VSCF-DFIG在电压瞬间跌落情况下的应对策略

变速恒频(VSCF)双馈感应发电机(DFIG)在电网电压跌落的情况下,通过连接在转子绕组上的电阻来为电压跌落期间在转子侧产生的浪涌电流提供一条通路,从而达到限制转子回路最大电流的目的。在电网需要时,快速向电网提供无功功率,调节电网电压和稳定弱电网。通过保持系统稳定性,减少电压崩溃的危险,降低电网解列的影响。所有结果通过了仿真验证。

直驱式VSCF风电系统直流侧Crowbar电路的仿真分析

为提高直驱式变速恒频风电系统的故障穿越能力,采用直流侧过压保护(crowbar)电路,使电网电压跌落时风力机能够保持正常运行,故障消除后系统快速恢复至额定输出。基于对几种常用直流侧crowbar方案的分析比较,选择卸荷负载作为crowbar电路,对网侧变换器和卸荷负载的控制原理及其配合进行了详细说明,对采用和不采用crowbar电路时变换器的跌落特性进行了仿真分析和对比。仿真结果显示采用卸荷负载控制简单,容易实现与网侧变换器的配合,可有效增强直驱式风电系统的低电压穿越能力。

基于数据采集的变速恒频(VSCF)电源系统交流畸变检测研究

ＶＳＣＦ电源是飞机的关键部件，其输出电压质量必须满足军标．必须快速精确地检测出交流畸变故障。本文详细地介绍了基于数据采集的ＶＳＣＦ电源交流畸变故障检测技术。首先，详细阐述了基于快速傅立叶变换的检测方案和频谱混叠现象的原理，给出了采样频率选择依据。重点介绍了数据采集电路方案，采用８０９６ＢＨ单片机系统，设计出电气隔离及抗干扰电路；抗混频率滤波器；ＭＡＸ１２０高速Ａ／Ｄ转换器及其接口电路。此外还给出了交流畸变数据采集及处理的软件框图。实验结果表明，该方案的硬件电路结构简单，而且很好地达到了设计要求。

变速恒频风电机组运行控制

在PSCAD/EMTDC下建立了双馈型感应变速风电机组动态模型,基于该模型提出一种风电机组功率控制策略,并分析了机组约束条件对控制策略的影响。该策略实现了无风速测量下的最大风能追踪,并可以对风机捕获的功率进行控制,使风电机组在风力限制范围内承担系统功率调节任务。对一台2MW双馈型感应变速风电机组进行了仿真,仿真结果表明控制方案在风速波动条件下能够准确、有效地对风电机组最大风能追踪,并能对有功、无功功率按计划进行独立调节。

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的运行控制及建模仿真

探讨了交流励磁变速恒频风力发电系统的运行原理,分析了并网前、后双馈异步风力发电机的运行特点和控制目标,研究了基于定子磁链定向矢量控制技术的发电机并网控制和最大风能追踪控制。采用分开建模、分时仿真的思路,建立了包括并网控制和风能追踪两大模块的交流励磁变速恒频风力发电仿真系统。两个模块包括不同的发电机模型和控制策略,通过分时工作和数据转移的方式完成并网前、后整个过程的系统仿真。完整的仿真研究验证了交流励磁变速恒频风力发电机建模及控制的正确性与有效性。

交流励磁变速恒频双馈型异步发电机的稳态功率关系

在交流励磁变速恒频发电应用中,双馈型异步发电机(DFIG)的控制对象是定子有功、无功功率,控制变量是转子电压、电流。采用DFIG等效电路,推导基于DFIG控制对象的转子电压、电流计算方法,将转子电压、电流分解为励磁分量、有功分量及无功分量,揭示了DFIG控制对象与控制变量之间的内在联系;研究定、转子的有功、无功功率关系,重点对不同运行条件下DFIG无功功率特性进行探讨,分析DFIG转子无功功率和定子无功功率以及转差之间的关系。

双馈风力发电系统最大功率点跟踪控制策略

双馈风力发电系统最大功率点跟踪通常基于实验测定的最佳风速-功率-转速曲线,但在长期运行中系统参数的变化会使实际最大功率点偏离原曲线,影响最大功率跟踪效果。在分析风力机特性、双馈风力发电机数学模型及功率关系的基础上,提出了一种以向电网输出电能最大为目标、不依赖最佳风速-功率-转速曲线的最大功率点跟踪策略,实现了定子输出有功、无功解耦控制。仿真和实验证明,基于该方法,双馈风力发电系统在风速变化过程中能自动寻找并跟随最大功率点,且控制相对简单,运行可靠,有较高的实用价值。

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。

基于自抗扰控制器的变速恒频风力发电并网控制

通过分析交流励磁变速恒频风力发电机组运行特点,将矢量控制技术与自抗扰控制器(ADRC)结合起来应用于双馈发电机空载并网控制上,得到了一种新型并网控制策略。该控制方案不需要精确电机参数就可以实现并网,控制器的设计也不需要建立精确的数学模型。自抗扰控制器利用其内部的扩张状态观测器可以估计出系统的内外扰动,通过前馈补偿的方法可将系统模型等效为确定性的积分串联型对象。控制系统包括两个采用ADRC的电流控制器和一个基于“微分检测”的电压控制器。仿真表明控制器对电机模型的不确定性和外部扰动变化具有较强的鲁棒性,并网控制系统具有优良的动态性能。

变速恒频双馈风力发电机控制系统研究

从变速恒频双馈风力发电机的基本运行原理出发,提出了变速恒频双馈发电的实现方法.针对其励磁装置应具有双向变流的特点,采用交 直 交加双PWM控制的解决方案,研制了基于8XC196MC单片机变速恒频双馈风力发电机控制系统,并研究了双馈发电机的变速恒频运行的基本控制技术.

