交流励磁变速恒频风力发电系统矢量控制研究

基于双馈风力发电机的数学模型和瞬时无功理论,研究了转子侧变换器和网侧变换器的矢量控制策略,提出了双馈风力发电系统从空气动力学系统、机电系统、励磁控制系统完整的模型,以研究系统的暂态特性.以Matlab/Simulink为平台对系统的运行特性进行仿真.仿真结果表明,该控制策略满足变速恒频风力发电系统的要求,可实现最大风能跟踪控制和有功无功功率的独立解耦控制,并可改善系统的低电压穿越能力,实现不脱网运行.     

基于S函数的并网型交流励磁双馈电机风力发电系统研究

介绍了交流励磁变速恒频双馈电机的运行原理,推导了双馈电机在发电机惯例下的数学模型,采用S函数实现了双馈电机动态系统的状态方程数学描述,并使其和Simulink解法器进行交互.变速恒频双馈电机风力发电是一个受并网前后发电机运行状况影响的暂态过程,利用S函数编写双馈电机的仿真程序,建立了空载运行和发电运行的变速恒频双馈电机风力发电子系统模型,在仿真过程中可对双馈电机进行精确控制,然后对其进行了系统整合,最后对系统在不同工况下的响应特性进行了仿真研究.变速恒频双馈电机风力发电系统的仿真与理论分析高度一致,同时,仿真结果验证了系统对转速突变和电网电压跌落工况的有效性.     

无刷双馈风力发电系统双空间矢量调制矩阵变换器励磁控制

矩阵变换器具有低频性能好、功率因数可调节、四象限运行等特点,以矩阵变换器为无刷双馈风力发电机的励磁控制器,可建立交流励磁变速恒频风力发电系统。采用双空间间接矢量控制策略控制矩阵变换器输出电流的幅值、频率、相位,从而调节发电机控制绕组电流的幅值、频率、相位,实现无刷双馈风力发电系统的变速恒频运行及功率因数控制。采用C语言编写数字信号处理器控制系统程序,实现双空间间接矢量调制策略,复杂可编程逻辑器件实现四步换流和产生双向开关矩阵控制信号。通过实际风力发电机组平台进行了相关试验,结果验证了控制方案的有效性。     

基于PSCAD的双馈感应发电机矢量控制研究

在各种风力发电系统方案中,双馈感应电机（DFIG）变速恒频风力发电系统以其独特的优点逐渐成为当今风力发电的主流。在分析双馈电机的数学模型及原理的基础上,建立了基于定子磁链定向矢量控制的双馈感应电机风力发电系统模型。运用目前国外广泛应用的电力系统计算机辅助设计软件PSCAD/EMTDC对该系统进行仿真研究,并分析风力发电机运行时的动态性能。仿真结果表明,该控制方式实现了定子端口有功功率和无功功率的解耦控制,具有良好的控制效果。     

交流励磁变速恒频风力发电系统并网控制技术研究

通过分析交流励磁变速恒频风力发电系统的运行原理,将定子磁链定向控制技术引入并网控制中来,提出了交流励磁发电机的双闭环并网控制策略。采用分开建模、分时仿真的思路,以Matlab／Simulink为工具,建立了完整系统的仿真模型,进行了发电机的并网调节、过渡过程和最大风能追踪控制的仿真研究。仿真结果验证了所提策略的正确性。     

TSMC励磁的双馈风力发电系统研究

将双级矩阵变换器(TSMC)应用于变速恒频(VSCF)风力发电系统。该系统采用TSMC作为双馈发电机的交流励磁电源,利用定子磁场定向的矢量变换控制实现发电系统有功功率和无功功率的独立调节;并采用最大风能捕捉策略,实现不同风速下跟踪最大风能曲线,实现风能的有效利用。仿真结果表明该系统具有良好的稳、动态变速恒频运行特性,输出可以实现有功、无功功率的独立调节,且输出电能质量高。验证了所提控制方案的正确性和有效性。     

交流励磁变速恒频风力发电机并网同期控制

探讨了交流励磁变速恒频风力发电机组同期控制并网过程运行原理,研究了基于定子磁链定向矢量控制技术的发电机并网控制策略,建立了交流励磁变速恒频发电机并网过程的仿真模型,验证了并网控制策略的有效性于可行性.     

交流励磁发电机定子磁场定向的矢量控制研究

论述了交流励磁发电机基于定子磁场定向的控制原理,推导了发电机有功功率、无功功率与转子励磁电流的关系,搭建了交流励磁发电机双闭环控制模型,讨论了定子磁链幅值和位置的确定,进行了采用PID调节器双闭环控制的仿真研究,结果表明定子磁场定向的矢量控制原理能够实现对交流励磁发电机有功和无功功率的快速、解耦控制。     

风力发电系统有功功率模糊控制器的设计

将模糊控制用于风力发电系统,根据双馈风力发电机矢量控制特点,得出有功、无功功率解耦控制的励磁控制系统。在有功功率控制环节中采用模糊控制器,以转速偏差、转速偏差变化率作为输入量,转子电流分量作为输出量,合理选取论域及语言变量值、确定模糊控制规则、进行模糊推理计算,得到模糊控制器输出精确值。在MATLAB环境下,对风力发电系统不同运行状态进行了仿真,结果表明了控制方法的正确性。     

双馈风力发电机励磁系统的研究与设计

在分析现有变速恒频双馈风力发电励磁控制系统的基础上,提出了一种基于单神经元自适应PID算法的双馈励磁控制方案,可根据风速的变化调节双馈发电机的励磁,使发电机输出恒定.在额定风速以下,获得最大风能利用系数:在额定风速以上,保证发电机输出功率恒定.该控制方案简化了系统硬件结构,提高了系统稳定性和抗干扰能力,并具有扩展性强的...     

