双馈风力发电转子侧PWM变换器功率控制策略

根据双馈感应电机(DFIG)的数学模型,详细论述了双馈风力发电系统功率控制原理,分析了转子侧PWM变换器对定子输出功率的控制作用。转子侧PWM变换器采用按定子电压定向矢量控制策略,在实现定子输出有功、无功功率解耦控制的同时也能平滑地调节定子侧功率因数。MATLAB软件的仿真结果和所搭建双馈风力发电系统试验平台的试验结果均验证了控制方案的正确性和可行性。     

变速恒频双馈风力发电机投切控制策略

对几种变速恒频双馈风力发电投切控制策略进行深入的研究。基于电压开环控制的投切控制策略，虽具有较好的稳定性，但空载定子电压的控制精度受到限制；基于电压有效值闭环的投切控制策略，虽能提高定子空载电压的控制精 度，但在定子电压的三相对称性及定子电压幅值的波动方面仍存在欠缺；基于空间电压矢量闭环控制的投切控制策略，若采用特定的调节器设计，不仅能确保电压控制精度，而且可以有效抑制定子电压幅值的波动。针对基于空间电压矢量闭环控制的这一投切方案，在PI调节器控制的基础上提出了自适应谐振调节器与PI调节器并行控制的控制策略，有效抑制了定子电压幅值的波动，使定子电压具有较好的控制响应，进而实现了双馈风力发电机零电流切入电网的目的。仿真与试验验证了理论分析及方案设计的正确性。     

双馈风力发电系统的比例谐振直接电压控制

提出双馈异步发电机的比例谐振直接电压控制策略,实现双馈风力发电系统的电网同步控制。通过分析双馈异步发电机的数学模型,建立了转子旋转坐标系中转子电压对定子电压的直接控制关系。在转子旋转坐标系中采用比例谐振控制器控制定子电压,以实现对交流电网电压的无静差跟踪。与传统双馈异步发电机的电网同步控制策略相比,提出的控制策略减少了坐标旋转变换的次数,消除了转子电流的测量和控制环节,避免采用受发电机参数影响的前馈补偿控制,从而简化了控制算法,提高了控制系统的鲁棒性。仿真结果表明,提出的控制策略可有效地实现双馈异步发电机的电网同步控制。     

不平衡电压下双馈发电系统控制策略

由于风力资源分布的特点,许多风电机组被安装在比较偏远的地区,这些地区的电网通常比较薄弱,经常发生不对称运行的情况。若在控制中不予考虑,会引起发电系统有功和无功的脉动。文中基于对称分量理论,建立了不平衡电压下双馈发电机和网侧变流器的数学模型,分析了负序电压对传统双馈发电系统矢量控制策略的影响,并据此提出了一种基于比例谐振调节器的矢量控制策略。理论分析和仿真结果表明,该方法可有效抑制电磁转矩、无功功率和直流母线电压的脉动,实现双馈发电系统在不平衡电压下的稳定运行。     

双馈风力发电转子侧控制技术的研究

针对转子侧功率变化频繁和直流母线电压波动剧烈的问题,设计了交流励磁变速恒频双馈风力发电系统的框架结构,进而对背靠背PWM变流器的控制策略进行了研究.建立了转子侧变流器控制模型,设计了基于定子电压定向(SVO)矢量控制的变速恒频双馈风力发电系统方案,构建系统模型并进行了仿真,仿真结果表明控制策略和技术的可行性,系统实现了有功功率、无功功率的解耦控制和最大风能跟踪控制.     

双馈风力发电中的恒电压无功控制策略研究

在常规双馈风电变流器矢量控制基础上,通过增加恒电压无功控制算法,提出一种双馈风电变流器恒电压无功控制策略,即采用PI调节器对电网正序电压进行闭环调节,调节器输出作为变流器无功功率指令输入,无功功率控制不再响应风机主控制器的指令.以1.5 MW双馈风电机组为例进行了仿真模型和实际测试验证,结果表明,该策略在一定程度上能够达到稳定系统电压的目的。     

风力发电用双PWM变频器仿真研究

本文针对无刷双馈风力发电机,采用了一种新的三相电压源型双PWM变频器控制方案,网侧采用d-q模型的空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM),较好地实现了电压的跟踪和单位功率控制,转子侧采用电流滞环控制。仿真表明,该双PWM变频器网侧能够获得单位功率因数的正弦输入电流,稳定的直流输出电压,转子侧电流具有快速的动态响应;变频器能够实现能量的双向流动,仿真验证了控制策略的正确性和有效性。     

变速恒频风电系统双PWM解耦控制仿真研究

讨论了随机性风速下,非线性变速恒频双馈风力发电系统最大风能捕获控制问题.分析了满足双馈电机能量双向流动的双脉宽调制(PWM)变换器及其数学模型,此处采用双PWM变频器解耦控制策略,转子侧变频器采用定子磁链定向的双闭环控制策略,电流环实现定子无功功率的调节,转速环实现最大风能捕获;网侧变频器采用电网电压定向控制策略,保持...     

