基于DFIG的变速恒频风力发电机组控制策略

在分析双馈异步发电机的运行特性及交流励磁电源双PWM变频器基础上,研究基于定子磁场旋转坐标系下的变速恒频风力发电机组电气控制部分的控制策略。同时基于MATLAB软件建立变速恒频双馈风力发电机组的仿真模型,针对提出的控制策略对变速恒频双馈风力发电机组的并网运行特性进行仿真研究。结果表明该控制策略合理,控制器设计有效。     

大型变速恒频风力发电机组建模与仿真

建立了包含风速、风力机和风力机机械控制部分、双馈发电机、变频器及发电机电气控制部分的变速恒频风力发电机组的整体动态数学模型；应用MATLAB软件中的simulink环境，以建立的数学模型为基础搭建了变速恒频风电机组数字仿真工具。并以渐变风和随机风为例，对由10台单机容量为1500kW变速恒频风电机组组成的风电场并网后的运行特性进行了仿真研究。仿真结果表明了变速恒频风电机组良好的运行特性及模型的正确性。     

1.5MW变速恒频双馈风力发电机组励磁控制系统试验研究

设计了一套1.5MW变速恒频双馈异步风力发电机组励磁控制系统.在分析了其控制策略的基础上,对系统的并网性能、并网运行后稳态以及动态特性等进行了试验研究,结果表明,该系统能够在发电机设计的速度范围内实现软并网,输出有功、无功功率可以独立调节,适合于1.5MW变速恒频双馈风力发电机组励磁控制系统.     

变速恒频风力发电机组建模与仿真

建立了包含风力机、双馈发电机及发电机电气控制部分的变速恒频风力发电机组的整体动态数学模型；以该数学模型为基础应用MATLAB软件搭建了用于研究变速恒频风电机组和固定转速风电机组并网特性的数字仿真工具。并以风速发生阶跃变化及风速发生不规则扰动为例，仿真比较了具有相同参数的变速和固定转速的风电机组相应物理量的响应特性。仿真结果表明了所建模型的正确性及变速恒频双馈电机具有良好的动态特性。     

变速恒频双馈风电机组分段分层控制策略的研究

针对并网后变速恒频双馈风电机组的优化运行及其与电网的协调问题,依据分段分层控制思想,提出了变速恒频风电机组的并网控制策略:按照风速将风电机组的控制分为两个阶段,即低风速的最大风能追踪控制阶段和高风速的恒功率控制阶段,同时依据分层思想将风电机组电气部分的控制分为参考值的整定和对参考值的跟踪两层控制.利用该分段分层控制策略,对北方某风电场及其接入系统中风电机组的运行特性和接入系统中关键性节点的电压特性进行了仿真分析,结果表明该控制策略不但可以实现风电机组的优化运行,而且能较充分地发挥风电机组中双馈发电机的无功调节能力,提高风电机组并网后的电压稳定性,保证全网无功优化运行.     

变速恒频无刷双馈风力发电机的建模与仿真

建立了包括风速、风力机和风力机机械控制部分、变速恒频无刷双馈风力发电机的整体动态数学模型;应用MATLAB软件中的SIMULINK环境,以建立的数学模型为基础搭建了变速恒频无刷双馈风电机组仿真模型。以渐进风和随机风为例,对仿真模型进行分析。仿真结果表明了变速恒频无刷双馈风力发电机良好的运行特性及模型的正确性,并为无刷双馈电机在风力发电系统的进一步应用研究提供了可靠的理论依据。     

变速恒频双馈风电机组恒功率非线性控制

为了有效减少变速恒频双馈风电机组额定风速以上时的功率和转速波动,提出了一种同时考虑桨距角和双馈感应发电机转子励磁电压调节的新型恒功率控制策略。在分析风力机特性和双馈感应发电机基本电磁关系的基础上,建立了变速恒频双馈风电机组的非线性数学模型,并利用反馈线性化理论设计了非线性控制器。仿真结果表明,所提出的控制策略与现存的仅...     

MW级风力发电机组的电气系统

介绍了MW级风力发电机组的种类和特点,双馈风力发电机组的风力模型、机械模型、空气动力学模型、双馈发电机模型,变速恒频双馈发电机控制系统中主控制器系统的软硬件、变换器系统的物理模型、数学模型、控制对象、拓补结构、数学关系和控制策略,双馈风力发电机励磁变频器的工作原理以及与风电电气系统配套的低压电器元件及其要求。     

变速双馈风电机组低电压穿越功能仿真

分析了变速恒频双馈风力发电机组的工作原理,建立了包含变频器的双馈风力发电机组动态数学模型,并利用MATLAB/Simulink软件搭建了并网型双馈风力发电机组的仿真模块,通过仿真试验分析了外部电网故障下变速恒频双馈风力发电机组的低电压穿越功能,为变速恒频双馈风力发电机组在大型并网风电场中的应用提供了可靠的理论依据     

变速恒频风力发电系统控制方案综述

为满足风力发电机组并网运行的要求,风力发电系统应采用变速恒频控制策略。通过与恒速恒频控制策略进行比较,分析了变速恒频控制策略的优点。详细阐述了国内外主要的变速恒频风力发电系统方案:笼型异步发电机、交流励磁双馈发电机、无刷双馈发电机、直驱式永磁同步发电机。最后对风力发电机的发展趋势进行了展望。     

