永磁同步风力发电系统滑模变结构矢量组合控制

针对永磁同步风力发电直驱系统应用,采用滑模观测无速度传感器控制算法观测角度和速度的无速度传感器方法,并提出速度采用滑模控制和电流采用非线性PI矢量控制的组合控制策略.仿真实验结果表明:在永磁同步风力发电机可能运行的速度范围内以及加入5％的建模误差时,该组合控制策略工程实现较简单,系统鲁棒性强,动态响应快,从而验证了所提组合控制策略的正确性和可行性.     

永磁同步风力发电机组的不对称故障穿越控制策略

永磁同步风力发电机组在不对称电网故障下运行,将导致并网电流不对称、畸变,直流母线电压上升并含有2倍工频纹波等问题.为了提高永磁同步风力发电机组在不对称电网故障下的穿越能力,提出一种PMSG机组的控制策略:在网侧换流器的控制中采用电网负序电压前馈的方法来消除并网电流负序分量;在机侧换流器的控制中提出了一种新的发电机电磁功率跟踪控制思想,使发电机的输出功率跟踪网侧换流器的输出功率,消除了不对称故障情况下直流母线电压的2倍工频纹波和限制直流侧电压上升,避免直流母线电压波动超出电容电压的额定值.1 MW机组的仿真结果表明,所提出的控制策略可实现不对称故障穿越,验证了所提出控制策略的有效性.     

基于模糊控制的永磁直驱风力发电机最大功率跟踪控制

针对永磁直驱风力发电机的输出功率难以稳定且快速地达到最大功率点的问题,提出了一种基于模糊控制的直驱式永磁同步风力发电机最大功率跟踪控制(maximum power point tracking,MPPT)策略。分析直驱式永磁同步发电机的工作特性和数学模型,进而阐述利用升压电路实现MPPT的原理与基础知识。以风电系统MPPT原理及模糊控制理论为基础,升压电路的本周期和上个周期占空比的差值、输出功率的差值作为模糊控制的输入,下个周期的升压电路占空比为输出。并根据所需预期控制效果推理模糊控制规则设计出一种适于永磁直驱风力发电机的模糊控制器,搭建包含MPPT的永磁直驱风力发电系统的Matlab/Simulink整体模型并仿真,结果证明该控制策略的可行性及优越性。     

不平衡电网电压下永磁风力发电机并网逆变器的新型直接功率控制策略

为了研究不平衡电网电压条件下永磁风力发电机系统增强运行能力的有效控制策略,提出了比例-谐振电流控制方案,并将该方案应用于并网逆变器的直接功率控制中,以实现直驱永磁风力发电系统无需正、负相序分解的统一控制.在PSCAD/EMTDC环境下建立基于背靠背IGBT变频器的1.5 MW永磁直驱风力发电系统仿真模型,仿真结果表明,在不平衡电网电压下,该系统能够实现最大风能跟踪,且新型的直接功率控制策略结构简单,能够实现单位功率因数控制,具有良好的动态性能,有效地抑制了直流母线电压的升高,增强不平衡电网电压故障下直驱永磁风力发电系统的不间断运行能力.     

直驱式永磁同步风力发电机不对称故障下的改进控制

在分析直驱式永磁同步风力发电机(permanent magnet synchronous generator,PMSG)全功率变换器功率特性基础上,推导了直流侧电压、并网电抗器功率及网侧输出功率之间的关系,提出了不对称故障下系统的改进控制策略,以实现该型机组的低电压穿越.该控制策略基于电网侧变换器、电机侧变换器功率平衡协调控制思想,将电网跌落信息反馈给电机侧变换器,实现两个变换器的协调控制;同时,在直流侧电压维持在安全范围内的前提下,采用弱控制,以一定的直流侧电压波动为代价,达到消除网侧有功功率2倍频波动的目的.仿真研究结果表明,基于功率平衡协调控制的改进控制策略可较好的实现直驱式永磁同步风力发电机的不对称故障穿越.     