双馈风力发电机组转子侧变换器滞环矢量控制技术的研究

变速恒频双馈风力发电系统的交流励磁控制是通过转子侧PWM变换器来实现的,因此对转子侧PWM变换器控制策略的研究与整个风力发电系统的运行和控制紧密相连。常规的控制方法十分复杂,且动态响应性能一般。本文采用定子磁链定向矢量技术,引入滞环电流控制,建立了新的转子励磁控制策略,简化了控制过程,提高了动态响应性能。利用PSCAD/EMTDC平台,仿真研究并验证了该控制方案的正确性和有效性。     

同步化双馈风电并网控制技术

作为风电并网主流机型——双馈风电机组的并网控制日益重要,然而传统矢量控制的双馈风电并网控制,其转子位置角信号容易受到干扰而影响其稳定性,给风电并网带来了影响。分析了双馈风电机组(DFIG)的同步化特点,提出了基于转子电压幅值和频率控制(MFC)的DFIG并网控制方法,并进一步提出了基于MFC控制的含调度指令功能的DFIG并网控制策略;通过仿真验证了基于转子电压MFC的双馈风电并网控制策略的有效性。     

电网故障下交流励磁双馈风力发电机变流器建模与控制

双脉宽调制(PWM)电压型变换器作为交流励磁双馈风力发电机的励磁电源,在风力发电系统得到广泛应用.电网故障时,要求网侧变换器直流链电压波动较小和转子侧变换器能有效控制转子电流,来实现发电机的不间断运行.以双PWM变换器的数学模型为依据,在电网故障时,将网侧变换器以转子侧变换器瞬时输入电流波动为附加前馈量的双环电压控制策略,转子侧变换器考虑定子磁链暂态的定子磁链定向控制策略.仿真结果表明了所提出的联合控制方案在电网故障发生和切除时能稳定控制直流链电压和转子电流,提高了DFIG风力发电系统电网故障下的不间断运行能力.     

双PWM控制交流励磁电源直流链电压的稳定控制策略

双脉宽调制(PWM)控制的交-直-交电压型变频器适于用做交流励磁发电机的励磁电源,但交流励磁发电机运行状态的改变会引起双PWM交-直-交变频器直流链电压的波动,不利于整个发电系统的稳定运行.文中结合交流励磁发电机的运行特点,深入分析了直流链电压波动的原因,提出了基于转子侧变换器瞬时功率反馈控制的双PWM控制策略.实验结果验证了所提出的改进控制策略的正确性,该方法可有效维持发电机运行状态突变时直流链电压的稳定,大大增强了发电机系统的动态响应能力和稳定性.     

两级三相并网逆变器直流链电压间接控制策略

提出一种可应用于新能源并网发电的两级三相并网逆变器直流链电压间接控制方法,即无直流链电压互感器的控制方法.该方法区别于传统的基于电压互感器直接测量并跟踪控制的方式,利用直流链电压与正弦脉宽调制(SPWM)信号幅值的对应关系,引入直流链电压间接调节参数,从而影响并间接控制直流链电压,不需要对直流链电压值进行直接检测.这种控制方法在不降低逆变器整体性能的基础上,取消了直流链电压互感器,减少了电磁干扰对采样系统的影响,不仅提高了系统的可靠性,而且降低了成本.基于MATLAB下的系统模型仿真证明了所述控制方法的正确性与可行性.     

变速恒频双馈风力发电功率控制技术研究

介绍了变速恒频双馈风力发电的基本原理与控制设计,建立包括风力机、双PWM功率变换器、双馈发电机在内的风力发电系统.着重以转子侧变换器为研究对象,分析了其实现最大风能追踪、有功功率、无功功率解耦的过程.并基于此过程推导数学关系式,建立功率外环、转子电流内环控制的定子磁链定向控制模型,并通过1.5MW双馈风力发电仿真模型验...     

