典型电网故障下双馈风力发电系统仿真与分析

基于双PWM变频器,建立了双馈风力发电系统的数学模型,给出了转子侧变频器和网侧变频器的电压前馈控制策略,实现了双馈发电机的解耦控制和并网.利用MATLAB SIMULINK建立了仿真模型并对双馈风力发电系统在网侧单相接地、相间短路、电压跌落、电压不平衡等典型故障下进行了仿真.仿真结果验证了该模型的合理性及控制策略的正确...     

不平衡电压下双馈发电机陷波滤波改进型矢量控制

通过建立双馈风力发电机在电网电压不平衡条件下的数学模型,对电压不平衡时双馈电机的功率、转子及网侧变频器电流瞬时值进行了分析,得出发电机在不平衡电压下定、转子及网侧电流会出现脉动,且风力发电机电流谐波分量较大,传统的矢量控制方法无法有效地抑制这些脉动和谐波.在风力发电机普遍不具备负序控制能力的前提下,提出了陷波滤波改进型矢量控制策略,并进行了仿真验证.结果表明,该陷波滤波改进型矢量控制策略能有效抑制电网电压不平衡引起的直流母线电压与转子电流的脉动,且有效降低了双馈风力发电机在不平衡电压下的谐波含量,提高了双馈风力机在系统电压不平衡时的稳定运行能力.     

基于定子磁链的双馈风力发电系统矩阵变换器调制策略

将矩阵变换器的输入和输出变量映射到双馈风力发电系统定子磁链定向的dq坐标系,提出双馈风力发电系统定子磁链定向的调制策略,得到零序分量传递方式的结论;明确调节过程的物理意义,简化各开关占空比的计算过程,在保证输入功率因数可调的情况下,实现双馈风力发电系统有功、无功解耦控制,抑制输出电压、电流的谐波分量.并在一台矩阵变换器励磁的4极双馈风力发电系统应用上述调制策略.结果表明：该调制算法具有良好的动态性能,能有效改善风力发电系统输出电能质量,减少对电网的谐波污染,具有工程实用价值.     

变速恒频双馈风力发电系统的速度模式控制

基于变速恒频双馈风力发电系统能实现最大风能追踪,首先建立了双馈感应发电机的三阶数学模型,在基于定子磁链定向的转子励磁控制策略基础上,提出在最大风能追踪的过程中,采用速度模式控制的系统动态特性优于采用电流模式控制的动态特性,并给出了状态空间解释.最后给出了仿真波形,仿真结果验证了分析的正确性.     

电网电压不平衡时双馈感应发电机的运行特性

分析了电网电压不平衡理论,建立了电网电压不平衡时双馈感应发电机在正、负序参考坐标系下的数学模型,在此基础上,推导出了电网电压不平衡时双馈电机输出功率、电磁转矩以及网侧变频器电压和电流方程,研究了电网电压不平衡时双馈感应发电机的运行特性.研究表明,当电网电压存在负序分量时会导致双馈电机的电磁转矩存在2倍频波动,定子输出有功功率中有偶数次频率的波动,交直交变频器的网侧变频器的交流侧产生奇数次谐波,而直流侧电容电压产生偶数次纹波分量.仿真结果证明了理论分析的正确性.     

基于双派克变换的新型三相锁相环技术

针对电网电压不平衡故障时,三相锁相环输出存在二倍频谐波扰动问题,提出了一种基于双派克变换的新型锁相环.对电压信号分别进行正序派克变换和负序派克变换,并将负序派克变换中的直流量乘以变换矩阵,通过交叉解耦可消除正序派克变换中的二倍频分量,有效提取了基波正序直流分量,可实现电网电压不平衡条件下的相位和频率准确跟踪.在Matlab/Simulink环境中建立了仿真模型,分析了锁相环在电网不平衡下的稳态响应.结果表明,本文提出的锁相环较传统的锁相环而言,在电网故障下更能精确检测电压相位和频率信息.     

