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。

直接转矩控制中一种磁链估计新方法

将直接转矩控制 (DTC)与定子磁链定向矢量控制(SFOVC)相结合 ,利用DTC中电压矢量的空间位置角 ,推导出SFOVC中的磁链定向角 ,然后根据旋转坐标系中的d轴和q轴电流分量 ,建立定子磁链估计的数学模型。这样可使DTC中磁链的估计更简便易行也更精确。给出了一个 7.5kW交流电机DTC的实验结果 。

基于改进的形态滤波器信号预处理的感应电机定子磁链信号获取方法的研究

该文提出了一种适合于滤除正、负脉冲干扰的基于形态滤波器的数字滤波方法。该方法具有附加相移小、成本低、可靠性高的特点,用以滤除交流电机无速度传感器矢量控制系统中相电流波形上的脉冲干扰,并且与其他种类的线性和非线性数字滤波方法如平均值滤波、中值滤波相比较,给出了对比实验波形。矢量控制系统中的定子磁链信号由对反电动势积分得到,针对应用纯积分器带来的直流漂移问题、初值问题和磁链失真问题,提出了一种新的带饱和特性反馈的积分方法,饱和阈值可以根据估算的速度实时调整。仿真和在以ADMCF328型DSP为核心的系统实验证实了该方法的有效性。

基于定子电流矢量定向的异步电机转子磁链估计器及其应用研究

异步电机矢量控制的关键问题在于精确地估计转子磁链。然而,传统的磁链估计器的精度会因定子或转子电阻的摄动而降低。文中提出了一种基于定子电流矢量定向的转子磁链估计器。该新型估计器不包含定转子电阻,可以避免电阻参数摄动对估计精度的影响。开环和闭环的仿真结果表明,该估计器具有相当高的精度,并且在定转子电阻大幅度摄动时,估计结果几乎不受影响,显示出比传统的磁链估计器更强的抗扰动能力。

双馈式风力发电系统的运行控制与建模仿真

建立包含风速、风力机、风力机机械控制部分、双馈发电机及发电机电气控制部分的双馈式风力发电系统模型。基于最佳叶尖速比(即最大风能利用率),给出速度和桨距角控制器的控制策略。采用定子磁链定向的矢量控制技术,对双馈发电机转子进行交流励磁控制,实现发电机有功、无功功率的解耦控制。对风力发电系统的空载并网及低风速下的发电运行进行仿真,验证了双馈式风力发电系统建模和控制的正确性与有效性。

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。

一种基于定子磁场定向矢量控制的异步电机磁链观测模型

对比了常用的几种异步电机定子磁链的观测方法,针对纯积分环节及一阶惯性环节模型的直流偏置和相移问题,以及低速下磁链电压模型观测结果受定子电阻变化影响较严重的问题,引入了电流模型对电压模型进行补偿,提出了一种基于截止频率及增益可变的串联低通滤波器的新型电压?电流磁通观测模型。仿真及实验结果表明,该模型在较宽的调速范围内具有较好的磁链估计效果及对定子电阻变化的鲁棒性。

交流励磁风力发电系统的控制策略与仿真研究

详细阐述了交流励磁风力发电系统变速恒频发电的基本原理。在讨论了交流励磁发电机两相旋转坐标系下的数学模型后,引入以定子磁链矢量定向的方案,将该数学模型简化为交流励磁发电机的矢量控制方程。根据矢量控制方程给出了交流励磁发电机矢量控制系统的控制框图。在Matlab/Simulink环境下,构建了整个交流励磁风力发电系统的仿真模型,并进行了发电机有功、无功独立调节的仿真研究,验证了矢量控制方案的有效性。

双驱风力发电机的并网建模与仿真

风力发电机的有功功率和无功功率的解耦控制一直被认为是变速恒频风力发电系统的关键技术。为进一步提高供电质量、减少功率损耗,需要双驱电机拥有控制和分配有功及无功功率的能力。针对双驱电机并网情况,选择合适的坐标变换,应用定子磁链定向的矢量控制方法,完成有功功率和无功功率的解耦工作,实现两者的独立调节。应用Matlab/simulink仿真工具,建立双驱风力发电机的并网模型及解耦模块,仿真结果充分证明了该理论的正确性。

双馈风力发电机最大风能追踪策略的研究

以双馈风力发电机为例,为了最大限度利用风能,增加风力发电机组发电量,简要介绍了双馈风力发电系统结构及其部分数学模型,分析了最大风能追踪的机理及最大风能追踪的实现过程,并给出了采用双馈电机定子磁链定向的矢量控制策略实现最大风能追踪的方法。最后利用Matlab/Simulink对控制策略的可行性进行仿真验证并得出该方案可行的结论。

利用柔性功率调节器提高电力系统稳定性

多功能柔性功率调节器(FPC)是一个大容量低速飞轮储能系统,也是一种新型FACTS装置。它由双馈电机(DFIG)和作为交流励磁电源的电压源型双PWM变换器组成。类似于超导磁储能(SMES),FPC具有独立的有功和无功调节能力,能提高电力系统稳定和改善电能质量。与SMES相比,FPC易于开发和运行,成本也低。为了提高FPC的控制性能,提出了一种改进型定子磁链定向控制策略。该策略对于电网电压波动具有较好的鲁棒性,且易于实现。针对一个包含FPC的双机无穷大母线系统进行仿真,证明该改进型控制策略具有良好的动态特性,电力系统的稳定性得到明显改善。

