双馈水轮发电机系统的快速功率响应控制技术

该文将快速功率响应控制技术应用到双馈水轮发电机系统中,探究该技术对提升系统有功功率响应速度和保持系统变频恒速运行带来的影响,首先介绍了转子侧励磁电流控制方式和快速功率响应控制策略,随后分析了水轮机非线性模型参数的选取要求与PID控制模式。在此基础上,使用电磁暂态仿真软件PSCAD构建了双馈水轮发电机仿真系统,该系统采用水轮机调节子系统和转子侧励磁子系统的联合控制,并与传统的功率主控法进行了对比。从仿真实验结果来看,使用改进控制方法的水轮发电机系统,有功功率响应时间明显缩短,响应速率提升了50%,可以用更短的时间实现变频恒速运行,达到了设计预期。

交流励磁变速恒频风力发电系统控制策略的仿真研究

介绍了交流励磁变速恒频(VariableSpeedConstantFrequency,VSCF)风力发电系统运行的基本原理及发电机的定子磁链定向矢量控制技术。在此基础上,以Matlab/Simulink为工具,建立了系统仿真模型,进行了发电机空载运行、并网、有功、无功功率独立调节、最大风能捕获运行等工况的仿真研究,仿真结果证明理论分析正确,对系统的实验研究具有一定的理论指导意义。

交流励磁变速恒频风力发电机并网控制策略

随着风电机组单机容量的不断增大,发电机并网时的电流冲击已不能忽视,必须对并网控制技术进行深入研究。在总结现有风力发电机并网技术的基础上,研究了交流励磁变速恒频风力发电机与电网间的“柔性连接”特性,即可通过励磁控制调节发电机输出以满足并网条件。将磁场定向矢量控制技术移植到并网控制中,建立了交流励磁变速恒频风力发电机并网控制策略,最后进行了实验研究。

变速恒频双馈风力发电机有功、无功解耦控制研究与实现

双馈发电机有功功率、无功功率解耦控制是变速恒频风力发电系统的关键技术,在分析双馈发电机有功功率、无功功率解耦控制规律的基础上,给出了基于定子磁场定向控制策略的实现方案,然后利用Matlab工具对该控制方案进行了仿真研究,最后设计和构造了基于TI公司MS320F2407DSP的变速恒频双馈风力发电机有功功率、无功功率解耦控制实验系统,仿真和实验结果表明该控制策略能够有效地实现双馈发电机功率的解耦控制,为兆瓦级变速恒频双馈风力发电机组励磁变换器的研制奠定了基础。

变速恒频风力发电机空载并网控制策略

将磁场定向的矢量控制技术应用到双馈风力发电机并网控制中,建立了交流励磁变速恒频风力发电机空载并网控制策略,实现了转子侧电流与磁链的解耦控制。为了说明该控制策略的有效性,用Matlab/Simnlink建立了空载并网仿真模型,进行了仿真分析,并在11 kW双馈风力发电系统平台上进行实验验证,仿真分析和实验结果均表明该控制策略能有效控制电机定子电压与电网电压在幅值、频率及相位上保持一致,可实现大容量风电机组的无冲击并网,同时也表明空载并网技术是变速恒频风力发电机较理想的并网方式之一。

采用矩阵式变换器的双馈变速风力发电系统

根据变速风力发电原理,结合矩阵式变换器和直接转矩控制的优点,建立了基于矩阵式变换器的双馈异步发电机直接转矩控制系统。为实现矩阵式变换器输入侧功率因数为1,并使输入电流和输出电压呈现正弦波,以电磁转矩、转子磁链、矩阵式变换器输入侧电压和电流相位角的正弦值的平均值为控制量,得到矩阵式变换器的开关选择表和直接转矩控制算法。仿真结果表明,系统具有良好的调速性能,在高低速情况下都能跟随风速变化,迅速调节双馈异步发电机转速;转子磁链观测准确,能够跟随给定值;系统方案正确有效,具有较强的鲁棒性。

变速恒频风力发电的最大功率捕获控制研究

通过分析变速恒频风力发电系统风速与风力机功率的数学关系,提出了一种变速恒频风力发电最大功率捕获方法,并编写了风力机最优转速的设定程序,通过仿真验证了该方法的可行性和有效性。然后研究了变速恒频风力发电系统双馈电机励磁电流和转矩电流的解耦控制、最大风能捕捉与对双馈电机控制的要求,并针对双馈发电机的数学模型,建立了基于定子磁链定向矢量控制的变速恒频双馈风力发电系统最大功率捕获系统模型。

