基于风网瓦补风电优先的共直流母线抽油机群控系统的研究

针对普通抽油机变频器在整流环节采用不控整流方式、无法利用“倒发电”电能,对于丛式井采用公共直流母线技术,同时采用风力发电机作为网电的补充,研制了一种基于风网互补的共直流母线抽油机群控系统。在风力发电机整流器输出采用升压式DC／DC变换器。保证优先利用风能。采用霍尔传感器检测网侧电压及风力机输出电压。采用DSPTMS320F28335作为控制器,输出PWM信号控制升压式DC／DC变换器输出电压,现场应用结果证实了该系统的实用性。     

SMES提高DFIG低电压穿越能力策略研究

针对双馈型风力发电机组变流器直流母线过电压导致风机脱网问题,应用超导储能系统(SMES)的稳压结构并联于直流母线电容,在发生低电压故障时投入SMES,通过控制SMES快速吞吐电能达到稳定直流母线电容电压的目的,解决直流母线过电压问题;再者由于投入SMES稳定了直流母线电容电压,机侧变流器输出的有功量不再影响直流母线电容电压,就此提出投入SMES的双馈型风力发电机(DFIG)机侧变流器无功功率优先输出控制策略。在低电压故障结束后,网侧变流器通过控制有功功率输出量使SMES恢复到低电压故障前的存储电能初始值,提出网侧变流器平衡SMES电能的控制策略。     

永磁风力发电机直流并联及直流升压的仿真研究

针对分散式小型风力发电场,实现永磁风电机组直流并联,提出了永磁风力发电机PWM整流器直流侧并联的结构。为了能使小型风电场,就近接入大型风电场或者并入电网时,降低传输过程中输电损耗的目的,采用了DCDC升压组将直流母线电压升高的拓扑结构。为能够有效地实现发电机的并、切网,设计了对发电机输出电压瞬时采样,来判断发电机整流器侧是否连接到直流母线的断路器模型。基于Matlab/Simulink仿真平台搭建了含3台永磁风力发电机、整流器、断路器和DC-DC升压组的仿真模型,对永磁风力发电机在不同风速下的直流并联与升压进行了仿真分析。仿真结果表明,在理想状态下,该模型可实现不同风速下风力发电机的直流并联与升压。     

基于改进的RMC-分散式小型风电场并网仿真研究

针对分散式小型风力发电场,提出了一种改进的RMC(Reduced matrix converter)结构。其特点为:永磁直驱风力发电机之间进行直流并联,母线电压经过含高频变压器的DC-DC结构进行升压。采用直流并联,减少了风力发电的随机性和波动性,对电网电压、频率的影响较小;而DC-DC升压结构代替换流站,较适用于分散式小型风力场。为有效实现发电机的切、并网,设计了对发电机输出电压瞬时采样,来判断发电机整流器侧是否连接到直流母线的断路器模型。基于Matlab/Simulink仿真平台搭建了一组永磁直驱风力发电机、PWM整流器、断路器及含高频变压器的DC-DC仿真模型,并进行了1或2台发电机在母线已并有2、5或8台发电机的情况下切、并直流母线与升压的仿真分析。结果表明,在理想状态下,该模型可以实现1或2台的风力发电机切、并直流母线与升压,且7台运行时效果较好。     

太阳能辅助驱动低成本电气传动研究

针对抽油机、潜水泵等野外长期稳定运行,耗能较高的工程状况,提出了利用丰富的太阳能光伏发电辅助电网驱动的低成本电气传动方案.该方案将太阳能发电直流输出、公共电网整流输出在逆变器的直流母线DC侧汇合,采用单台逆变器变频调速驱动电机负载.系统结构简单、成本低,最大限度利用太阳能达到节能之目的.     

直流母线电压控制实现并网与最大风能跟踪

针对永磁同步风力发电机加不控AC／DC和可控DC／AC结构，提出采用直流母线电压控制同时实现并网与最大风能跟踪。分析了可控DC／AC通过功率解耦控制直流母线电压的原理。提出采用可控DC／AC对直流电容充电的直接并网方法，并详细讨论了充电电流和限流电阻的取值范围。分析了直流母线电压与发电机转速之间的关系，提出采用直流电压变步长扰动代替转速定步长扰动实现最大风能跟踪，进一步提出采用功率变化量平方的比例值作为扰动值。详细的仿真验证了文中提出的控制策略简单、可行，适用于并网型永磁同步风力发电机。     

离网型永磁风力发电机级联整流装置研究

随着社会的发展,用电设备不断增加,在一些偏远地区,原有的离网型风力发电系统亟需扩容.提出了一种新型的离网型永磁风力发电机级联整流装置,该装置采用共直流母线技术,可实现2台发电机同时并网运行,增加了系统容量.此外,该装置还可实现多机运行下的最大风能捕获,同时可使功率开关器件占空比运行于合理范围内,改善系统性能.仿真结果证明了该装置及控制策略的正确性和有效性.     

