基于PSCAD双馈风力发电机励磁控制研究

在能源短缺和环境污染日益严重的今天,作为可再生绿色能源的风能的开发利用具有十分重要的意义。本文以交流励磁变速恒频风力发电系统的运行与控制为主题,进行了从理论到仿真的全面、深入的研究。对DFIG（双馈型感应发电机）的并网运行理论、最大风能追踪机理、DFIG有功无功功率解耦控制、双PWM型变换器特性等方面进行了细致的研究,获得了一些重要结论和具有创新意义的成果。     

变速恒频双馈风力发电系统的仿真分析

介绍了交流励磁变速恒频双馈风力发电机组的工作原理,从双馈发电机的数学模型出发,采用矢量控制技术,在Matlab/Simulink环境下建立了系统模型,进行了发电机有功无功独立调节的仿真研究.研究结果表明变速恒频双馈风力发电机组具有良好的动态特性,并为风力发电系统的进一步应用研究提供了可靠的理论依据.     

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.     

变速恒频双馈潮流发电机励磁控制技术

基于双馈电机的潮流发电系统是通过调节转子绕组中励磁电流的频率、幅值、相位和相序来实现变速恒频(VSCF)控制的.在分析双馈电机的工作原理和数学模型的基础上,设计了基于定子磁场定向控制的变速恒频双馈潮流发电机的励磁控制系统.在Matlab/Simulink环境中进行了仿真研究,结果表明,采用定子磁场定向控制可实现双馈潮流发电系统定子端口有功功率和无功功率的解耦控制.     

双馈风力发电机低电压穿越技术研究综述

随着风电机组穿透功率的不断升高,系统的安全运行需要风电机组具备低电压穿越(LVRT)能力。本文对目前广泛采用的变速恒频双馈发电机(DFIG)的低电压穿越能力研究现状进行了综述,分析了电网电压跌落时机组各主要参数的暂态特性,提到了故障后机组运行的控制策略,以及在系统中加装耗能元件或储能元件的解决办法,提出了当风电与系统解裂后系统如何应对的几点建议,并对目前存在的问题和其未来的发展方向进行展望。     

变速恒频风力发电系统中的风力发电机组研究

论文对目前并网运行的变速恒频风力发电系统和恒速恒频风力发电系统做了分析比较,得出了变速恒频风力发电的优越性;比较了变速恒频风电系统中使用的四种发电机组,其中双馈感应发电机及永磁直驱同步发电机具有较好的应用前景。     

基于自适应模糊控制的双馈异步风力发电机

双馈异步风力发电机采用交流励磁,利用最近邻聚类学习算法建立发电机电磁转矩自适应最优模糊控制,低风速时获取最大风能利用系数.高风速时,变论域自适应模糊控制器控制桨距角,实现机组的变速恒频运行.模拟仿真结果表明了该方法的有效性.     

模糊控制在变速恒频风电无功功率优化中的应用

分析了变速恒频风力发电机组的特性及运行原理.提出了在定子有功参考功率捕获最大风能的同时,确定定子无功参考功率,以提高机组运行效率、优化机组运行为目的的控制策略.在该策略中运用模糊逻辑来获得定子无功参考功率的确定值,仿真验证了该策略的有效性,其能实时调节系统的无功功率,使发电机在获得定子最大有功功率的同时,显著减少了发电机本身的损耗,提高了其运行效率.     

运用MPPT的变速恒频双馈风力发电仿真

为改进变速恒频发电系统的性能,采用励磁控制优化的相关理论与仿真研究的方法,对双馈风力发电机的系统进行建模,通过最大功率点追踪(MPPT)算法的相关理论以及最优算法,提出一种不依赖于风速测量实现双馈风力发电系统最大功率点追踪(MPPT)控制的策略,运用Matlab软件建立变速恒频双馈风力发电仿真模型进行数值模拟分析.研究结果表明:仿真模拟验证了该研究方法的正确性.对于推广绿色能源技术、节能减排具有重要理论及实际意义.     

变速恒频风力发电柔性并网及解列控制

根据交流励磁变速恒频风力发电运行的特点,将矢量控制的电网电压定向技术应用在双馈发电机的并网发电上,提出了基于电网电压定向的双馈变速恒频风力发电柔性并网控制策略,即在定子开路或接本地负载的情况下,根据电网电压以及电机转速涮节转子的励磁电流,在变速条件下实现几乎无冲击电流并网及输出有功功率和无功功率的解耦控制,并建立了交流励磁发电机柔性并网及稳态运行的控制模型.对柔性并网及其逆过程解列进行了实验研究,结果验证了控制策略的正确性和有效性.     