基于逆系统内模算法的交流励磁发电机

在建立交流励磁发电机空间状态方程的基础上,运用逆系统方法将交流励磁发电机精确线性化成有功功率和无功功率两个一阶线性子系统,并运用内模控制算法对其进行优化以提高系统的稳定性。提出了交流励磁发电机的基于逆系统内模控制策略,并进行了仿真实验。仿真结果表明,该方法能够实现对发电输出功率的解耦控制,并具有更高的控制精确度和稳定性。     

小型风力发电机组优化控制策略与实验研究

提出一种小型风力发电机组功率的优化控制策略.根据选定的300 W/24 V永磁发电机,使用Wilson叶片设计计算模型,应用MATLAB语言设计了300 W风机叶片;并针对现有风机控制系统中将控制器的设计与叶片、电机的匹配特性彼此孤立、分离的现象,设计出与风力发电机的电机、叶片相互匹配的控制器.在风洞试验中测试了样机在8、10 、12 、15 m/s等风速一定条件下,功率随系统电压的变化规律,当降低系统电压时,风机输出功率会一直下降,在此过程中并没有出现功率增加的现象,也就充分证明了工作在峰前区域的风力发电机,当风速大于额定风速时,控制系统可以通过减小接入系统的负载电阻值来控制其功率.这对研究小型风力发电系统的可控性、可靠性和耐久性有一定的指导意义和实用价值.     

风气互补发电系统与电力系统相互影响的研究

为研究风气互补发电系统对电网的影响,首先搭建了由风电机组、燃气轮机、电网线路、静止无功补偿器、电力系统稳定器和大型水力发电机组成的仿真系统,并对该系统的负载侧和电网线路中部节点进行了稳定性分析。仿真结果表明,电网在加载了风气互补系统后运行能保持稳定,并能在发生短时故障后恢复到原来状态。该文为进一步研究风气互补系统与电网的相互影响提供了良好的模型基础。     

Dynamics and stability of a hybrid wind-diesel power system

Dynamic system analysis is carried out on an isolated electric power system consisting of a wind turbine generator (WTG) and a diesel engine generator (DG). The 150 kW wind turbine generator is operated in parallel with the diesel generator to serve an average load of 350 kW. A comprehensive digital computer model of a hybrid wind-diesel power generation system, including the diesel and wind power dynamics for stability evaluation, is developed. The dynamic performance of the power system and its control logic are studied, using the time domain solution approach. A systematic method of choosing the gain parameter of the wind turbine generator pitch control by the second method of Lyapunov that guarantees stability is presented. The response of the power system with the optimal gain setting to the random load changes has been studied. Analysis of stability has further been explored using the eigenvalue sensitivity technique.     

基于MATLAB的并网风电场动态仿真

以并网型风电场为研究对象,建立了异步风力发电系统的动态数学模型,包括风速、风力机、异步发电机以及补偿电容器4部分,其中异步发电机采用三阶模型.利用MATLAB/Simulink建立了仿真系统模型,详细论述了仿真的方法和过程,并对风电场接入电力系统进行了动态稳定分析,验证了采用S函数和Simulink相结合的方法可以有效进行电力系统的分析与计算.同时对如何提高风电系统短路故障后的动态稳定性进行了研究,提出了采用x/r较小的联络线或适当提高电容器的补偿量都有助于提高短路故障后风电系统稳定性的改善措施.     

PSAT应用于风电系统暂态稳定性研究

  目的  为了研究各风电系统的暂态稳定特性及各风电机组的低电压穿越能力,同时讨论无功补偿容量的加入对各风电系统稳定性的影响。  方法  在PSAT平台上建立了风速、换流器和风力发电机的数学模型,并利用三机九节点包含风力机组的电力系统网络模型,在三相短路故障情况下用时域仿真法对这个网络进行了仿真。  结果  获得了直驱风电系统、双馈风电系统、恒速恒频风电系统在不同母线短路故障持续时间下的电压曲线或功角曲线。  结论  得出了不同机组类型,不同扰动类型,以及不同持续时间下,各风电系统稳定性不同的结论。     

随机风速下风力发电机传动系统动态外载荷计算

通过建立实际风场的随机风速模型、风轮气动性能模型、传动链模型、发电机模型,获得了风力发电机整机的动力学分析模型。根据变速风力发电机的控制策略,计算了随机风速和发电机负载条件下传动系统的动态外载荷,并比较了采用刚性、柔性传动链模型对传动系统动态外载荷的影响,为进一步研究风力发电机齿轮传动系统的动态特性及可靠性奠定了基础。     

Study on synchronization phenomena of fixed speed wind turbines with an induction generator in a wind farm

Synchronization of rotor angles of fixed speed wind energy converters with an induction generator has been reported in several wind farms. In terms of impacts on a power system, the synchronization could worsen the voltage flicker problems. Although many articles have examined this synchronization, there remains considerable room in the physical interpretation of the phenomena. This article discusses the physical context of the synchronization phenomena of wind turbines in a wind farm. After analysing interaction among electric power output, voltage, generator slip and rotor angle, differential equations describing the phenomena are presented. The synchronization phenomena are examined through a study on equilibria of the equations and their stability. Fundamental characteristics of the phenomena such as pull‐in force, speed of synchronization and the impact of discrepancies among generator characteristics are discussed for two‐ and three‐machine systems. The results show that synchronization tends to occur in wind energy converters with large 3p components and a low power factor, which are interconnected into a grid with large short‐circuit impedance of high X/R ratio. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.