无刷双馈风力发电机的变速恒频最大功率跟踪

针对风力发电用变速恒频无刷双馈发电机系统,提出采用直接转矩控制方法,通过控制无刷双馈发电机的转矩和功率因数来调节其有功功率,采用最大功率因数原则设定控制绕组的磁链给定,以提高发电效率,改善电能质量,且在估计转矩时使功率绕组侧输出电压在并网前满足并网条件,以同时实现最大功率跟踪控制和变速恒频运行。此外,为了改善无刷双馈发电机直接转矩控制系统的低频性能,采用模型参考自适应辨识技术来设计控制绕组的磁链观测器,以控制绕组的电流作为比较信号,同时考虑控制绕组的电阻变化对磁链观测的影响,并利用Lyapunov稳定性定理来推导自适应率。最后通过仿真分析和实验研究验证了所提出控制方案的正确性和可行性。

级联无刷双馈电机的磁场定向直接反馈控制

根据级联无刷双馈电机(cascade brushless doubly-fedmachine,CBDFM)转子坐标系下的数学模型,推导得到了它在控制电机同步坐标系下的数学模型,通过对该模型的分析,得出控制电机定子电流的交、直轴分量分别可以实现对电机转矩和控制电机磁链进行有效控制的结论。根据该结论,设计了CBDFM的控制方法,其外环为磁链和转矩环,内环为电流环,实现对控制电机磁链幅值和电机转矩的控制,回避了求解复杂非线性方程的困难,控制算法简单。仿真实验结果证明了该方法的有效性。

变速恒频双馈风力发电功率偏差控制技术研究

变速恒频双馈风力发电系统是通过调节转子绕组励磁电流的频率、幅值、相位和相序来实现变速恒频控制的。在分析交流励磁变速恒频双馈发电原理及双馈电机数学模型的基础上,阐述了一种新颖的基于定子磁场定向的变速恒频双馈风力发电系统功率偏差控制策略,并在实验室3 kW变速恒频双馈风力发电系统模拟系统上进行了实验研究,实验结果表明了该算法的有效性。

交流励磁变速恒频风力发电系统的实验

介绍了交流励磁变速恒频风力发电系统运行的基本原理及发电机的定子磁链定向向量控制技术。构建了基于DSP+IPM的系统实验平台,进行了发电机空载运行及并网过渡过程、亚同步、同步、超同步3种状态下的变速恒频发电等工况的仿真和实验,通过对实验结果的分析验证了理论分析的正确性,为该系统的进一步深入研究建立了一定的实验基础。

抽水蓄能电站变速恒频运行的分析与设计

本文从能量的角度出发，分析了双馈电机的运行特性和能量转换特性，从原理上证明了实现其功率控制的可行性，并给出了由双馈电机作能量转换部件的变速恒频抽水蓄能系统，建立了定子磁场定向矢量控制模型，通过控制转子电流，以实现系统的变速恒频运行和对系统有功功率和无功功率的独立控制。

兆瓦级变速恒频风力发电系统控制策略研究

在剖析双馈异步发电机工作原理的基础上建立了其两相同步旋转d-q坐标系下的数学模型,采用定子磁链定向矢量控制策略对变速恒频双馈风力发电系统输出有功、无功功率实现了解耦控制,设计了双馈异步发电机转子侧变换器的双闭环控制系统。以联合动力公司UP77/1500 IIA LT1.5 MW变速恒频双馈风力发电机组为研究对象,在MATLAB/Simulink平台下对系统进行了仿真试验。结果表明,在该控制策略下兆瓦级风电机组具有良好的运行特性。

最大风能捕获风力发电系统及其仿真

介绍了变速恒频交流励磁双馈电机的风力发电系统。在检测不同风速下,给出最佳电机转速,再根据定子磁链定向方法对电机的有功功率和无功功率的解耦控制,实现最大风能捕获。给出了系统仿真模型和仿真结果,验证了系统控制策略的可行性和正确性。

大型风力发电机在电网电压扰动下的特性

风力发电机并网后常常受到弱电网电压扰动的影响,甚至造成风机脱网使电网震荡加剧.为了避免此种情况的发生,通过分析在电网电压扰动情况下的变速恒频(VSCF)双馈感应(DFIG)风力发电机组运行特点,建立了风力发电机组模型,将一种改进的基于发电机定子磁链的定向矢量控制策略移植到风力发电机不间断运行控制中,对风力发电机组转子侧PWM输出电流和直流母线电压进行控制,从而达到风机稳定运行的目的.利用Matlab/Simulink软件进行仿真,结果表明,该系统在电网波动时能够较好地抑制电网电压对转子电流和直流母线电压的影响.