双PMW直驱同步风力发电的低电压穿越控制

通过对兆瓦级双PMW直驱式永磁同步风力发电机(PMSG)系统低电压穿越能力的研究,本文提出了一种改进的功率变换控制方法来抑制过高的直流母线动态电压.与传统控制方法相比,该方法中机侧整流器采用电流内环、直流母线电压外环的双闭环控制结构,同时网侧逆变器采用电网电流为内环、发电机转速为外环的双闭环控制结构,保证系统输出最佳能...     

虚拟直流发电机励磁补偿控制策略

虚拟直流发电机(VDCG)功率协调控制策略将直流电机算法嵌入到DC/DC变换器控制回路中,使其模拟直流发电机运行特性,提升直流微网直流母线电压的动态稳定性。该控制通过功率分配环实现不同容量储能装置间的功率协调分配,但已有的VDCG功率协调控制策略均采用固定励磁磁通作为虚拟电机励磁系数,当再生能源输出功率发生波动或负载发生投切时,直流母线电压会产生稳态电压偏移。为消除母线电压偏移,在详细分析VDCG功率协调控制工作机理的基础上,提出虚拟直流发电机励磁补偿控制策略,通过实时补偿VDCG励磁,消除母线电压偏移,稳定直流母线电压。构建储能装置双机并联光储直流微网仿真及实验平台,分别在再生能源功率波动和负载投切情况下对传统固定励磁磁通功率协调VDCG控制及所提VDCG励磁补偿控制策略进行对比仿真及实验验证,证明所提控制策略的正确性。     

风力发电并网控制系统的实验研究

风能是清洁的可再生能源,风力发电是新能源中技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式.介绍了一种利用永磁同步发电机获得风能,并通过AC/DC/AC方式将电能输入电网的小容量风力发电并网模式.根据这种风力发电并网模式搭建的实验平台通过整流、直流斩波升压和逆变3部分将风力发电机输出的电能送入三相电网.该实验平台以永磁同步发电机的输出为模型,对并网电压、电流的谐波、相位、功率因数等参数进行实验分析.电能质量符合并网要求.     

直流微网中母线电压对直流负载影响

在直流微网中,由于没有无功功率的流动,电压成为反映系统功率平衡的唯一指标,当设备投入和从母线上切除时,直流母线电压会有波动和小范围的突变,母线电压的变化会对直流负载有很大的影响,为了使此时挂接在直流微网上的直流设备仍能正常工作,必须尽量消除直流母线电压的扰动对直流负载输出端的影响.采用能量守恒法建立DC/DC的小信号模型,用前馈加反馈的控制策略来消除直流母线电压波动对输出负载的影响.通过仿真对控制策略进行了模拟,并通过实验近似对理论进行了验证.实验结果表明控制方法可以近似消除母线电压对直流负载的影响.     

十二相整流发电机并联供电系统直流中点环流特性及其抑制方法

十二相整流发电机是船舶中压直流综合电力系统的主要发电设备.将全船整流发电机输出的正负极、直流中点分别并联组网,向全船中压用电设备提供三线制直流电能,可减轻中压用电设备的绝缘和直流均压控制压力,但也增加了系统直流中点环流的风险.针对此问题,该文建立了等效电路模型,揭示了多台整流发电机并联时直流中点环流产生的机理与频率特征...     

直驱永磁同步风电系统低电压穿越控制策略

分析电网电压跌落时全功率变流器直流母线的功率流动特性,提出将网侧变流器的额定电流及电网电压引入机侧变流器参考功率计算中,根据网侧变流器能够实时处理的有功功率容量来限制发电机输出的有功功率,降低因限制直驱永磁同步风力发电机出力而导致的风轮机的转速上升幅度。在Matlab/Simulink中构建直驱永磁同步风力发电模型进行仿真,仿真结果证明控制策略的可行性。     

高压侧测量用电源设计

分析了高压侧测量用电源从母线电流取能的供电方案,针对高压母线电流动态变化范围大的特点,设计互感器时使铁心大多情况下处于饱和状态,当母线电流较小时用锂电池作备用电源辅助供电,当母线电流较大时作为能源,同时对锂电池充电.介绍了2种具体的电源方案:一是采用稳压管吸收多余电流的简便设计,可以限制输出电压,该电路适用于100 mW以下的低功耗电路,电源体积较小;二是采用晶闸管限定交流输入电压峰值,对于母线电流变化范围大的应用场合,控制了整流电路输出电压上限,宽范围直流输入电压采用DC/DC稳压输出.     