基于RT-LAB永磁同步风力发电系统的实时仿真

为提高风力发电系统模拟的准确性和有效性,通过RT-LAB实时仿真器建立直驱式永磁同步风力发电机模型,包括风力机模块、最大风能捕获模块、功率跟踪模块、永磁同步发电机及背靠背PWM变频器主电路模块、SVPWM矢量控制模块等。采用机侧转子磁链定向控制与网侧直接功率控制,实现对发电机转子转速的跟踪和网侧并网的要求,分析风力机故障输出转矩急剧变化时对并网电流的影响。仿真实验表明:系统总超时数达到实时控制的要求,实验结果与理论分析一致,证明仿真系统的有效性。     

永磁同步风力发电机转矩动态滑模控制器设计

考虑到永磁同步风力发电机的多变量、非线性及强耦合等特性,以及发电机的参数变化会对矢量控制性能产生影响,设计了针对风电应用的永磁同步风力发电机转矩动态滑模控制器。该一阶动态滑模控制器将常规变结构控制中的切换函数通过微分环节构成新的切换函数,有效降低了抖振。仿真验证表明,功率外环采用动态滑模控制器的永磁同步发电机矢量控制系统能够精确跟踪有功功率给定,并具有对电机参数及扰动不灵敏、鲁棒性好的优点。     

基于模糊算法的风力发电机MPPT控制

针对直驱式或半直驱式永磁式风力发电机控制系统,在风轮气动特性理论基础上,结合现有最大功率曲线控制方法,采用改进型模糊控制方法,实现风力发电机的最大功率跟踪(MPPT).不依赖于系统的数学模型,对外界电网参数和传感器信号等环境因素影响和系统干扰具有良好鲁棒性.所提出的方案对于其它类型风力发电系统也具有良好的借鉴作用,具有一定的推广和应用价值.     

兆瓦级永磁直驱风力发电机瞬态场分析

永磁直驱风力发电机是风力发电的中核心装备,其设计分析具有重要意义.分析了永磁同步电动机转子磁极结构和永磁材料性能,利用Ansoft软件对兆瓦级永磁直驱风力发电机进行瞬态场电磁分析.得到了空载、负载运行时永磁直驱风力发电机磁场分布.为永磁直驱风力发电机的设计提供有效参考.     

直驱永磁风力发电机最大功率跟踪的鲁棒控制

针对直驱永磁同步风力发电系统,考虑实际中存在的系统参数不确定性和外界干扰,研究了直驱永磁同步风力发电机最大功率跟踪控制问题。利用转子磁场定向矢量变换技术和鲁棒backstepping非线性控制技术及干扰抑制技术设计了一种鲁棒轨迹跟踪控制器,通过控制定子电流的转矩分量调节风电机转速,实现系统最大风能捕获和稳定运行。理论分析和与其他控制器的仿真比较结果均表明,所设计的控制器可以保证额定风速下系统参数存在不确定性和外部干扰时,风力发电系统仍能够实现安全可靠地最大获取风能的运行。     

开关磁阻起动／发电机控制方法研究

根据磁阻效应产生电磁转矩的机理,提出开关磁阻起动／发电机相电流斩波和角度位置控制方法,通过调节相电流斩波限及关断延时、相绕组开通励磁开关断续流相对位置,就可控制起动转矩和发电电压,不同控制参数的数值仿真分析和样机实测表明：对于低速起动状态,相电流斩波限配合固定关断延时可实现有效的恒转矩起努控制;对于高速起动状态,相电流斩波限配合固定关断延时可实现有效的恒转矩起努控制;对于调整起努状态,调节相绕组开通及关断位置角可可实现恒功率起动控制;对于发电状态,依据原动机转速和负载变化的具体情况,同时或单独调节相电流斩波限及相绕组开通、关断的位置角,可有效提高发电机稳态发电品质和动态瞬变特性。     

