电转子侧变流器研究设计

现如今我国的水力发电建设已经取得了巨大的成果,其中,双馈水轮发电机组的出现不仅可以实现变速恒频,而且可以在变化大的水头下运行在最优工况处。针对系统在实现变速恒频时,变流器采用PI控制器会使其调节时间长,超调量大并且在转子侧易产生较高的电流的特点,首先对变流器采用自抗扰控制并进行改进,从而提升控制精度;然后通过模糊控制的虚拟电阻来对转子过电流进行抑制;最后建立仿真模型,与常规PI控制进行对比。结果表明,改进的控制策略使其功率响应更快更稳定,在变速恒频过程中有更良好的动态响应,电网电压跌落有效抑制了转子侧过电流,加强了系统的稳定性。

基于四状态反馈的双馈风机转子侧变流器电流内环控制

建立了双馈风机的四阶暂态电流模型,设计了四状态反馈的控制方法,用解析法分析了四状态线性反馈对双馈风机闭环极点的影响,确定了使系统稳定的定子电流反馈系数取值范围。为了消除稳态误差,在四状态线性反馈的基础上,再加入积分环节,给出了四状态反馈电流内环的PI控制方程。提出的电流内环能够快速跟踪参考电流,且在定子侧电压跌落时,相比于传统矢量控制具有更好的暂态性能。最后,通过PSCAD/EMTDC建立了0.9MW双馈风机仿真系统,验证了提出的电流内环的电流跟踪效果以及电压跌落时相比于传统矢量控制具有更强的鲁棒性。

电网电压深度不对称跌落时的双馈风电变流器控制技术

针对电网电压不对称跌落故障,提出一种用于双馈风机的变流器控制策略,以满足低电压穿越标准的要求。策略使用转子侧变流器控制转子正序电流以保证风机的有功和无功输出,网侧变流器保持额定电流输出能量,同时使用斩波器稳定直流母线电压。针对1.5 MW双馈风电机组进行了仿真模型和实际测试验证,结果表明该策略有效保证了双馈风机系统低电压穿越的实现。

考虑变流器暂态调控的双馈风电机组三相短路电流计算方法

电网发生故障情况下,双馈风力发电机(DFIG)受电机电磁暂态和变流器调控的耦合影响,短路特性更为复杂。针对该问题,提出一种综合考虑网侧和转子侧变流器暂态调控下,双馈风力机组定转子短路电流的计算方法。首先,建立考虑转子侧变流器控制的DFIG故障等值网络,并推导该网络下定转子电流的解析式,在此基础上,计及直流母线电压波动情况,定量描述短路过程中网侧变流器双环暂态调控过程,据此揭示定子短路电流二倍频谐波分量的产生机理,并推导谐波分量的表达式,最终得到定转子全电流解析式。仿真结果验证了所提方法的正确性及可行性。

基于M序列的双馈风机变流器参数辨识方法研究

准确的模型和参数是仿真分析风电机组动态特性的基础,变流器控制参数的“黑箱化”使得对其进行参数辨识成为必然。文章主要研究了双馈风电机组变流器控制系统的参数辨识问题。首先建立了变流器控制系统双输入单输出传递函数模型,并离散化得到其辨识等效数学模型。基于该辨识模型,提出了从二次侧量测信号叠加三相M序列的激励方法和基于正余弦优化算法的辨识方法。最后,利用仿真算例验证了该参数辨识方法的正确性和可行性,对比了故障工况下原系统与辨识模型有功输出,结果表明辨识误差满足精度要求;同时仿真分析了锁相环相位误差、电网电压和风速波动对辨识结果的影响。

基于小波变换和粗糙集的风电变流器故障诊断

为确定双馈风电机组转子侧变流器开路故障的位置,提出一种基于小波变换和粗糙集的风电变流器单相开路故障诊断方法.基于小波变换进行转子侧变流器的三相故障电流特征向量提取;基于粗糙集将获取的特征向量提取值进行离散化和属性约简处理,并将得到的最小约简决策表作为转子侧变流器单相开路故障的参考样本;通过待检测样本与参考样本的欧式距离值确定转子侧变流器的故障位置.以T2开路故障为例,对采集数据进行了小波变换与粗糙集分析,通过计算欧式距离验证了所提出的算法在进行双馈风电机组转子侧变流器开路故障诊断中的有效性.

基于改进自适应陷波的双馈风电场时变次同步振荡抑制策略

双馈风电场经串补电容并网时,可能引发次同步控制相互作用(subsynchronous control interaction,SSCI),严重威胁系统安全稳定运行。通过在风机控制器中引入陷波器可有效阻断SSCI,然而固定参数陷波器难以适应实际系统中次同步振荡表现出的频率大范围时变特征。为解决这一问题,该文提出一种基于改进自适应陷波(adaptive notch filter,ANF)的双馈风电场时变次同步振荡抑制策略。首先,分析ANF安装于风机转子侧变流器(rotor-side converter,RSC)不同位置时对次同步振荡分量的阻断效果,确定ANF的最佳安装位置;其次,基于紧缩技术近似投影子空间跟踪算法(projection approximation subspace tracking based on the deflation technique,PASTd)在线获取次同步振荡信息,提出总体控制架构,设计基于量测数据辨识的ANF中心频率更新策略;最终,在考虑风速、风机台数、无功出力、电网拓扑变化等多种影响因素的情况下,验证控制策略对频率时变次同步振荡的抑制效果。与现有方法相比,所提控制策略不依赖于系统的准确数学模型,且具备较强的鲁棒性和适应性。

