电网电压骤升时双馈发电机电磁暂态特性分析

双馈感应发电机在电网电压跌落时的电磁暂态特性已经过大量的理论研究,并提出了多种控制策略,而电网电压骤升下双馈发电机的电磁暂态特性研究却较少。为研究电网电压骤升对双馈发电机的电磁暂态的影响及相应的控制策略,文章对比分析了电网电压骤升和跌落时,双馈发电机的定子磁链、转子感应电动势和转子电流的稳态分量和暂态分量的变化规律。在MATLAB/Simulink中建立1.5 MW双馈风电机组高电压穿越仿真模型,验证了理论分析的结果。提出电网电压骤升时,双馈发电机不易出现转子过流,因而可不需Crowbar电路的保护。并且相对电网电压跌落故障,电网电压骤升时,电网电压幅值变化较小,转子侧变换器不易出现过调制。     

双馈异步风力发电机转子匝间短路故障振动特性分析

针对双馈异步风力发电机转子匝间短路的故障振动机理尚不明确且无法为故障诊断提供理论依据的问题,开展了双馈异步风力发电机转子匝间短路故障振动特性分析.首先,结合有限元仿真及解析推导,分析转子匝间短路下双馈异步风力发电机的气隙磁密规律,得到转子所受的不平衡磁拉力;然后,考虑转子不平衡磁拉力的情况下构建双馈异步风力发电机转子-轴承系统非线性动力学模型,利用非线性动力学仿真获取转子匝间短路故障下系统的振动仿真信号;最后,在双馈异步风力发电机故障模拟实验台上进行转子匝间短路故障实验,利用实验分析验证非线性动力学仿真结果的有效性.非线性动力学仿真及实验分析结果均表明,转子匝间短路故障下双馈异步风力发电机转子-轴承系统振动信号的频谱存在转频的谐波成分,通过检测转频的谐波分量可诊断双馈异步风力发电机转子匝间短路故障,有效揭示了双馈异步风力发电机转子匝间短路的故障振动机理.     

双馈风力发电机柔性并网控制实验

变速恒频双馈风力发电系统与电网之间是一种柔性连接关系.利用定子电压定向的矢量控制技术,研究了变速恒频双馈风力发电机的并网原理,建立了基于定子电压定向的空载并网控制策略.通过搭建一个3kW双馈风力发电仿真与实验平台,对双馈风力发电机空载并网控制策略进行了仿真分析及实验验证.仿真和实验结果验证了控制策略的正确性和有效性,利用所设计的控制策略,双馈风力发电机能够实现柔性并网控制.     

基于预期SVM-DTC的双馈风力发电系统研究

针对双馈风力发电机的传统直接转矩控制(DTC)会造成转矩和磁链的波形脉动的问题,提出一种基于预期空间电压矢量的双馈风力发电机直接转矩控制,利用矢量控制连续平滑和直接转矩控制快速响应的特性,补偿风速变化引起的扰动,提高系统的动态性能和稳定性。仿真结果表明,对于风速变化,基于预期SVM-DTC的双馈风力发电机在磁链轨迹、转速响应与调节、转矩跟随与脉动抑制以及电压波动等方面的控制性能都优于传统DTC。     

双馈异步风力发电机新型无位置传感器控制方法

为了解决风力发电机系统中位置传感器故障率高、维护困难的问题,提出了一种双馈异步风力发电机新型无位置传感器控制方法。该方案通过测量定子电压计算定子静止坐标下的定子磁链矢量,同时通过测量的转子电流和重构得到的转子电压计算转子坐标系的定子磁链矢量,根据定子磁链矢量在不同坐标系下的位置获得转子位置角度。和已有方法相比,该方法仅需测量定子电压和转子电流作为反馈量,计算量较小且不需要定子电流信息。实验表明,该控制算法具有良好的动态和稳态性能,达到了较高的转子位置和转速观测精度,适合双馈异步风力发电系统的变速恒频运行。     

双馈异步风力发电机新型无位置传感器控制方法

为了解决风力发电机系统中位置传感器故障率高、维护困难的问题,提出了一种双馈异步风力发电机新型无位置传感器控制方法。该方案通过测量定子电压计算定子静止坐标下的定子磁链矢量,同时通过测量的转子电流和重构得到的转子电压计算转子坐标系的定子磁链矢量,根据定子磁链矢量在不同坐标系下的位置获得转子位置角度。和已有方法相比,该方法仅需测量定子电压和转子电流作为反馈量,计算量较小且不需要定子电流信息。实验表明,该控制算法具有良好的动态和稳态性能,达到了较高的转子位置和转速观测精度,适合双馈异步风力发电系统的变速恒频运行。     