基于超级电容的永磁同步风力发电机不对称故障穿越方法

风电系统与电网之间的相互影响越来越大,需要并网风电机组具有故障穿越能力来保证电网安全运行。为了提高永磁同步风力发电机组(PMSG)在不对称电网故障下的穿越能力,提出了一种基于超级电容储能的PMSG风电机组的故障穿越方法。该方法采用双向直流变换器将超级电容器组连接在交直交变流器的直流母线上,通过对超级电容的吞吐功率进行控制,限制了故障情况下交直交变流器直流侧电压上升,并降低了不对称故障引起的直流母线电压2倍工频纹波。同时在网侧换流器的控制中采用电网负序电压前馈的方法,消除并网电流负序分量。结合低电压穿越标准,对超级电容的容量选取进行了讨论,并建立了超级电容器及其功率变换电路的数学模型,设计了超级电容储能系统的控制器。采用Matlab软件,对1 MW机组的仿真结果表明,所提出的不对称故障穿越方法,可同时减小并网电流负序分量和直流母线电压的2倍工频纹波,提高了机组不对称故障穿越能力,验证了文中提出的故障穿越策略的有效性。     

自抗扰控制器在柴油发电机控制系统中的应用

针对国内柴油发电机组自动化控制的现状与要求,提出基于TMS320F2812为核心器件的系统设计方案.通过F2812内置的模数转换模块采集柴油发电机的各输入模拟量进行分析处理,实现其运行状态监测和控制.对柴油发电机调速系统进行了研究,在速度控制器中引入了自抗扰PID控制方法.仿真结果表明,该控制系统结构紧凑、运行可靠,动态特性较好,有较高的精度,可广泛应用于柴油发电机控制系统.     

含风电的电力系统动态频率分析

研究了风电接入某实际电力系统对系统动态频率产生的影响。通过建立直驱式永磁同步风电机组动态模型和含风电的实际电力系统模型,对含风电的电力系统动态频率进行了仿真分析。研究了风速扰动对系统动态频率的影响、风电渗透率上升对系统频率调节能力的影响以及风机脱网故障对系统动态频率的影响。在风机增加了基于虚拟惯性的频率控制系统,研究了具有调频系统的风电机组对系统动态频率的影响。研究结果表明大规模风电场的风速扰动将导致系统频率出现显著波动;随着系统风电渗透率的增加,系统的调频能力将明显下降;风电场在故障下的风机脱网事故将对系统动态频率造成严重影响。增加频率控制系统使风电机组具备了一定的调频能力,有效地抑制了扰动情况下的系统频率波动。     

双馈发电机应对电网低次谐波的直接谐振控制

为解决双馈发电机因电网低次谐波引起定子、转子电流和电磁转矩中含有谐波分量,导致双馈发电机输出电能质量降低和不能稳定运行的问题,提出了定子电流直接谐振控制方案。首先分析电网低次谐波对双馈发电机的影响;然后提出了基于谐振控制器的定子电流直接谐振控制方案;最后进行仿真研究。仿真研究表明,定子电流直接谐振控制方案可有效消除定子、转子电流和电磁转矩中的低次谐波分量,验证了控制方案的正确性和有效性,为工程实际应用提供参考。     

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.     

200MW乏气送粉机组主蒸汽温度控制优化方案

本文在常规火电厂主蒸汽温度自动控制方案的基础上，对200MW乏气送粉机组的特性进行了分析，结合锅炉主要参数与主蒸汽温度自动控制的相互关系，以及相关的工艺要求，提出了一种新的优化方案.     

基于励磁电流环的功率因数控制策略研究

本文分析了单闭环控制的同步发电机励磁系统的特点,指出了其存在的问题.以提高励磁系统动静态性能指标为原则,提出了基于励磁电流环的功率因数控制策略,并对其动静态性能进行了分析,理论分析及实际运行结果均验证了该方案的正确性.     

大型电站分散控制系统人机界面的设计与实现

设计2台1 000 MW超超临界发电机组中央控制室和基于maxDNA控制系统的人机界面.中央控制室包含6个功能分区,基于maxDNA控制系统的人机界面包含标示区、控制区、输入输出区、信息区,并首次应用于1 000 MW发电机组.结果表明:设计的中央控制室和人机界面遵循了机组运营要求、岗位功能分区、人机工程要求、高安全等级的原则,系统运行至今效果良好,并应用于国内6家电厂.