含转子侧控制器的双馈风机建模与次同步振荡机理分析

双馈风机经串联补偿电容并网会存在引发次同步振荡的风险,因此有必要研究双馈风机转子侧控制器在次同步振荡中的作用。文中以等效电路的形式表征转子侧变流器控制环节,从系统电路性质变化的角度探讨全部控制参数的影响和作用途径,并分析了内、外控制环之间的耦合作用。首先,通过联立转子侧变流器与感应发电机电压方程,将转子侧变流器控制等价变化至电路中,获得包含转子侧和锁相环全部控制参数的等效电源与等效阻抗解析表达式,进而建立了相应的双馈风机等效模型。然后,基于所构建的等效模型,提出了存在分别影响电阻、电抗性质的直接和间接作用途径,分析了转子侧内、外环耦合交互影响,得到了转子侧控制参数的影响机理。最后,通过时域仿真和扫频法验证了所提分析机理的正确性和有效性。

限制转子电流的双馈风电机组虚拟同步控制策略

随着新能源的大规模开发利用,其在能源结构中的占比不断提高。为了维持大电网的平稳运行,要求双馈风机等新能源机组参与电网调频。双馈风机的转子侧变流器存在容量限制,而调频过程中转子电流变化可能会超出此限。为应对这一问题,首先分析了双馈风力发电机的数学模型,并得出了额定转速下dq系的转子电流控制模型;然后使用误差转化函数与李雅普诺夫方法,设计了限制转子电流的控制器,并与常规的虚拟同步控制相结合,提出了一种改进的虚拟同步控制策略,可以兼顾风机调频的需求与调频动态过程中转子电流的限制。通过仿真验证了所提出控制器参与电网调频的能力以及对于转子电流的良好控制。

PI参数对RSC控制及DFIG转子电流特性的影响

转子变流器(RSC)内环PI参数对其控制稳定性及转子电流暂态特性影响较大。基于DFIG数学模型,推导出转子电流在扰动状态下的解析表达式。对开环传递函数简化,分析不同PI参数对控制系统稳定性和带宽频率的影响。动态仿真结果表明:在满足系统稳定性和带宽频率的要求下,较大的PI参数能抑制故障下的转子电流峰值,有利于电压轻度跌落下DFIG故障穿越。

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。

计及RSC控制的DFIG短路电流直流分量解析表达

现有文献针对计及转子变流器(RSC)控制的双馈感应风电机组(DFIG)定子短路电流解析表达,将定子磁链当作一阶直流衰减分量或忽略功率外环控制。基于DFIG电压、磁链和RSC控制方程,得到定子电流关于定子电压和定子功率的传递函数,提出定子电流的精确解析表达式。基于RSC内、外环PI参数关系,推导直流分量衰减时间常数和角频率关于PI参数的表达式。分析了RSC内外环PI参数对定子电流直流衰减分量的影响。仿真结果验证了解析表达式的准确性,为PI参数选取和保护装置测量、整定提供依据。

双馈异步风电机组机侧转速控制器的设计与仿真研究

双馈异步风力发电机组(DFIG)机侧(即转子侧)变流器作为其电控系统的核心控制部件,主要负责双馈感应电机的转速控制和发电机无功调节任务,但由于其具有非线性、强耦合等复杂特性,导致变流器的控制器设计十分困难。针对上述情况,提供一种DFIG转子侧变流器控制策略设计方法和控制参数优化方法,可通过调节转子侧电流大小实现双馈感应电机转速、无功的无静差调节;并以1.5 MW DFIG实际参数为模型,利用Simulink仿真软件对该控制策略进行仿真验证。研究结果表明:利用PI控制器可实现DFIG转速-转矩控制,发电机转子侧电流理论上可实现无静差跟踪。

综合Crowbar和Chopper保护的双馈风机低电压穿越仿真研究

为了优化双馈风电机组的低电压穿越(LVRT)性能,在现有LVRT技术的基础上,充分借鉴和参考了撬棒(Crowbar)保护、直流卸荷回路(Chopper)保护和定、转子变流器控制(RSC)在LVRT过程中的突出优点,提出了利用Crowbar保护抑制转子回路过流,发挥Chopper电路稳定直流母线电压的作用,及时退出Crowbar电阻并重新激发RSC,使之及时向电网提供无功支持,并结合仿真对综合保护控制策略的状态特性进行了分析。

一种双馈感应风力发电机低电压穿越的控制策略

电网故障时采用传统的双馈感应风力发电机控制方式,发电机定、转子均会出现过电流等一系列问题,并造成电网故障更为严重。为防止上述情况出现,要求风力发电机必须具备低电压穿越能力。本文根据双馈感应风力发电机电网故障时的运行特点,分析并提出了一种新型电网故障时双馈感应风力发电机转子侧变流器的控制策略,改善了双馈发电机定、转子过电流的情况,实现了双馈感应发电机在电网故障时的低电压穿越。在理论分析基础上,建立了双馈感应发电机转子侧低电压控制模型和3kW双馈感应发电机励磁控制的实验系统。实验结果表明,本文提出的控制策略动态响应快,行之有效。

电网电压对称跌落下的双馈感应发电机PI-R控制及改进

针对双馈感应发电机组转子侧变流器,提出一种基于比例积分谐振(PI+resonant,PI-R)调节器的磁链有源衰减改进控制算法。对电网电压三相对称跌落故障下的定子磁链和转子过压暂态响应进行分析,通过改进转子电流控制加快定子暂态磁链衰减并消除磁链振荡,降低转子过压和过流。与常规PI调节器相比,PI-R能同时对基波直流指令和谐振频率处交流指令实现无静差响应,提高系统对电网电压跌落的抗扰性,保证改进算法的控制精度。该文给出了磁链有源衰减中暂态转子电流的计算方法和PI-R参数设计原则,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性和改进算法的有效性。