基于多绕组永磁发电机的大容量级联型风力发电变换器

针对大容量风电机组的中压变换问题,提出了一种基于多绕组永磁发电机的级联型变换器系统,通过模块单元级联实现中压输出,从而省去升压变压器.将模块中发电机的两个正交绕组经PFC整流后在直流母线上并联,实现发电机单位功率因数运行,并保持馈入直流母线的瞬时功率恒定.利用发电机的电枢电感作为升压电路的储能电感,减小了系统的体积和成本,导出了电感取值的适用范围.逆变侧的H桥单元级联电路采用矢量控制,独立调节注入电网的有功和无功功率.仿真和实验结果验证了该类变换器拓扑结构和控制方法的有效性.     

大型风电设备发展的新方向——定子超高压转子永磁化

介绍了世界各国风电开发的概况、特点和经验教训;中国风电的开发概况;第三代风力发电机的技术特点①取消了齿轮箱;②定子绕组采用超高压电缆直接绕制;③转子采用的磁材料;④发电机采用低频交流电输出,整流后用高压直流输电,在终端用户处用逆变器转变为工频交流电.     

宽风速运行的定子双绕组感应电机风力发电系统拓扑及控制策略

介绍了一种适用于宽风速范围运行的新型定子双绕组感应发电机风力发电系统,其拓扑特点是将控制侧励磁变换器的直流母线经二极管与功率侧直流母线相连。在低风速区,利用电压泵升原理将励磁变换器的直流母线电压泵升至指令值,电能由控制侧直流母线端输出,拓宽了系统在低风速下的风能利用能力;在高风速区,功率绕组侧输出电压可上升至指令值,并联二极管断开,电能由功率侧整流桥的直流母线输出,控制侧变换器调节系统励磁无功保持输出电压恒定。该发电系统拓扑及控制方法实现了系统在宽风速范围内均能输出恒定的高压直流,可简化后级并网逆变器的结构和控制。在一台额定37 kW/DC 600V的样机上进行了实验研究,结果表明该风力发电系统的可行性和控制策略的有效性。     

大型风电设备发展的新方向——定子超高压转子永磁化

介绍了世界各国风电开发的概况、特点和经验教训;中国风电的开发概况;第三代风力发电机的技术特点：①取消了齿轮箱;②定子绕组采用超高压电缆直接绕制;③转子采用的磁材料;④发电机采用低频交流电输出,整流后用高压直流输电,在终端用户处用逆变器转变为工频交流电。     

基于XGBOOST-PSO提高受端电网电压暂态稳定的发电机无功优化方法

考虑发电机稳态输出无功对其支撑暂态电压恢复稳定能力的影响,基于机器学习研究优化发电机稳态输出无功提高电压对故障扰动保持暂态稳定能力的预防控制方法。该方法采用加权多二元表暂态稳定裕度指标量化母线暂态电压对不同预想故障扰动的综合稳定裕度,并基于指标排序确定稳定裕度薄弱母线。同时基于发电机无功调节对预想故障下各薄弱母线电压暂态稳定裕度综合作用灵敏度排序,选择作用灵敏发电机。在利用XGBoost建立根据系统稳态特征向量预测薄弱母线暂态电压稳定的分类模型基础上,以系统对预想故障扰动保持暂态电压稳定为约束、以减小发电机稳态无功调节对网损产生影响为目标,基于潮流计算寻优灵敏发电机稳态输出无功,以提高薄弱母线的暂态电压稳定性。最后采用雅湖直流接入江西电网的PSASP计算模型验证了所提方法的有效性。     

新型十二相梯形波永磁无刷直流发电机

同步电机六相双Y绕组就电机内部而言实质上由十二相30°绕组连接而成。提出永磁同步电机采用十二相梯形波相电势输出,经共阳极连接十二相零式整流电路整流构成永磁无刷直流发电机。利用槽电势星形图分析输出电压特性,得到电枢绕组的设计原则。设计一台2 kW梯形波永磁无刷直流发电机,建立发电机系统场路耦合模型,并进行有限元计算,得到整流二极管导通模态及导通电流特性。样机实验结果与理论及仿真分析一致,表明十二相梯形波永磁无刷直流发电机的整流二极管数目与六相双Y整流电路相同,输出电压脉动相当,但整流二极管平均电流降低一半。