基于RTDS的DFIG系统并网控制策略研究

风力发电机控制系统空载并网控制策略直接关系到发电机并网瞬间对大电网稳定的影响,通过对双馈型异步发电机空载并网情况下网侧变流器和转子侧变流器控制策略进行了研究,分别采用定子磁链定向和定子电压定向控制策略实现了空载并网和网侧变流器控制,将发电机参数的有功分量和无功分量进行了解耦控制,同时保证功率因数的恒定.在实时数字仿真平台中搭建了双馈型风力发电系统的空载并网模型,仿真结果验证了所提出控制策略的正确性.     

磁链微分反馈的双馈风力发电机无速度传感器控制

针对双馈风力发电机无速度传感器模型参考自适应算法中纯积分环节造成的直流偏置和定子磁链振荡问题,提出磁链振荡改进控制策略。以分析双馈电机定子磁链振荡产生的因素为基础,建立定子磁链振荡模型,并通过对双馈电机定子磁链定向矢量控制原理的分析,提出将模型参考自适应算法中的定子磁链观测与双馈电机矢量控制结合起来考虑,利用定子磁链微分反馈和有功电流共同作用来抑制观测定子磁链振荡的控制策略。实验分析表明,该方法能有效抑制定子磁链的振荡和过冲,准确观测双馈电机转速,在亚同步速、同步速、超同步速3种状态下具有良好的动静态性能。     

基于模糊PI控制的双馈风力发电机空载并网控制策略

针对双馈式变速恒频风力发电机传统并网方式的缺陷,提出了一种基于定子磁链定向的双馈电机控制理论的模糊PI空载并网控制策略。通过Matlab/Simulink仿真平台搭建了空载并网控制仿真模型,并与传统PI控制策略进行了仿真比较。仿真结果表明该控制策略能达到变速情况下双馈风力发电机无冲击并网的目的,具有良好的动态品质,验证了该控制策略的正确性和有效性。     

双馈风力发电机机侧变流器分析

根据变速恒频双馈风力发电机定子磁链定向矢量控制理论,采用双闭环结构SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）,通过控制转子侧励磁电流达到控制电机定子侧的无功功率和频率的目的。并通过PSIM软件进行亚同步、超同步运行实验,双闭环控制保证了双馈电机的快速响应,仿真验证了双馈风力发电机控制策略的正确性     

双馈风力发电机转子电流环控制研究

避免双馈风力发电机转子侧过电流的出现是确保转子侧变流器的安全运行的重要措施。通过对双馈电机的空载数学模型以及空载时定向坐标系与定子、转子坐标系间的位置关系分析,提出了基于虚拟电网磁链观测基础上的电流前反馈解耦控制的转子电流闭环控制策略。相关仿真研究验证了所提出的控制策略的正确性和有效性。     

双馈式抽水蓄能机组零速自起动控制技术

针对传统抽水蓄能系统所采用的同步水轮机组效率低、转速适应能力弱的情况,设计了一种基于双馈方式的抽水蓄能系统。通过分析双馈电机数学模型,采用基于定子磁链定向的矢量控制方法,提出基于转子侧变流器的双馈电机零速自起动控制策略,对机组的零速起动及同步并网过渡过程进行了仿真和实验研究。仿真实验结果表明,该系统在由零速起动至同步并网的整个过程,转速变化平稳,定、转子电流波动小,且控制简单,运行可靠,有较高的实用价值。     

变速恒频双馈风电机组转子侧励磁变流器控制技术研究

介绍了变频恒速双馈风力发电机的数学模型,分析了双馈风电机组转子侧变流器对发电机励磁的定子磁链定向的矢量控制策略,论述了采用定子磁场定向的矢量控制可以实现双馈风力发电机输出的有功功率和无功功率解耦.阐述了变速恒频双馈风电机组转子侧变流器励磁控制策略的仿真研究和试验波形.     

双馈发电机并网控制策略研究

探讨了双馈发电机并网过程运行原理,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,建立了双馈发电机并网过程的仿真模型,验证了双馈发电机并网控制策略的有效性与可行性。     

双馈发电机并网控制策略研究

探讨了双馈发电机并网过程运行原理，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，建立了双馈发电机并网过程的仿真模型，验证了双馈发电机并网控制策略的有效性与可行性。     

电网对称故障时双馈感应发电机不脱网运行的励磁控制策略

提出了一种电网对称故障时保持双馈感应风力发电机不脱网运行的新型励磁控制策略。在导出的发电机基本电磁关系的基础上，分析了电网对称故障时发电机的暂态物理过程。为保证故障期间双馈感应发电机转子侧变频器安全运行，新的励磁控制策略针对故障过程中发电机内部电磁变量的暂态特点，控制发电机漏磁链以抵消定子磁链中的暂态直流分量对转子侧的影响。与此同时，利用定子侧电阻对发电机进行灭磁。研究中建立了30kW双馈感应发电机励磁控制实验系统及计算机时域仿真模型。实验证明所提出的励磁控制策略效果显著，同时也检验了仿真模型的精确性。     

Dynamic modeling and control of DFIG-based wind turbines under balanced network conditions

The performance of wind power station is researched by utilizing a detailed model which includes a wind turbine (WT), doubly fed induction generator (DFIG) and power electronic devices. In the initial stage, a comprehensive review and definition of each part of this system are presented. Then dynamic modeling and simulation of a sample power system are carried out. The operation of a DFIG coupled with WT under balanced condition of a power grid is investigated and stationary reference frame is utilized for analysis of a wind energy conversion system. At the second step, a wind power station is connected to the power grid in order to test the performances of the wind power station controller. The control plan utilizes stator flux oriented control and grid voltage vector control for the rotor and the grid side converter, respectively. MATLAB simulations clearly confirm the effectiveness of the control strategies.     

