锁相同步与自同步逆变器阻抗建模及分析

并网逆变器的控制方式按照是否存在锁相环可以分为锁相同步控制和自同步控制,两种控制方式接入弱电网时的并网特性有较大区别。此处首先采用谐波线性化的方法建立了考虑频率耦合的基于锁相同步控制和自同步控制方式下的阻抗模型,对比分析两种控制方式的阻抗外特性。锁相同步控制方式下的逆变器由于控制环路的耦合,在中低频范围内存在负阻的特性,容易产生次超同步振荡的问题。自同步控制方式下并网逆变器的等效外特性基本呈感性,阻抗外特性较锁相同步优异。基于建立的序阻抗模型分析两种同步控制方式下并入弱电网的稳定性。稳定性分析结果表明:自同步控制方式下的并网逆变器可有效避免次超同步振荡的发生。最后通过实验验证了分析的正确性。     

带感性和容性负载的定子双绕组异步电机变频交流发电系统动态性能

为提高定子双绕组异步电机变频交流发电系统带感性和容性负载时的动态性能,对该发电系统现有的转差频率控制策略进行了改进,加入了负载无功前馈环节。根据瞬时功率理论,算得负载的有功和无功,分别通过比例前馈环来快速控制控制绕组侧功率变换器输出电压的频率和幅值,加快控制绕组提供的无功的调节,进而加快改变发电机的转差频率和气隙磁通,实现该发电系统的功率平衡和输出电压的稳定。实验结果证明了该方法的正确性和有效性。     

定子双绕组异步电机变频交流发电系统辅助励磁电容和滤波电感的优化设计

提出了定子双绕组异步电机(DWIG)变频交流发电系统中的两个关键参数——辅助励磁电容和滤波电感的优化设计方法.利用DWIG控制绕组无功电流解析表达式对不同转速和负载条件下的控制绕组无功电流进行了分析,获得了它的变化规律,进而确立了辅助励磁电容的优化原则.待辅助励磁电容优化后,根据控制绕组最大无功电流及电流快速响应要求来确定滤波电感的上限;按照抑制电流谐波能力要求来确定滤波电感的下限.样机实验结果表明,按所提优化设计方法选取的辅助励磁电容和滤波电感是合理、有效的,能保证系统稳定运行,且实现了控制变换器容量的最小化.     

海上风电场集电网的高频谐振分析

大型海上风电场已经成为风力发电的发展趋势,海上风电场集电网采用电缆线路汇集电能,电缆相间电容和对地电容不可忽略,集电网的阻抗网络复杂多变,存在与风电机组阻抗交互作用进而发生高频谐振的风险,威胁到风电场的安全稳定运行。针对这一问题,构建集电网的阻抗网络,将风电场集电网等效为风电机组子系统和剩余等效风场子系统,进一步揭示了高频谐振发生的机理,研究了电缆参数、场内链式电路数量、风电机组接入台数和电网阻抗与互联系统谐振频率的变化规律。以某海上风电场系统作为研究对象,利用MATLAB软件和基于RT-LAB的控制器硬件在环仿真对该风电场进行分析,验证了理论分析的正确性。     

宽转速运行的定子双绕组异步电机风力发电系统低速轻载运行时的效率优化控制策略

为有效利用低风速区风能,拓宽风能利用范围,对宽转速运行的定子双绕组异步电机(DWIG)风力发电系统低速轻载运行时的效率优化问题进行了研究。简述了该发电系统的拓扑结构和低速运行时的电压控制原理,分析了DWIG低速运行时效率优化控制的基本原理及特殊性,推导了考虑铁损的DWIG数学模型,建立了DWIG损耗模型,获得了最优磁链求解方程,进而提出了一种基于DWIG损耗模型的效率优化控制策略,并给出了具体实现方法。样机实验结果表明,该效率优化控制策略是正确、有效的,它不仅能使系统保持低速运行输出额定电压的优势,而且还能明显提高系统低速轻载运行的效率,从而实现了低风速区风能的有效利用。     

应用于储油加热领域的异步风力发电系统的研究

将风力发电用于储油加热工程,可以充分利用油田丰富的风能给加热装置输电。本系统采用笼型异步发电机作为风力发电机,将多组电容与加热装置并联于定子端,风速变化时控制每组电容通断以提供合适的无功励磁,将端电压稳定在一定的范围内,同时调节加热装置的并入状态。以使风力发电机输出最优功率,从而有效利用风能。首先基于异步发电机稳态等效电路建立模型。采用单纯形法和分段拟合方法求解电容及负载的分级方案和分组取值,仿真和实验结果验证了系统设计的正确性和可行性。     

含锁相环的三相逆变器并网系统输出导纳研究

直驱风电机组中,网侧变流器是并网的直接接口,其输出导纳特性直接反映了系统对电网扰动的抑制能力,因此对新能源发电系统的稳定性有重要影响。首先基于小信号建模,在旋转坐标系下建立了考虑锁相环扰动的变流器的导纳模型;其次,运用对称分量法得出正、负序坐标系下三相逆变器的导纳矩阵,并通过数字仿真分析了不同参数下的导纳特性;最后,利用数字仿真和RTLAB半实物扫频分别验证了导纳模型理论的正确性和工程适用性。     

基于新型全阶观测器的感应电机无速度传感器控制

随着我国海上风电的迅猛发展,感应电机作为一种主流电机已广泛用作海上风电中的发电机组。针对感应电机无速度传感器控制中转速估算误差大、过渡不平滑及反馈矩阵的计算量大等问题,设计了一种基于简化型反馈矩阵的新型全阶观测器方案。设计时先按照极点平移法推导出反馈矩阵中各元素的表达式,再从稳定性与收敛速度两方面综合考虑,提出一种反馈矩阵的简化思想,以减小计算量及实现难度。通过对方案进行仿真与实验,结果表明该新型全阶观测器在感应电机的无速度传感器控制过程中观测精度高,动态性能好,工程实用性强。