双馈风电场的弱馈性及风电接入对突变量保护元件的影响

风电场的装机容量越来越大,但相对于电网系统而言,风电场具有明显的弱馈性能.考虑有撬棒电路投入的双馈风电场,对风电场侧故障期间的序阻抗进行了分析,说明了双馈风电场正负序等值阻抗近似相等的假设不成立,并指出风电场的接入对利用保护背侧系统正负序阻抗近似相等原理的突变量选相及方向元件将会产生影响.最后,利用Matlab/Simulink软件建立了仿真模型,分析了故障期间序阻抗的特性,从序阻抗的角度验证了其对突变量保护元件的影响.     

电网不平衡下模块化多电平整流器控制策略

为解决目前电网不平衡下模块化多电平整流器存在负序电流以及电压二次谐波影响系统稳定性的问题,在传统单一正序电流内环控制方法存在有功功率扰动大、整流器直流侧电压存在二次谐波问题的基础上,提出了一种基于信号延时法和双电流内环控制结合的控制策略。该策略以电流指令算法为基础,对电流的正、负序分量进行分离并计算,采用PI调节器,实现对正、负序电流的无静差控制,也可以有效降低有功功率p(ωt)的扰动,有效抑制整流器直流侧电压的二次谐波。仿真实验结果表明,该控制策略具有较好的抑制效果。     

基于改进型P/Q控制的多源微电网功率脉动抑制

针对微电网三相不对称负载引起的功率脉动严重影响供电质量的问题,提出基于正负序信号解耦的改进型P/Q控制策略.利用叠加原理将并网点采集的实时信号分解,提取出各自独立、三相平衡的正负序分量,设计陷波器实现正负序分量的解耦控制,通过抑制负序电流分量降低功率脉动.仿真结果证明:提出的控制策略能够准确地对脉动电流正负序分量进行解耦控制,在保证正序分量有效输出的同时,将负序分量降到最低,改进后功率脉动降低了50%.     

双馈型风力发电机有功无功解耦控制仿真

根据变速恒频双馈风力发电理论,设计了一套基于DSP的双PWM风力发电实验系统.该实验系统采用双DSP控制核,保证了风力发电控制系统的快速性.基于双馈发电机数学模型和定子磁场定向的矢量控制,建立了有功功率、无功功率解耦的控制策略和Matlab/Simulink仿真模型.实验结果表明：该控制系统能有效地实现双馈发电机有功、无功功率的解耦,为大型变速恒频双馈风力发电机组励磁变频器提供了理论基础.     

电网不平衡下基于SOGI的MMC环流抑制策略

模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）的设计和分析通常是在电网平衡下进行,但在实际运行中交流电网是不平衡。电网不平衡将导致MMC桥臂环流的直流分量不再相等,含有2倍频的正序、负序和零序分量,使系统损耗增加,影响系统性能。首先,本文根据MMC的数学模型和相单元的瞬时功率分析环流的产生机理,得到电网不平衡时环流各分量的等效电路。然后,提出一种电网不平衡下基于二阶广义积分器（second order generalized integrator,SOGI）的环流抑制策略,该策略将三相环流中2次谐波分量与不相等的直流分量分离后单独抑制,采用比例积分（proportional integral,PI）控制经SOGI提取桥臂环流的正序、负序2倍频分量,采用准比例谐振（proportional resonant,PR）控制环流的零序2倍频分量。最后,在PSCAD/EMTDC平台中搭建217电平的MMC系统模型,将本文所提环流抑制策略与传统环流抑制策略、采用准比例谐振器控制环流抑制策略和采用比例积分谐振（proportional integral resonant,PIR）控制环流抑制策略进行仿真实验对比。实验结果表明：在单相非金属接地故障时,与其他3种环流抑制策略作对比,本文策略能将环流的2倍频分量抑制到0.000 6 kA,将谐波畸变率降低到0.03%,表明所提策略的优越性;同时在两相非金属接地故障时,本文策略能将环流的2倍频分量抑制到0.003 9 kA,谐波畸变率降低到0.22%。仿真实验结果验证了本文方法的有效性。     

无刷双馈变速恒频风力发电机控制技术

根据无刷双馈电机的结构和基本工作原理,建立无刷双馈变速恒频风力发电机(BDFM)在双同步d-q坐标系下数学模型.采用转子磁场定向控制策略,进一步简化BDFM数学模型,给出控制方程,简化了控制环节,增强了控制系统可靠性、准确性、灵活性.仿真结果证明了控制方法的正确性和可行性.     