全桥全控型并网变流器在风力发电系统中的应用

直驱风力发电系统中,变流器是将发电机所发的电能输送至电网的设备,它是完成将发电机发出的变压变频的电能转换成恒压恒频的电能的装置,并能够实现对发电机输出的电流、功率因数等的快速调节,减少对电网的谐波污染。在对比分析了当前水平的全功率并网变流器主电路拓扑结构基础上,重点对永磁直驱风力发电的网侧变流器做了深入的分析,建立了两相旋转坐标系(d-q)下的数学模型。在同步旋转坐标系下,将输入功率因数改善到单位功因,降低了单位谐波含量。同时,在三相全桥全控型直流-交流变流器市电并网下,提出了交-直轴电流闭回路控制,使永磁式同步发电机向电网提供电能。利用Matlab/Simulink搭建系统模型。仿真表明设计的交-直轴电流闭回路控制,具有谐波含量低、响应速度快、风能利用率高、控制效果良好等特点,验证了理论研究的正确性。     

变速恒频风力发电最大功率补获控制策略研究

为了最大限度地利用风能,提高风力发电系统的效率,在分析变速恒频风力发电系统最大风能捕获原理的基础上,研究了一种不需要检测风速的最大风能捕获功率控制策略.这种控制策略既可以实现双馈发电机系统低于额定风速下的最大风能捕获控制又可以实现变速恒频双馈风力发电机的有功、无功功率的前馈解耦控制.最后,利用Matlab/Simulink对不同风速下双馈发电机系统的运行性能进行了分析和比较,结果验证了该控制策略的正确性和可行性.     

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.     

变速恒频双馈风电机组低电压穿越计算机控制方法研究

为了提高变速恒频双馈风电机组低电压穿越能力,改善故障穿越后机组的稳定性,提出一种新的变速恒频双馈风电机组低电压穿越计算机控制方法。介绍了变速恒频双馈风电机组模型,其主要包括直流侧电容、机测变流器、网测变流器和变速恒频双馈机。在电压骤降程度较小的情况下,通过励磁方法实现低电压穿越计算机控制。在电压骤降程度较严重的情况下,通过转子侧Crowbar电路与直流侧Crowbar电路实现低电压穿越计算机控制。实验分析了电压骤降较小和较严重情况下控制方法的控制结果,以及变速恒频双馈风电机组低电压穿越性能,结果表明所提方法控制性能高。     

考虑风电不确定性的自适应MPC负荷频率控制方法

对风电不确定性引起的电力系统负荷频率控制变化问题展开研究.首先,对双馈风机(DFIG)虚拟惯性控制特征进行分析,构建风电参与的自动发电控制(AGC)系统模型;其次,讨论系统等效惯性时间常数H与风速变化的关联关系,描述风电不确定性对自动发电控制系统参数的影响;最后,进行自适应模型预测控制策略的设计,保证在风电输出不确定的情况下,控制器能够针对系统参数变化进行自适应调整,以保证最优的负荷频率控制效果.仿真结果表明:当风速变化而导致系统参数发生改变时,所提方法能够有效抑制高风速带来的等效惯性时间常数下降对频率控制的不利影响,并且具有更好的负荷频率控制能力.     

采用风机限转矩控制的微电网一次调频方法

对风电主导的微电网一次调频方法进行研究.首先,提出双馈感应式风机(DFIG)限转矩惯性控制方法,使风机能在短时内提取大量转子动能,对微电网进行频率支撑;然后,提出附加桨距角调整的补偿方法,通过桨距角变化使风机捕获更多机械功率,减少电网频率二次跌落幅度;最后,在Matlab/Simulink环境下,构建微电网模型并进行仿真.仿真结果表明:在不同的风速下,文中方法能提升微电网频率调整的动态响应能力,有效地减少电网频率二次跌落幅度.     

双馈风机无功出力极限及控制研究

通过同时考虑双馈电机定子和网侧变流器处理无功功率的能力,求出双馈风机在其允许情况下吸收、发出无功功率的极限,有效的防止无功出力越限而引起跳机等事故。探讨了风电场分配无功补偿的方式,并根据系统不同运行状态下提出了一种新的无功控制策略,使定子和网侧变流器相互配合,达到充分发挥双馈风机参与电网无功调节的能力,起到调节电网电压和稳定电网的作用。构建了含双馈风机的电网系统,验证了该种控制策略的可行性。     

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。     

变速恒频双馈风力发电机组的空载并网技术

为了实现大容量风电机组的无冲击软并网,基于电网电压定向矢量控制原理,针对变速恒频双馈风力发电机组的运行特点,通过选取合适的切换函数,抑制外部扰动引起的电网电压波动,提出一种基于转子电流参考值的双积分变结构控制策略。该控制方法动态响应快,对电网电压波动及电机参数变化具有较强的鲁棒性,并可避免基于定子磁链定向矢量控制方法中定子磁链检测不准确给电网造成的冲击。仿真结果表明,该方法是有效的。     

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。