面向LCC中压直流接入的双馈风力发电系统宽频率范围控制

针对单机独立运行的双馈风力发电系统,提出一种面向中压直流接入的宽频率范围控制策略。与传统的电网换相换流器(LCC)直流接入不同的是,通过对双馈风力发电机转子侧换流器与LCC的协调控制,使得定子频率随着风速变化在一个较宽范围内变化,与此同时保持定子磁链不变,从而实现双馈风力发电机的高效运行。对单台1.5 MW双馈风力发电机组宽频率范围控制策略进行了仿真,结果表明从切入风速到额定风速的最大风能追踪区域,均可实现宽频率范围控制,且全风速范围内效率均有所提高。     

变速恒频风力发电机组动态模型及并网研究

分析了风力发电系统的特点,着重介绍了变速恒频(Variable Speed Constant Frequency ,VSCF)风力发电机组运行的基本原理,在此基础上,探讨了风力发电机组各部分的仿真建模,并分析了目前适用于不同条件下的双馈感应式异步发电机（Double-Fed Induction Generator, DFIG）变速恒频（AC-Exited Variable Speed Constant Frequency, AEVSCF）风力发电机的数学模型。对含变速恒频风机电网系统的故障扰动过程进行仿真分析,结果验证了建模的正确性。在故障扰动的最后对未来风电机组建模的研究重点提出了一些建议。     

基于虚拟同步发电机和无源性控制的DFIG 机侧控制策略

传统的双馈感应发电机(doubly-fed induction generator, DFIG)矢量控制因其惯性与电网频率波动解耦而不能为电网提供额外的有功功率支持,为此在DFIG转子侧变流器控制中引入一种改进的虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)控制策略。针对传统VSG控制存在的频率偏差问题,通过在有功下垂环节中加入一个Washout滤波器,实现了在不需要增加额外2次控制回路情况下就能使频率保持在工频50 Hz附近。同时,为解决传统VSG中电压电流双环控制中内环电流PI控制存在的动态响应有限、鲁棒性不强等问题,首次在内环电流控制中引入了基于端口受控的耗散哈密顿(port controlled Hamiltonian with dissipation, PCHD)模型的无源性控制(passivity-based control, PBC)方法,设计了转子侧变流器的无源性控制器。最后,搭建了DFIG仿真系统进行实验验证,结果表明了本文所提控制策略的有效性和优越性。     

双馈异步风力发电机组控制器参数的优化整定

以基于双馈感应电机的风力发电系统为研究对象,介绍双馈异步发电机（doubly fed induction generator, DFIG）及相应控制器模型,运用定子磁链定向控制理论和 d-q 坐标系下 DFIG 的数学模型,设计出转子侧脉冲宽度调制（pulse width modulation,PWM）变流器的控制策略,根据控制策略的双闭环控制结构,给出了电流内环和电压外环的比例-积分（proportional-integral,PI）参数整定计算方法。采用粒子群（particle swarm optimi-zation,PSO）算法,对机侧控制器参数进行优化,并进行仿真以及仿真结果验证,分析其系统动态响应结果,仿真结果控制器控制效果良好。     

无刷双馈风力发电机组的模糊自适应控制

针对变桨距并网型风力发电机组的最大功率跟踪及改善电能质量问题，采用新型无刷双馈电机构成风力发电机组．基于DSP控制的电力电子装置来改变无刷双馈电机控制绕组电流的频率、幅值、相位，设计了模糊控制器，使得额定风速以下时，根据风速变化，控制电机转速获得最佳叶尖速比，实现最大功率跟踪和变速恒频;额定风速及以上时，控制风轮的桨距角及风力机转速，调节叶尖速比，实现风力发电机组的恒功率输出及频率恒定。仿真结果表明，比传统PID控制器能更有效地减少振荡，较快地达到稳态，提高了风能转换系统的效率和质量。     

双馈式风机控制器参数整定的实用方法

随着应用场合的不同,风电场模型参数需要相应改变。现在主流的风电场大多采用双馈式风机,而双馈式风机模型中PI控制器参数修正问题少有文献谈及。针对此问题,在PSCAD/EMTDC仿真平台下,忽略风机启动的暂态过程,转子侧、网侧变流器分别采用定子磁链定向、电网电压定向控制策略,建立了转子侧、网侧变流器均采用SPWM调制的直接功率控制模型。给出了基于传递函数的控制器参数整定方法,适用于双馈式风机的控制器参数的修正。模型详细参数采用GE1.5 MW双馈式风机组成的风电场模型参数。与Matlab/Simulink下仿真结果对比可知,该整定方法取得了较理想的效果,在两个仿真平台中输出参量具有较好的一致性。     

基于Crowbar的双馈风电系统低电压故障下无功控制

在电网电压发生跌落故障期间,基于Crowbar电路的双馈风力发电系统需要吸收大量无功功率。通过分析故障下DFIG系统的运行特点,建立了变桨距角控制模型及网侧变流器的STATCOM控制模型,Crowbar电路动作后,利用变桨距系统调节桨距角来抑制系统转差率,减小系统从电网中吸收无功功率,同时将网侧变换器切换成STATCOM工作模式,为系统提供无功功率补偿,在PSCAD/EMTDC平台进行暂态仿真研究。结果表明,在故障期间Crowbar电路启动后,通过该控制策略能避免系统从电网中吸收过量无功功率,有助于主电网电压的重建和恢复,验证了所提方法的有效性和正确性。