柔性功率调节器动态运行特性实验

柔性功率调节器(FPC)是一种集成了飞轮储能技术和双馈电机技术两者优点的新型FACTS装置,具有电能存储、有功功率和无功功率解耦调控等多种功能。本文介绍了所研制的380V/4kW FPC样机的构成,对该样机进行了全面的运行特性实验研究,对实验数据进行了分析,结果表明,FPC样机可以直接变频启动,在亚同步状态和超同步状态下均可以进行有功功率和无功功率的双向独立调控,具有良好的动态运行特性,从而验证了FPC技术的可行性。     

一种新型电力系统稳定控制装置

提出了一种新型FACTS装置--多功能柔性功率调节器(FPC),它将飞轮储能技术和传统的同步调相技术有机地结合在一起,同时采用交流励磁和矢量控制等先进技术进行控制.这种装置具有储能、发电、调相等多种功能,将其用于电力系统的稳定性控制,可实现动态有功功率和无功功率同时双向大范围的快速调节,具有增强电力系统稳定性的能力.详细论述了柔性功率调节器的工作原理,建立了装置的稳态等值电路模型,分析了装置在不同运行方式下的功率传递关系.同时,还介绍了FPC的一个主要组成部分--基于SPWM的双VSC变频控制器以及三相SVC的矢量控制原理.用数字仿真的方法研究了FPC与电网进行四象限功率交换的特性.最后,用一个单机无穷大系统,通过仿真分析,验证了FPC所具有的巨大的稳定电力系统的能力.     

多功能柔性功率调节器控制技术

多功能柔性功率调节器具有储能、发电、调相等多种功能,在提高电力系统稳定性和改善电能质量等方面具有良好的应用前景,其储能电机采用带大转动惯量的双馈电机.该文建立了多功能柔性功率调节器(flexible power conditioner,FPC)中的双馈电机数学模型;结合 FPC 装置的功能目标及运行特点,提出并分析了双馈电机的储能、发电、调相、限速度和浮充电等5种运行状态,提出将功率控制和速度控制2种控制模式下的基于定子磁链定向的矢量控制策略作为双馈电机励磁控制策略.对 FPC 装置多项功能的实现及各种运行状态之间的动态转换控制技术,在小容量实验系统上进行了实验研究.实验表明该双馈电机系统能完成储能、发电和调相等多项功能,功率控制模式和速度控制模式切换平滑,系统具有良好的动、静态性能.     

一种新型电力系统稳定控制装置

提出了一种新型FACTS装置——多功能柔性功率调节器(FPC),它将飞轮储能技术和传统的同步调相技术有机地结合在一起,同时采用交流励磁和矢量控制等先进技术进行控制。这种装置具有储能、发电、调相等多种功能,将其用于电力系统的稳定性控制,可实现动态有功功率和无功功率同时双向大范围的快速调节,具有增强电力系统稳定性的能力。详细论述了柔性功率调节器的工作原理,建立了装置的稳态等值电路模型,分析了装置在不同运行方式下的功率传递关系。同时,还介绍了FPC的一个主要组成部分——基于SPWM的双VSC变频控制器以及三相SVC的矢量控制原理。用数字仿真的方法研究了FPC与电网进行四象限功率交换的特性。最后,用一个单机无穷大系统,通过仿真分析,验证了FPC所具有的巨大的稳定电力系统的能力。     

利用柔性功率调节器抑制电力系统功率振荡

基于飞轮储能的柔性功率调节器(FPC)是一种以储能原理为基础的新型FACTS装置。FPC能够快速与电力系统进行动态功率交换,改变系统的电气阻尼,从而抑制电力系统的功率振荡,增强电力系统的稳定性。本文基于含一台FPC的单机无穷大系统模型,分析了FPC阻尼功率振荡的机理,提出了其功率控制器的控制策略。根据所建立的模型和控制策略,在EMTDC/PSCAD环境建立了该系统的仿真平台,进行了详细的全时域数字仿真研究。并通过研制一台10kW的FPC样机进行电力系统动态模拟实验研究。研究结果表明,FPC改善了系统的阻尼特性,增强了系统抑制电力系统功率振荡的能力。     

30kW双转子永磁发电机的磁场分析及性能计算

借助ANSYS建立了30kW双定子双转子永磁同步发电机的物理模型,并对其电磁场进行了时步有限元动态仿真,得到了不同工况下的气隙磁密波形,以及空载电压、额定工况下的功率输出电流等性能参数曲线.并将计算结果与样机的实验数据进行了对比验证.结果表明:针对30kW双定子双转子永磁同步发电机的磁场计算结果与样机技术参数基本相符,为同类产品的开发和改进提供了理论参考.     