异步电机参数离线辨识改进算法

为实现变频调速系统的自运行(self-commissioning),提出了一种异步电机参数离线辨识的改进算法,该算法能直接辨识出与无速度传感器定子磁场定向矢量控制相关的大部分电机参数。利用直流实验辨识定子电阻,并通过分析逆变器的开关状态,得到直流实验的等效控制电路。采用单相交流堵转实验辨识定子总漏感和转子电阻,并通过分析异步电机相量图得到单相交流堵转实验稳定运行的工作条件。恒压频比空载实验辨识定子自感,对电机定子频率进行补偿以消除可能出现的定子电流振荡。利用直流侧电压和PWM占空比来重构定子电压,并根据电机电流极性补偿逆变器死区引起的电压误差。最后,在两台不同功率等级的异步电机上进行了参数辨识和无速度传感器定子磁场定向控制的实验研究。实验结果表明,参数辨识结果对直流侧电压不敏感,辨识得到的电机参数能满足无速度传感器矢量控制系统对电机参数准确性的要求。

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。

双馈电机矢量控制调速系统

采用定子磁链定向的矢量控制系统 ,通过调节转子绕组的三相电流和三相电压 ,对定子侧有功功率和无功功率独立控制 ,提出了双馈电机有功功率和无功功率控制策略 ,研制了数字式双馈调速控制系统 ,并给出了以IBM -PC为核心的双单片机控制的系统硬件构成框图及其工作原理 .

改善IPMSM动静态性能的定子磁链矢量控制方案

为了避免解耦,建立两相静止坐标系下以定子磁链为状态变量的IPMSM状态空间模型,构建无差拍全阶状态观测器,提高定子磁链的观测精度,改善系统的稳态性能.将驱动系统中速度控制环的输出作为转矩角的给定值,移除转矩控制环,通过定子磁链控制环来调节IPMSM的转矩输出.根据定子磁链控制环的极点位置来调节系统的前向增益矩阵,计算参考电压矢量.与传统方案的实验结果相比,所提出的控制方案具有较低的转矩脉动输出和较高的转矩响应速度.

模块式轴向磁场磁通切换永磁电机控制策略

针对传统的轴向磁场磁通切换永磁(Axial Field Flux-Switching Permanent Magnet,AFFSPM)电机存在加工困难、互感严重等问题,提出了一种定子模块式轴向磁场磁通切换永磁电机。分析了该模块式AFFSPM电机的结构特点,推导了该电机旋转坐标系下的数学模型,并分别采用矢量控制和直接转矩控制对模块式AFFSPM电机的静态、动态、及低速运行等性能进行了仿真研究。仿真结果表明,相比直接转矩控制,采用矢量控制的新型定子模块式AFFSPM电机系统具有转矩脉动较小、低速性能优越等特点,更适合用在该新型电机的变频调速控制系统中。

基于精确线性化解耦的永磁同步电机空间矢量调制系统

从永磁同步电机的定子磁链模型出发,应用精确线性化理论,实现永磁同步电机输入输出线性化与解耦。将永磁同步电机动态解耦成二阶线性转速子系统和一阶线性磁链子系统,结合磁链扇区判断方法和线性化解耦后的实际系统输入来确定目标空间电压矢量,实现了永磁同步电机调速系统的转速和磁链动态解耦控制。仿真和实验结果表明,基于精确线性化解耦的永磁同步电机空间矢量调制系统具有理想的速度跟踪性、良好的鲁棒性和低速性。

基于模型参考自适应律的无速度传感器交流异步电动机矢量控制仿真

针对异步电动机矢量控制中对定子电阻和转子时间常数等参数的依赖性,设计了一种基于模型参考自适应律(MRAS)的参数辨识器。该辨识器同时还可以观测定子磁链及转子速度,并以此为基础,利用MATLAB/Simulink构建了以定子磁场定向的无速度传感器矢量控制系统。仿真结果表明:该方法实时辨识电机参数的变化,提高了控制系统的准确性和鲁棒性。

负载转矩前馈的电励磁同步电机定子磁链定向矢量控制

针对大功率交直交冶金轧机主传动系统对电励磁同步电机控制的高性能要求,以定子磁链定向矢量控制为基础,提出了一种混合型气隙磁链观测方法,其低速段采用电流模型,中高速提出基于速度补偿的新型改进型电压模型,可在全速度范围内很好的观测出电机定子磁链。提出了一种基于降阶状态观测器的模糊自适应负载转矩观测方法,利用观测到的负载转矩电流进行前馈补偿来改善动态性能。仿真和实验结果表明所提出的控制策略的有效性。

基于直接转矩控制的异步电机调速系统的研究

在讨论直接转矩控制原理的基础上,介绍了定子磁链的观测方法,并分析了电压矢量的选择。通过MATLAB仿真实验,得出了直接转矩控制系统具有较好的动态特性,空间电压矢量的引入,对于磁链的脉动有一定的抑制作用。