双馈风电机组在不对称电网故障下的稳定性控制研究

为避免电网电压不对称跌落导致双馈风电机组(DFIG)脱网运行,分析了电网不对称故障时双馈风力发电机组直流母线电压波动机理,直流侧过电压这一现象主要由定子侧直流分量和电网电压负序分量引起.通过参考系坐标变换导出在正负序坐标系中双馈感应发电机的电压和电流方程,建立了正、负序坐标系下DFIG数学模型,利用机、网变流器协调控制方法,在不对称电网故障期间,机侧变流器转子电流的负序分量控制为零,网侧变流器采用双闭环正、负序电流控制抑制网侧负序分量,结合功率计算模块,有效抑制了机组电磁转矩与电流的2倍频波动,以及直流母线电压与电流负序分量的波动,改善了DFIG在不对称电网故障下的动态性能.仿真结果表明了该控制策略的可行性.     

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。     

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.     

电压不对称骤升下DFIG暂态特性及无功协调控制

针对双馈感应风力发电机(DFIG)电网电压不对称骤升故障,传统的研究大多集中于定子磁链暂态特性的分析,忽略了故障时间对DFIG的影响。以单相和两相不对称骤升故障为例,详细分析了DFIG在不同故障发生时刻的定子磁链暂态特性,并推导出对应的定子磁链和转子电压表达式。此外,DFIG一般运行在单位功率因数下,这忽略了其自身RSC和GSC的无功协调能力。针对这一问题,提出了DFIG无功协调控制方案,以此帮助风电系统实现穿越故障。仿真结果验证了暂态特性推导的正确性以及RSC和GSC无功协调控制方案的有效性,所提控制策略有效抑制了并网点电压的骤升,同时满足了系统无功支撑的需求。     

负序及谐波畸变电网电压下双馈风力发电系统的改进直接功率控制策略

由于定子直接连接到电网,电网电压中的负序和谐波分量会严重恶化双馈风力发电机(DFIG)系统的运行性能,导致系统输出总电流三相不对称及谐波畸变、总输出有功功率及无功功率波动等,使得DFIG系统无法安全稳定可靠运行,且输出风电质量下降。同时考虑负序和谐波电网下DFIG系统机侧变流器和网侧变流器的运行状态,以改善DFIG系统总输出电流或功率质量为目标,研究基于二阶矢量积分器(SOVI)的DFIG系统网侧和机侧变流器改进直接功率控制(DPC)策略,改善DFIG系统的运行性能。实验结果验证了所提出的负序和谐波畸变电网电压下DPC策略的正确性及有效性。     

基于RTDS/CBuilder的DFIG通用励磁控制模型开发

基于RSCAD/CBuilder采用自定义编程技术开发一套双馈式感应风力发电机(DFIG)的通用励磁控制模型。该模型控制策略依据网侧变换器电网电压定向、转子侧变换器定子磁链定向矢量控制原理;模型的人机交互界面根据面向对象设计理念,形成参数输入对话框;模型的实时运行程序采用C语言编程技术,并针对信号相位提取、相位斜率计算给出相应的设计方法。本文还以实例对比法对所开发模型进行了通用性和精确性验证,结果表明:该模型可便捷地应用于不同系统频率、功率等级DFIG的RTDS仿真实验并大幅提高建模效率。     

基于改进控制策略与动态无功支撑相结合的高电压穿越方法研究

针对双馈风力发电机高电压穿越问题,利用Laplace变换对电网电压骤升时电磁暂态过渡过程进行分析,得出定子电流不仅含有直流分量,还包含有工频交流成分,并通过仿真频谱验证了理论分析的正确性。不同于常规研究中只在转子电压方程考虑定子磁链的动态变化,而忽略了其对功率外环的影响,分析了定子磁链动态变化对有功、无功解耦的影响,在此基础上对功率外环进行传统矢量控制策略的改进。此外,考虑并网规范对机组无功电流支撑的要求,控制换流器输出与电网电压骤升幅度相匹配的无功电流,帮助故障电网快速恢复。仿真结果表明,该方案不仅能够保证电网电压骤升时双馈机组不脱网运行,而且也满足并网规范对机组无功电流输出的要求,实现高电压穿越。     

电网电压跌落下双馈风力发电系统强励控制

为增强电网故障下双馈风力发电系统(DFIG)的低电压穿越(LVRT)运行能力,提出一种DFIG转子侧变换器(RSC)强励控制策略。在基于定子磁链定向的矢量控制策略中增加多频比例谐振控制器(MFPR),当电网故障造成发电机定子电压跌落时,多频比例谐振控制器能够对转子侧变换器(RSC)的输出励磁电压进行补偿,抑制转子故障电流,实现DFIG的低电压穿越运行。分析了转子电压等级与DFIG的低电压穿越运行区间的关系,为DFIG转子侧变换器的电压等级设计标准提供了参考依据。控制系统结构简单,保证了系统的响应速度,可同时对电网对称跌落和不对称跌落产生的故障电流进行抑制。通过对1.5 MW双馈风力发电机组进行仿真研究,验证了理论分析的正确性和所提控制策略的可行性。