交流励磁变速恒频风力发电系统的控制与仿真

本研究在分析旋转坐标系下双馈异步发电机(DFIG)数学模型的基础上,采用定子磁链定向方式,推导空载并网控制和DFIG矢量控制策略, 通过DFIG功率控制实现最大风能追踪.在Matlab/Simulink环境下,构建整个交流励磁风力发电系统的仿真模型,并进行空载并网、发电机有功、无功功率独立调节、最大风能捕获运行的仿真研究.仿真结果验证了矢量控制方案的有效性.     

双馈发电机组机端电压故障衰减特性

随着环境污染和能源问题的日渐加重,风能作为一种清洁能源备受大家青睐。为了提高大规模风电并网的电力系统运行的安全可靠性,研究双馈风电机组DFIG的电压故障特性至关重要。基于DFIG的五阶二轴模型,针对故障发生、撬棒电阻立刻投入这一工况,推导出了DFIG故障电压的近似表达式,得出其正比于转子磁链。于是从转子磁链入手,分析出了故障电压的衰减特性,得出若撬棒电阻阻值越小,转差越小,故障电压衰减越缓慢的结论,最后通过仿真进一步验证了推导的正确性。     

双馈风电机组故障电压衰减特性研究

随着环境污染和能源问题的日渐加重,风能作为一种清洁能源备受大家青睐。为了提高大规模风电并网的电力系统运行的安全可靠性,研究双馈风电机组DFIG的电压故障特性至关重要。本文基于DFIG的五阶二轴模型,针对故障发生、撬棒电阻立刻投入这一工况,推导出了DFIG故障电压的近似表达式,得出其正比于转子磁链。于是从转子磁链入手,分析出了故障电压的衰减特性,得出若撬棒电阻阻值越小,转差越小,故障电压衰减越缓慢的结论,最后通过仿真进一步验证了推导的正确性。     

电网故障下双馈风力发电机组的控制策略研究

双馈风力发电机(DFIG)系统变流器仅对发电机的转差功率进行变换,因此它比同容量直驱风力发电机的变流器容量小很多,但这使得它对电网故障的抵御能力较弱.本文针对双馈风力发电系统在电网故障下的控制策略进行研究.在电网故障时,DFIG系统的控制包括阻止风轮过速进行的桨距角控制和功率变流器在电网故障期间和之后的保护和电网电压支持控制.为了在电网故障期间提高DFIG电网电压支持能力,在正常运行时的DFIG控制结构基础上加入了另一控制级.这个控制级包括阻尼控制器、转子侧变流器、电压控制器和网侧变流器无功补偿器.仿真结果证明了所提出方案的可行性.     

变速恒频风力发电最大功率点跟踪控制

交流励磁变速恒频(VSCF)风力发电时,常使用电网电压定向矢量控制技术来实现双馈电机(DFIG)输出有功、无功功率的解耦控制,从而完成最大风能跟踪.然而研究发现,在实行最大风能跟踪时,发电系统向电网输送的净电能并非最多.提出一种以向电网输送净电能最多为目标的新的最大功率点跟踪控制策略.该控制策略在不检测风速情况下,能够自动寻找并跟随最大功率点,且不依赖风力机最佳功率特性曲线,提高了发电系统的运行效率,具有良好的动、静态性能和鲁棒性.仿真和实验结果证明了该控制策略的正确性与有效性.     

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.     

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。     

风光储智能微网测控终端的设计

设计风光储智能微网测控终端系统,实现对电网侧、微网侧、直流侧的各种参数的采集和显示,控制微网进行离网和并网运行,风能和太阳能可以直接在微网中消耗,也可以将能源回馈公共电网,提高风能和太阳能的消纳能力,实现洁净能源的高效利用,实现经济效益的同时,对环境、资源方面的影响意义深远。     

恒定交流励磁时双馈感应发电机的短路电流

系统地分析了三相机端短路状况下,双馈感应发电机(DFIG)定、转子电流的动态响应,提出了计算DFIG短路电流的新方法.将三相机端短路的DFIG等效为稳态运行的转子励磁异步电机和三相机端短路的鼠笼型异步电机,运用空间矢量的方法分别求解,得到DFIG短路电流的解析表达式,确定了最大短路电流及其出现时刻,同时分析了短路电流中的主要成分以及它们之间的相互关系.以上结论通过Matlab/Simulink仿真进行了验证.     