电网电压不平衡下的D-PMSWG系统MPC-VSG时域优化控制

当电网电压不平衡时,传统的VSG恒定有功以及恒定无功控制策略,在电网电压跌落和恢复期间频率响应和暂态稳定性欠佳。为解决这一问题,提出了一种电网电压不平衡下的直驱永磁同步风力发电（D-PMSWG）系统MPC-VSG时域优化控制策略。该策略将不平衡电网电压下的虚拟同步机控制（VSG）与模型预测控制（MPC）相结合,并对VSG转子运动方程的转子角频率与转矩建立了MPC预测模型,通过优化预测时域,调整了频率环节、阻尼环节和反馈控制惯量环节系数,得到了最优预测时域输出向量以及下一时刻的控制输入向量。与传统方法相比,所提出的方法在电压跌落、电压恢复瞬间的频率响应,以及功率的暂态特性,都得到了良好的改善。最后,在Matlab/Simulink中验证了不同控制目标下该控制策略的正确性和有效性。     

变速恒频双馈风力发电机的矢量控制研究

变速恒频风力发电已成为并网风电机组发展的趋势.分析了变速恒频双馈发电机组的结构,研究了能实现最大风能捕获和有功、无功功率解耦控制的双馈发电机的定子磁链定向矢量控制策略,并通过仿真验证了该控制策略的正确性、可行性,为后续的研究工作奠定了基础.     

基于SOGI和级联DSC的正负序分量分离及其在不平衡PWM整流器中的应用

二阶广义积分器(SOGI)和级联延迟信号消除(DSC)都可用于正负序分量分离,但都有各自的缺点。为了从不平衡电网中提取电网的正序和负序基波分量,提出了消除高次谐波的SOGI和消除特定频率的DSC消谐策略。仿真结果表明,无论是在电网电压失真,还是发生对称故障和不对称故障的情况下,该方法都可以快速、准确地分离电网的正负序基波分量,并且还可用于不平衡脉冲宽度调制整流器的控制。     

无刷双馈发电机的一种标量控制方法

随着无刷双馈电机（BDFM）t~论的日趋成熟,该类电机在风力发电等工业应用场合越来越体现出广泛的前景。分析了无刷双馈电机工作原理以及无刷双馈变速恒频发电系统的实现。依据BDFM在d-q坐标系的动态数学模型,提出变速恒频运行条件下独立发电的标量控制策略。最后搭建Matlab／Simulink模型进行仿真验证了该策略的可行性,并提出了一些提高系统动态响应的方法。     

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。     

A novel digital control strategy of three-phase shunt active power filter under non-ideal mains voltages

A novel control strategy for three-phase shunt active power filter (SAPF) was proposed to improve its performance under non-ideal mains voltages. The approach was inspired by our finding that the classic instantaneous reactive power theory based algorithm was unsatisfactory in terms of isolating positive sequence fundamental active components exactly under non-ideal mains voltages. So, a modified i _p -i _q reference current calculation method was presented. With usage of the new method, not only the positive sequence but also the fundamental active current components can be accurately isolated from load current. A deadbeat closed-loop control model is built in order to eliminate both delay error and tracking error between reference voltages and compensation voltages under unbalanced and distorted mains voltages. Computer simulation results show that the proposed strategy is effective with better tracking ability and lower total harmonic distortion (THD). The strategy is also applied to a 10 kV substation with a local electrolysis manganese plant injecting a large amount of harmonics into the power system, and is proved to be more practical and efficient.     

基于最大功率追踪的双馈风力发电机直接转矩控制

根据风力涡轮机的工作原理及风电控制系统的特点,构建了以双馈感应电机为对象的变速恒频风力发电系统,为克服大风扰动对风电机组有功功率的影响,提出了采用融合最大功率追踪算法和直接转矩控制算法的控制策略,以提高功率控制的平稳性.以某风场1.5 MW双馈式风力发电机为参照,搭建机组的Matlab仿真模型,对不同风速扰动下的机组功率控制进行仿真,仿真结果验证了控制策略的可行性和有效性.