双馈异步风力发电交直交系统网侧变换器电压定向控制策略研究

为研究双馈异步风电机组并网高性能控制,系统研究了双馈式异步风力发电机交直交电压定向控制,通过双PWM变换器对风力发电机转子进行励磁控制。依据电压定向控制原理,在d-q两相旋转坐标系下建立了网侧并网系统数学模型,并在Matlab/Simulink环境下搭建了系统仿真模型,仿真结果表明了电压定向控制策略的有效性。     

双馈风电机组在电网对称故障下低压穿越仿真

以双馈式风力发电机（DFIG）为主体的大型风力发电机组在电网中所占的比例快速提高,为了确保风电接入电力系统运行的可靠性、安全性与稳定性,电力系统对并网风力发电机在电网故障,特别是电网电压骤降故障下的低压运行能力提出了更高的要求。文中介绍了电网对称故障时DFIG的暂态特性,通过对转子电流与定子磁链的关系分析得出优化转子侧变换器控制策略的方案,通过配合改进网侧变流器控制方法为DFIG在电网电压跌落期间提供了一个稳定的直流母线电压,从而使电网对称故障时的定转子过电流和直流母线侧过电压的情况得到解决。在研究模型的基础上,通过改变转子侧和网侧变换器控制策略的Matlab模型进行仿真实验,结果表明该方案对于对称电压跌落故障时的LVRT有一定的可行性。     

独立运行的双馈异步轴带发电机矢量控制系统

为了更好地利用船舶轴带发电机这种有效的节能方式,该文对双馈异步轴带发电机独立运行时的恒频供电技术展开了研究。在建立了变速恒频双馈异步轴带发电机系统的数学模型的基础上,提出了一种系统独立运行时的双馈发电机定子磁链定向的矢量控制方法,控制发电机在维持输出电压恒定的同时满足系统负载的需要,并在以TMS320F2812为控制器的实验平台上进行了相关的实验。实验结果表明,该系统具有良好的动静态性能,在负载和转速变化时能够输出恒定的电压和频率。     

基于定子磁链的双馈风力发电机滑模MRAS转速估计

针对双馈风力发电机工作环境恶劣,使用机械传感器进行速度和位置信号检测导致的故障率高、检修不便等问题,提出了一种基于双馈电机定子磁链的滑模MRAS转速估计器.方法是利用双馈电机定子磁链电压模型作为参考模型,利用双馈电机定子磁链电流模型作为自适应模型,利用两模型输出的叉积构造滑模面,并利用小信号模型分析了滑模存在和到达条件.同时,通过引入连续的饱和函数,解决了传统滑模观测器的高频抖动问题.最后,基于Matlab/SimuLink对提出的控制方法性能进行了验证.     

独立运行的双馈异步轴带发电机矢量控制系统

为了更好地利用船舶轴带发电机这种有效的节能方式,该文对双馈异步轴带发电机独立运行时的恒频供电技术展开了研究。在建立了变速恒频双馈异步轴带发电机系统的数学模型的基础上,提出了一种系统独立运行时的双馈发电机定子磁链定向的矢量控制方法,控制发电机在维持输出电压恒定的同时满足系统负载的需要,并在以TM S320F 2812为控制器的实验平台上进行了相关的实验。实验结果表明,该系统具有良好的动静态性能,在负载和转速变化时能够输出恒定的电压和频率。     

绕线转子无刷双馈电机空载电流分析

以绕线转子无刷双馈电机为研究对象,基于转子电路电压平衡关系,以转子边作为参照系,针对无刷双馈电机两套不同极数的绕组,提出极数折算的概念,导出无刷双馈电机正常运行时这两种不同极数绕组各自产生的合成磁动势必须保持的平衡关系,及转子电动势平衡关系的磁动势表现形式,解释了定子控制绕组变频调节时电流变化机理,由此推导了无刷双馈发电机空载运行状态下,定子控制绕组中的空载电流计算方法,并制作Y250-2/6和Y355-2/6两台不同机座号的试验电机进行了测试,结果与理论分析相符.     

基于PID控制器的超导储能装置抑制风速和故障扰动下风电场功率波动

因风速的随机性和间断性会给电网带来不稳定因素．为了降低风电场并网对系统稳定的影响．首先建立双馈感应风力发电机和超导储能装置的数学模型;然后合理设计功率解耦的比例-积分-微分超导磁储能控制器抑制功率波动,从而平滑风电场的输出功率;最后基于Matlab中Simulink．对含6台单机容量为1500kw的双馈感应风力发电机组成的风电场进行仿真研究．仿真结果表明,该控制策略的超导储能装置能够降低四分法风速和单相短路接地故障对电网电压的冲击．     

