变速恒频双馈风力发电机的功率控制

应用双馈发电机数学模型和磁场定向矢量变换控制技术,分析了变速恒频双馈风力发电机的有功、无功功率解耦控制策略。在基于TMS320F2812的双馈发电机系统实验平台上,设计了双馈发电机有功、无功功率解耦控制软件,并进行了功率解耦控制实验研究。实验结果表明,所采用的控制方法正确、有效。     

变速恒频双馈风力发电系统的励磁电源

给出了变速恒频双馈风力发电系统中交流励磁电源的控制方案.在基于电网电压定向的基础上,分别对转子侧变换器和网侧变换器进行了研究.分析了双馈电机数学模型,并对空载并网控制策略进行了设计,实现了系统在变风速条件下无冲击电流并网.采用直接电流控制对网侧变换器进行控制,并实现了能量双向流动,功率因数可调,使双馈风力发电系统能运行在次同步和超同步两种状态下.实验结果证实了理论分析的正确性和控制策略的有效性.     

交流励磁变速恒频风力发电机并网控制及仿真

针对交流励磁风力发电机并网冲击电流较大及功率控制不理想这一现状,从理论上分析了将磁场定向矢量控制技术应用于该机组的可行性方案,进而探讨双馈型风力发电机的空载并网控制与功率跟踪策略,并建立交流励磁发电机空载并网及稳态运行的控制模型。对发电机组的并网过程进行系统仿真,研究结果表明:该方法是正确和有效的。该结论对于目前国内主流机型的高效并网发电具有重要参考价值。     

Layered Multi-mode Optimal Control Strategy for Multi-MW Wind Turbine

The control strategy is one of the most important renewable technology, and an increasing number of multi- MW wind turbines are being developed with a variable speed-variable pitch （ VS-VP ） technology. The main objective of adopting a VS-VP technology is to improve the fast response speed and capture maximum energy. But the power generated by wind turbine changes rapidly because of the continuous fluctuation of wind speed and direction. At the same time, wind energy conversion systems are of high order, time delays and strong nonlinear characteristics because of many uncertain factors. Based on analyzing the all dynamic processes of wind turbine, a kind of layered multi-mode optimal control strategy is presented which is that three control strategies： bang-bang, fuzzy and adaptive proportional integral derivative （PID） are adopted according to different stages and expected performance of wind turbine to capture optimum wind power, compensate the nonlinearity and improve the wind turbine performance at low, rated and high wind speed.     

双馈式风电机组的自适应Super-twisting功率控制

针对使用双馈式感应发电机的风电机组易受电网电压波动、外界风速干扰影响等问题,提出了一种自适应Super-twisting功率控制方法。该方法实现了风电系统随着系统工作的区域(由风速大小所决定)而变化,即在部分负荷区域优化有功功率,在全负荷区域限制有功功率。同时在不同的区域根据需要调节无功功率达到补偿功率因数的控制目标。该方法具有易于实现、鲁棒性强的优点和自适应控制增益可调的特点,适用于带有外界干扰以及参数时变的非线性系统。通过仿真证明,以该方法设计的控制器应用于双馈式风力发电系统中控制有功功率和无功功率具有良好的鲁棒性能,且抖振得到降低,滑模变量在有限时间内迅速收敛于滑模面。     

面向双馈风机的分层型免疫协同进化粒子群算法多参数辨识

双馈异步电机在实际工程运行情况下是一种高度非线性动态系统,并且由于其参数随环境的强变化性,常规方法难以实时得到其高精度参数。结合粒子群算法的高效多模态收敛性能以及免疫机理全局优化能力强等特点,研究了分层型免疫协同进化粒子群算法(co-evolutionary particle swarm optimization algorithm based on hierarchical-particle immune, HICPSO)智能计算模型参数。将该方法应用于双馈电机参数辨识与建模,提出了分层型免疫协同进化粒子群算法的双馈电机在线参数辨识。仿真结果表明该算法只需要采集控制过程中的数据,不需要数据手册的电机设计值等其他参数,且能在双馈电机运行实时跟随电机参数变化。     

不对称电网故障下双馈风电机组低电压穿越方案比较研究

相比于对称电网故障,不对称电网故障在实际电力系统运行中发生的概率更大,其对双馈风电机组(DFIG)的“有害”影响也更大。首先分析了不对称电网故障下双馈风电机组的瞬态特性,继而结合仿真,研究了双馈风电机组各种低电压穿越(LVRT)技术方案在严重不对称电网故障下的运行特性。在此基础之上,对不同的低电压穿越方案进行了深入分析研究,阐述了其运行特点,并进一步探讨了各种低电压穿越方案的经济性,为工程实现各种低电压穿越方案奠定基础。     

抑制风剪切和塔影效应引起的风力机电压闪变

在建立反映风剪切、塔影效应因素的并网双馈发电机系统的数学模型的基础上,针对并网风力机输出功率中主要的闪变频率设计了闪变抑制控制器,控制器中PID参数采用遗传算法进行离线整定。仿真表明,该控制方法可以有效地抑制并网双馈风力机引起的电压闪变。     

基于动态阻抗补偿的双馈式风力发电机低电压穿越新策略

低电压穿越(LVRT)能力是限制双馈式风力发电机(DFIG)大规模并网运行的瓶颈问题。电网电压跌落时保持定子端电压稳定是解决LVRT的根本所在。提出一种动态阻抗补偿机端电压的新策略,当检测到电网电压下降时,流经快速调节后动态阻抗的电流迫使DFIG机端电压升高,确保定子端电压处于可控范围之内。通过单相等值电路分析了LVRT过程中电机内部各量的变化,证明了机端电压补偿策略的可行性,并给出动态电阻的实现电路。最后通过仿真验证了该补偿策略下电机内部响应均符合低电压穿越要求。     

风电场并网联络线的自适应电流保护研究

针对现有联络线源侧大多使用定值保护方案因而容易受风电特性影响而误动的现状,分析了风力发电机短路电流特性,得出了双馈型风力发电机的故障电流与电网故障发生时刻、故障类型、撬棒电路动作情况、故障后电压的跌落深度等密切相关的结论,并在此基础上提出了综合电流、电压信息的风电场联络线自适应速断保护原理与算法。该保护方法以某示范性分布式风电场并网进行DIgSILENT软件的仿真测试,结果验证了所提保护配置方案的自适应性和有效性。