基于储能型稳控装置的电力系统阻尼特性分析

飞轮储能式柔性功率调节器(FPC)是一种以储能原理为基础的电力系统稳定控制装置.基于由一台同步发电机和一台FPC组成的双机无穷大系统模型,利用特征值分析法研究了FPC对电力系统阻尼特性的改善作用,并分别讨论了FPC功率调节响应速度和FPC可调功率对系统阻尼特性的影响.计算和仿真结果表明,FPC能够增加电力系统的总阻尼资源并优化阻尼分配,特别是FPC的动态有功功率调节能显著改善系统的阻尼特性并提高系统抑制低频振荡的能力.     

基于功率耦合的双馈风机并网系统同步控制技术

双馈风机处于虚拟同步运行时与同步发电机的功率耦合关系是合理设计控制参数、降低附加运行风险的关键。建立双馈风机并网系统的动态模型,分析处于虚拟同步运行时的双馈风机与同步发电机之间的功率耦合关系。分析风机同步并网耦合关系及控制参数对稳定性的影响,并引入耦合系数。基于此,提出基于功率耦合的双馈风机同步并网优化控制策略,通过动态调整风机虚拟惯量使双馈风机同步并网系统处于稳定运行区域,从而降低运行风险。最后,通过搭建双馈风机同步并网仿真系统验证了风电机组能够根据系统运行状态的动态变化提供虚拟惯量响应,从而为并网系统提供可靠的动态稳定支撑。     

柔性功率调节器用PWM整流器的设计

柔性功率调节器(FPC)是一种新型FACTS装置,具有独立的有功和无功调节能力.它利用由双馈电机(DFIG)驱动的大质量飞轮作为储能元件,通过交流励磁控制调节电机输出的有功和无功.由于FPC的转子和电网之间存在双向功率交换,因此输出谐波小的电压源型双PWM变换器是比较理想的交流励磁电源.详细讨论了电压源型PWM整流器的矢量控制策略、调制技术、电路设计以及程序流程,同时进行了FPC用PWM整流器样机的实验.实验结果表明该整流器样机的性能良好,达到了设计要求.     

笼型转子无刷双馈电机特性分析

分析了无刷双馈电机的功率角δ与控制绕组abc坐标系电压初相角的关系,利用无刷双馈电机的d-q数学模型搭建了仿真模型,计算了在亚同步、超同步不同运行状态下的矩角特性.     

基于机电波传播理论的柔性功率调节器稳定控制方法实验研究

柔性功率调节器(FPC)是一种集成了飞轮储能技术和双馈电机技术两者优点的新型FACTS装置。而机电波传播理论是一种分析和研究电力系统有功功率振荡的新思路。本文将机电波理论应用于提高实际电力系统稳定性,分析了单机系统中机电波传播特性,提出了基于该理论的FPC稳定控制方法,为所研制的380V/4kW FPC样机设计了稳定控制器。样机动模实验结果表明,FPC能够有效地提高系统稳定性,从而验证了所提方法的可行性和FPC技术的实用性。     

一种新型风力发电机与飞轮储能联合系统的并网运行控制

风力发电机的输出功率具有随机性和波动性,大规模风电并网对电力系统的稳定运行带来严重的影响。多功能柔性功率调节器(FPC)是一种基于双馈感应电机的飞轮储能装置,具有储能、发电和调相等多种功能。为了改善风力发电机的输出特性,提出一种新型的风力发电机与多功能柔性功率调节器的联合系统(WG-FPC),并根据WG-FPC的拓扑结构和控制目标,提出采用模糊推理方法实现有功功率的优化控制和通过FPC提供无功补偿稳定机端电压的控制策略。在Matlab/Simulink平台上进行了数学建模和仿真研究。研究结果表明,所提出的WG-FPC具有可行性和有效性,能较好地改善风力发电机并网运行特性。     