轴向磁通电励磁发电机绕组排布方式电磁特性分析

针对传统发电机转子质量大、转动惯量大的问题,提出了一种应用于汽车废气涡轮增压器低转动惯量的轴向磁通电励磁双定子双凸极发电机。该发电机转子夹在两对称定子中间,结构简单,稳定性高,适合高温高速的运行环境。根据该发电机的电感特性,推导了不同相数与不同励磁跨距下定转子的极数约束公式,运用有限元软件对两种绕组排布方式进行空载与负载仿真,经分析得出结论：励磁跨距2的绕组排布方式负载与空载的电动势谐波相较于励磁跨距1分别下降了5.07%和5.17%,输出电压脉动率降低了16.43%,较大地改善了轴向磁通电励磁双凸极发电机的发电质量。     

双馈风力发电系统最大风能追踪控制研究

文章分析了国内外风力发电技术的发展现状,研究了双馈异步风力发电机组最大风能捕捉方案,研究了由风力机、传动系统、双馈异步发电机以及双PWM变换器等模块组成的风力发电最大风能追踪控制系统。风力机采用变桨距控制,双馈异步风力发电机采用变速恒频技术,发电机采用功率外环、电流内环的双闭环控制,利用定子磁链定向矢量控制实现有功功率和无功功率的解耦控制。并研究了双馈异步风力发电控制的硬件系统和软件系统,硬件系统由主电路、控制电路和驱动电路组成,软件系统研究了网侧和转子侧的控制流程图。基于Matlab/Simulink软件进行了建模仿真,仿真结果表明,系统具有较好的控制效果,可实现最大风能控制。     

双馈风力发电机电流谐波分析

由于变速恒频发电系统中交-交变频器输出电压中含有大量谐波,导致发电机输出电能质量无法满足实际需求.针对这一问题,在分析双馈发电机数学模型的基础上,对双馈发电机转子侧输入非标准正弦电压情况,以及定子侧电压出现三相不平衡情况时,电机定子及转子侧的电流进行傅里叶分解,分解为基波电流和一系列谐波电流,得到各次谐波幅值及其频率,从而进行谐波分析和仿真研究,验证分析方法的正确性.     

Crowbar和Chopper保护对双馈风机低电压穿越的影响分析

针对在电网低电压故障期间,双馈风力发电机因硬件保护出现离网问题,研究基于Crowbar阻值和增加Chopper保护电路对DFIG的影响。首先,在转子交流侧采用主动型Crowbar电路,可保护转子侧变流器减少暂态冲击电流的影响,直流侧配备卸荷(Chopper)电路,可在暂态过程中维持直流侧电压稳定;其次,在分析电网电压跌落过程中双馈风机的暂态特性基础上,采用基于定子电网电压定向的控制策略,合理的选取Crowbar阻值范围,并分析Crowbar和Chopper投切时刻对双馈风力发电机安全低穿的影响,在MATLAB/Simulink仿真平台中建立1.5 MW双馈风力发电机组模型,验证了Crowbar和Chopper保护电路的有效性。     

双馈风力发电机电网磁链定向矢量控制实验

双馈发电机有功、无功解耦控制是变速恒频风力发电系统的关键技术,这是通过发电机矢量控制实现的.在分析双馈风力发电机数学模型的基础上,推导了其有功及无功功率解耦控制策略,设计了基于电网磁链定向的功率解耦控制方案,搭建了基于Matlab/Simulink的双馈风力发电系统仿真平台和基于TI公司TMS320F28335DSP的双馈风力发电矢量控制实验系统.通过仿真研究和实验研究,证实了控制策略的有效性.     

基于MATLAB/SIMULINK的并网型双馈风力发电机仿真模型的研究

在分析双馈发电机交流励磁变速恒频发电运行原理的基础上,利用MATLAB/SIMULINK分别搭建了空载并网控制模型和并网后的追踪最大风能变速恒频发电运行模型,并结合两种模型进行分时仿真,解决了传统仿真方式中由于并网前后定子电压输出方向不同,而无法讨论并网瞬间工况的问题.仿真结果表明了文中所建立的风力发电机模型不但可以在变速情况下可靠并网,而且并网后还能在变速恒频运行的基础上实现有功功率、无功功率的解耦控制.     

变速恒频无刷双馈风电机组的并网研究

依据变速恒频无刷双馈风电机组物理构件的特性,从转子参考轴d—q模型出发,推导出基于同步坐标下无刷双馈电机的数学模型,建立了能表征变速恒频无刷双馈风电机组特性的整体模型。根据无刷双馈发电机的特性,设计了一种新型并网无刷双馈变速恒频风力发电机的功率控制系统。该系统采用双闭环控制,内环采用三角波比较的脉宽调制电流跟踪控制,避免了电压补偿环节。仿真结果验证了该文无刷双馈风电机组并网控制策略的可行性和有效性。