双馈风力发电机组并网控制策略及性能分析

为了实现双馈风力发电机组无冲击电流并网,基于电网电压定向矢量控制技术,提出了一种考虑转子电流动态调节特性的双馈风力发电机组空载并网控制策略。基于Matlab/Simulink仿真平台,建立了双馈风力发电机系统及其并网控制的数学模型,并对不同初始运行转速的双馈风力发电机组的自动并网运行特性进行了仿真。仿真实验结果证明无论初始转速为同步转速,还是超、亚同步转速,利用提出的并网控制策略,双馈风力发电机组能很好快速地建立定子电压,并网过渡过程定子电流基本没有冲击。     

双馈风力发电机变换器的控制方法研究

本文主要研究了双馈感应电机(DFIG)的网侧和转子侧变换器的控制方法。双馈感应电机中转子侧变换器采用定子磁链定向矢量控制技术,实现了风能的最大跟踪以及有功功率和无功功率的解耦控制。网侧变换器采用电网电压定向矢量控制技术,控制了直流母线电压的恒定以及调节了网侧的功率因素。采用PSCAD/EMTDC电力系统仿真软件,构建了包括风速模型、风力机模型、变速恒频双馈电机、定子侧和转子侧变换器在内的双馈风力发电机仿真模型。仿真实验结果表明,所提方法是有效、合理的。     

基于三电平变换器励磁的双馈感应发电机低电压穿越性能研究

采用三电平拓扑结构变换器对高压大功率双馈感应发电机进行励磁,研究其低电压穿越性能。在电网电压跌落时,提出用于低电压状态下的基于比例电压的控制方案,同时控制电机侧变换器和网侧变换器。仿真结果表明,采用三电平拓扑结构变换器,可以对高压大功率的双馈感应发电机进行低电压穿越控制,而且提出的基于比例电压的控制策略可以避免变换器电流过流和饱和,同时又能快速向电网中注入无功功率,为电网快速恢复提供支撑。     

基于混合型算法的光伏发电系统低电压穿越控制策略

针对两级光伏发电系统在电网电压跌落时,易出现并网逆变器直流侧过电压和交流侧过电流的问题,提出一种基于混合型算法的光伏发电系统低电压穿越（low voltage ride through,LVRT）控制策略。首先,该策略通过模型电流预测控制,使逆变器并网电流在对称与不对称故障情况下均可快速跟随参考指令,且输出设定的对称电流,解决交流侧过电流问题。其次,基于并网点（point of common coupling,PCC）电压的跌落程度及自适应非最大功率跟踪（non maximum power point tracking,Non-MPPT）算法,调节前级Boost变换器占空比,进而降低光伏阵列输出功率,抑制故障过程中并网逆变器交、直两侧功率失衡而导致的直流侧母线过电压,并通过引入直流电压反馈项,消除不对称故障时直流电压二次谐波分量。最后,通过Matlab/Simulink仿真系统,验证所提控制算法的正确性与有效性。     

Grid integration improvement for single-phase inverters of small wind turbines under distorted voltage conditions

In this work, an enhanced control method for the grid-tied single-phase inverter in small wind turbines based on PMSG (permanent-magnet synchronous generator) under grid voltage distortion is introduced. Composite observers are designed for decomposing harmonic and fundamental components of the grid current and voltage accurately, which facilitate current control action and synchronize the inverter with the grid. Grid voltage phase angle is detected by an advanced PLL (phase-locked loop) scheme based on the grid voltage fundamental component. The inverter current is adjusted by multi-PR (proportional-resonant) controllers, where its harmonic components are regulated to zero resulting in a sinusoidal grid current. In this scheme, the DC-link voltage is maintained at constant by a DC boost converter, while generator output power is controlled by the grid-tied inverter. An MPPT (maximum power-point tracking) operation of wind turbine is obtained, with which generator speed is estimated from the input voltage and current of the DC boost converter, thus avoiding the use of an expensive and complex mechanical sensor. The presented method is proved through experimental investigation, where experimental results show that the THD (total harmonic distortion) of grid current is about 3% under 12.25% THD of the grid voltage.     

基于扩张状态观测器的混合式配电变压器直流母线电压控制

混合式配电变压器能够有效抑制电网谐波和稳定负载侧电压,在配电网末端具有重要意义.针对负载变化、电网电压波动或三相不平衡等情况下,混合式配电变压器直流母线电压不稳定导致的谐波补偿、维持负载电压稳定功能出现的问题,提出一种基于非线性扩张状态观测器的直流母线电压控制策略,将观测出的总扰动通过前馈的方式进行补偿,以提高直流母线电压的稳定性.同时,通过频域分析了所设计扩张状态观测器和电压控制器的稳定性.最后,在MATLAB/Simulink仿真与实验中,与比例-积分控制进行对比,证明了所设计控制器的响应速度更快,稳定性更好.