多功能柔性功率调节器三闭环控制方式的研究

多功能柔性功率调节器(FPC)利用交流励磁的变速恒频双馈电机带动飞轮运转进行储能,可用于电力调峰或系统稳定控制、提高电能质量以及无功补偿等各种领域。本文对FPC转子侧变换器的矢量控制方式进行研究,提出对转子侧q轴电流采用速度外环、功率中环、电流内环的三闭环控制方式,以满足装置对于速度和功率同时控制的要求。     

Low-cost compact permanent magnet machine for adjustable-speed pumpapplication

The variable-speed driven pump can result in significant energy conservation where reduced flow rates are required for long periods of time. In regard to adjustable-speed pump drives, one major contribution of this paper is the demonstration that a permanent magnet (PM) motor based on the slotless axial-flux permanent magnet machine (AFPM) topology can be a suitable candidate to advantageously compete with the induction motor for such a low-cost drive application. For the purpose of a cost comparison, the paper discusses design and construction of a prototype machine which has been conceived to replace a 1.2 HP induction motor being used in a standard adjustable-speed pump drive. Results taken from laboratory tests of the prototype machine are reported, together with an assessment of the machine manufacturing cost     

应用直线电机驱动的冲压机

介绍了用直线电机直接驱动冲压机工作的基本原理、结构、性能以及它的控制方法。和传统式机械冲压机相比,它具有结构简单、体积小、重量轻、制造周期短、成本低、控制方便、噪声低和节能等优点。目前已研究完成了５０ｋＮ以下的科研样机,通过了省级鉴定并获得了多项专利,现已投入小批量生产,效益显著。１００ｋＮ以上的科研样机作为省重点科技攻关项目正在研究之中     

Design and performance analysis of a 700‐kW wound‐rotor BDFIG for ship shaft generator application

In this paper, a 700‐kW brushless doubly fed induction generator (BDFIG) is designed for stand‐alone ship shaft generator application. Based on the principle of tooth harmonics and sinusoidal winding structure, a multi‐pitch unequal‐turn‐coil wound rotor is adopted to reduce harmonic contents and couple the two stator windings effectively. The performance analyses of a prototype BDFIG with two/four pole pairs are presented. The magnetic fields, air‐gap flux densities, and current densities with full load at different shaft speeds of the prototype machine are investigated. Simulation analysis and experimental tests verify that the output capability and the efficiency of the prototype machine could meet the design requirements of a 700‐kW generator and that the wound rotor structure is suitable for high‐power brushless doubly fed machines. © 2015 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

Nonlinear model and momentary performance capability of a cagerotor induction machine used as an automotive combinedstarter-alternator

This paper presents the calculated and the measured performance capability of a cage rotor induction machine used as a direct connected, crankshaft speed, combined starter-alternator for an automotive diesel engine in an experimental hybrid electric vehicle. The calculated results are based on a nonlinear equivalent circuit model of the machine in which saturation is considered only in the stator and rotor magnetizing flux paths. The development details of this model are given as well as several sets of calculation results for a prototype induction machine. Finally, measured maximum performance results for the test machine are presented and compared with model-based calculated results for the same operating conditions of speed, terminal voltage and current     

多功能柔性功率调节器的启动和并网研究

多功能柔性功率调节器（FPC）可视为不带机械负载且转动惯量很大的双馈电机,具有独立快速的有功、无功调节能力,在提高电力系统稳定性和改善电能质量等方面具有患好的应用前景。文中主要研究了FPC的启动和并网方法。根据FPC自身的特性,选用了转子串电阻启动和直接变频启动这2种启动方法,并进行了详细的理论和数字仿真分析。这2种方法都采用了直接并网方式,尤其是后者既无需控制策略的切换,也无需增加额外的辅助启动设备,因而最为理想,可为双馈电机所借鉴。