恒、变磁通共铁心的自耦变压器的研制

针对相近电压等级电网互联时，自耦联络变压器效益系数太低设计难的问题，本文提出了一种恒、变磁通共铁心的自耦变压器设计方案，通过多种工况的三维电磁场仿真计算，求解了采用共铁心结构的自耦变压器在空载运行时的铁心主磁通分布、各绕组电压，以及短路时的各绕组电流、变压器短路阻抗等重要参数。仿真和估算结果基本吻合，证明了采用该结构的可行性。采用这种全新结构的变压器，能有效节省主材成本、降低空载损耗及减轻产品运输重量，而且由于简化了产品结构，更便于生产加工，提升了产品运行的安全可靠性。

变速恒频风力发电系统低电压穿越策略研究

当电网发生故障导致电压跌落后,风电机组有可能会发生大规模的解列,严重情况下会导致系统全面瘫痪。要求风力发电系统具有相应的低电压穿越能力。根据变速恒频风力发电系统控制理论,介绍了双馈电机模型。分析了目前已有的各种对策,提出了应对电网电压在不同幅度跌落时的最优低电压穿越控制策略。对于电网小电压跌落,介绍了磁链补偿策略。电网严重电压跌落,研究了各种Crowbar电路在低电压穿越中的应用,提出了在转子侧添加卸载电阻的同时,在直流侧添加了Crowbar保护电路,并重点研究卸载电阻的取值对系统低电压穿越能力的影响。通过MATLAB/SINMULINK仿真平台的分析研究,验证了所提出最优控制策略的可行性和有效性,并分析说明了只有适当的卸载电阻才可以更好的实现低电压穿越。同时建立了实验平台对控制策略进行了验证。

双级矩阵变换器励磁双馈风力发电机控制

与传统PWM变频器相比,双级矩阵变换器(TSMC)存在中间直流环节,但不包含大容量直流环节储能电容。结合双级矩阵变换器、交流励磁发电技术和矢量控制的优点,建立了双级矩阵变换器励磁双馈风力发电系统。双级矩阵变换器采用双空间电压矢量调制实现整流级和逆变级的控制。通过双馈风力发电机空载并网及稳态运行控制模型,应用定子磁链定向控制策略使双馈风力发电机实现几乎无冲击电流并网和输出有功、无功功率的解耦控制。实验结果表明,双级矩阵变换器励磁双馈风力发电系统能够实现软并网,输出有功、无功功率可独立调节。

双馈风力发电系统柔性并网控制策略研究

介绍了在空载条件下双馈风力发电系统柔性并网的控制策略研究。通过分析空载并网的基本思路,推导并建立双馈电机在空载条件下并网的数学模型,提出按照定子磁链定向矢量控制以及电网电压定向矢量控制结合的空载并网控制方案,并利用仿真软件Matlab搭建仿真模型进行仿真。仿真结果表明:在该控制策略下,定子电压很好地实现了对电网电压的快速跟踪,并网时刻冲击电流很小,并快速完成了风力发电系统的软并网。

恒磁通步进式脉宽调制变频电源研究

设计了一种恒磁通步进旋转式脉宽调制变频电源,该电源的斩波脉冲宽度数据是根据等面积原理计算所得的在60°的两相数据,其输出波形保持了电动机磁通的恒定,同时在每个斩波的两端磁通方向保持不变。在输出标准脉宽调制(PWM)正弦波时,可使谐波畸变率小于5%。工作时只有2/3周期为双极性波形,1/3周期为单极性波形,可使功率三极管总功耗降低1/3。频率降低时,脉宽数据不变,可获得与频率成比例下降的输出电压,达到了变频变压保证电机磁路不饱和及恒转矩输出的目的。该电源可广泛用于机械、冶金、化工、轻工等领域。