变速变桨距风电机组的全风速限功率优化控制

变速变桨距风力发电机组的限功率控制通常采用变桨距控制技术。该方法在高风速时能通过调节桨距角来快速稳定的控制功率输出和风机转速,但在中低风速时,却没有充分利用风力机特性,以优化风机运行工况。该文在综合分析全风速限功率控制特性基础上,提出一种主动变速和桨距角控制相结合的新型限功率控制策略(novel wind power curtailment control,N-WPCC)。理论分析和仿真结果表明,与传统限功率控制相比,N-WPCC优先进行电磁转矩控制,再进行桨距角控制,能有效减少变桨系统的动作频率和动作幅度,提高变桨系统的使用寿命,并能充分利用机组转动惯量,在一定程度上提高发电量。同时,N-WPCC的控制输入为机组输出功率和电机转速,不需要可靠性不高的现场实时测风数据。

电网故障下双馈感应式风力发电系统的无功功率控制策略

双馈感应式风力发电机已逐步成为风力发电的主流机型,通常情况下双馈感应式发电机组采用单位功率因数运行的无功功率控制策略。电网发生故障后会导致发电机端电压下降,此时传统的单位功率因数运行方式可能无法保持系统稳定运行,需要风力发电场向系统提供无功功率以帮助系统恢复稳定运行。文中以一座由双馈感应式风力发电机组成的9MW风电场为例,在电网电压下降为正常水平15%的情况下,分别对保持单位功率因数运行和利用网侧变换器进行无功补偿的控制策略进行了仿真分析,仿真结果表明,故障清除后通过双馈感应式风力发电机的网侧变换器对电网进行无功支撑可以明显增强系统恢复稳定运行的能力。

适合于变速恒频双馈感应发电机的Crowbar对比分析

电网运行新规则要求变速恒频双馈感应发电机在电网电压跌落的情况下仍与电网相连接,为做到这一点需要安装低压旁路系统。综合分析了低压带来的负面影响以及低压旁路的具体实现方法;对比了多种Crowbar电路各自的优缺点;最后介绍了变速恒频双馈发电机相关保护控制策略和新型旁路系统。

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。

变速恒频双馈发电机运行原理及稳态性能分析

通过对变速恒频双馈发电机基本方程式、等效电路及时空矢量图的分析，导出了电机运行参数（如定、转子电流，有功、无功功率及电磁转矩）的数学表达式，证明了发电机运行性能可表示为转差率Ｓ、转子励磁电压Ｕ２及Ｕ２与定子电压Ｕ１的相位差角α三个变量的函数，通过对一台样机的仿真研究，进一步分析了上述三个参数变化对电机运行性能的影响．

直驱永磁同步风力发电机的最佳风能跟踪控制

与双馈交流励磁风力发电系统相比,直驱永磁同步风力发电系统具有结构简单、发电效率及运行可靠性高等优点。文章采用双脉宽调制(pulse-width modulation,PWM)变换器作为直驱永磁同步发电机的并网电路,根据风力机和发电机的运行特性提出了一种基于最佳功率给定的发电机最大风能跟踪控制策略。建立了基于双PWM变换器的直驱永磁同步风力发电实验系统,实验结果验证了所提出控制策略的正确性。该发电系统可实现最大风能跟踪控制、并网有功和无功功率独立控制以及变速恒频发电运行。

变速恒频双馈异步风力发电机建模与仿真研究

变速恒频发电是一种全新高效发电方式,适用于风力发电等可再生能源开发利用。为了实现变速下调节系统的稳定性,根据双馈异步风力发电机原理,建立双馈异步发电机的数学模型,采用变速恒频风力发电机运行特点分析双馈异步发电机控制模型。在STAR-90仿真支撑平台上开发仿真算法,建立双馈异步发电机及其控制的仿真模型,通过仿真验证模型的有效性。仿真实验结果表明,模型能正确反映变速恒频双馈异步风力发电机的运行特性,对实际风电机组的仿真研究及运行分析具有参考意义。

变速恒频双馈风力发电系统空载并网积分变结构控制

围绕变速恒频双馈风力发电系统空载并网问题,将滑模变结构控制与矢量控制相结合,提出了一种基于指数趋近率的积分变结构控制策略,并分别对理想情况、电机参数摄动情况和电网电压波动情况下的双馈风力发电系统空载并网过程进行仿真分析.结果表明:在本控制策略下,双馈风力发电系统空载并网动态响应良好,稳态误差近似为零,过渡平稳,并网后无需更改控制器参数即可顺利进入最大风能追踪阶段;与传统PI控制相比,本控制策略能够有效抑制参数摄动及外部扰动对双馈风力发电系统的影响,具有较强的全局鲁棒性.

双馈式变速恒频风力发电机的无功功率机制及特性研究

双馈式变速恒频风力发电机的无功功率机制及特性研究,对于提高机组并网运行能力和电力系统电压稳定性具有重要意义。采用双馈感应发电机(doubly fed induction generator,DFIG)等效电路,推导了其无功平衡方程。依据平衡方程,讨论了不同频率定、转子回路的无功折算关系,揭示了DFIG具有灵活强大无功调节能力的机制。研究了不同运行工况下DFIG定、转子无功特性,重点总结了转差率、定子无功对转子无功的影响规律。仿真实验证明了理论分析的正确性。