双馈风力发电机低电压穿越无功支持能力研究

从电网的友好性出发,分析了双馈发电机(DFIG)的运行状态、无功能力、以及无功功率极限,从无功支持的角度研究了双馈风力发电机组的低电压穿越(LVRT)能力。重点研究当电网电压发生跌落时,DFIG在各种运行状态下向电网提供无功功率的能力,根据仿真数据作出了具体的分析和判断,从一个全新的角度研究了风力发电系统的低电压穿越能力和电网的稳定能力。     

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。     

双馈风电场柔性高压直流输电并网控制策略

针对双馈风力发电机风电场VSC-HVDC的系统接入方式提出了一个控制方案,保障电力系统在波动的风电穿透率下的安全和稳定运行,对整个系统的动态模型分别进行了描述,基于矢量控制系统和虚拟电压坐标定向,对WFVSC稳态的电压控制模块和引入了d-q电流的交叉乘积项的暂态电压控制模块分别进行了设计,用来控制风电场电压的相应部分,同时,考虑交流侧和直流侧的参数变化以及外部扰动,提出了基于Lyapunov稳定性判据的GSVSC改进backstepping控制方案,这两个控制方案构成了本研究所提出的新的控制设计,此外,为验证所提控制方案的性能,假设了3种不同的仿真案例,包含交流和直流侧的参数变化,外部扰动如本地负荷的切入切出,电网电压谐波,通过MATLAB/Simulink软件模拟1台200MW机组VSC-HVDC并网运行验证,证明了该方案能够提高系统性能,并在文中做了进一步说明。     

基于超导磁储能的变速恒频风力发电机励磁系统

提出了一种新的基于超导磁储能系统的变速恒频风力发电机励磁系统,通过斩波器把超导磁体引入到双馈感应发电机(DFIG)的励磁系统中。利用超导磁体的高效储能和快速响应特性,在DFIG变速恒频运行过程中,超导磁体可以根据不同的控制目标对系统进行功率补偿,有效地提高DFIG并网风力发电系统的运行性能,提高系统运行的稳定性。在MatlabSimulink环境下,通过仿真分析验证了该系统的基本运行特性,仿真结果说明该系统有良好的动态响应特性。     

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。     

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.     

基于PSCAD的双馈风电机组低压穿越控制策略

随着风电机组装机容量的不断增加,风电场并网规范对风电机组的运行要求越来越严格,要求具有外部电网故障下不脱网运行（低压穿越）的能力.为了研究双馈风电机组（DFIG）在低压穿越控制策略的优化方面提供有效的动态仿真与分析平台,并克服Matlab/Simulink仿真环境下所建模型在动态性能方面存在的不足,采用PSCAD仿真软件建立了双馈风电系统的动态仿真模型.通过分析电网对称故障时DFIG的暂态特性,并对转子电流与定子磁链的关系分析得出涉及定子磁链动态过程的改进矢量控制方案,配合转子侧Crowbar保护电路,并对网侧变流器进行有功和无功功率的解耦控制,从而使得电网对称故障时转子过电流、直流母线电压和转矩剧烈波动的情况得到了解决.     

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。     

基于DFIG(双馈感应电机)的风力发电系统的研究

用DFIG建立一种风力发电系统的模型,研究系统受到大的扰动时,风力发电机在恒功率因数和恒电压运行方式下,风力发电系统的暂态电压特性和发电机的动态特性。     

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。