基于扰动观测器的双馈风电机组最优复合反馈控制研究

双馈风电机组的转子通过变流器连接到电网,由于在转子侧的硬件电路中含有开关模块,使系统在运行过程中极易产生谐波扰动,该谐波会增加风机的损耗,使风机运行不稳定,减低电能质量。针对这些问题,首先设计了一种最优复合反馈控制器,使无扰动风机系统工作在稳定状态;然后,对含谐波扰动的风机系统,设计扰动观测器,观测出谐波扰动并在输入端进行抵消,使含谐波扰动的风机系统能够快速到达稳态;最后,通过仿真验证了设计的扰动观测器能够准确观测出谐波扰动,控制策略能够使双馈风电机组系统快速到达稳定状态。     

基于双线性观测器的双馈风电机组变流器功率管开路故障诊断

针对双馈风电机组变流器的开路故障,提出一种基于双线性观测器的故障诊断方法。从双馈感应发电机和变流器的数学模型出发,根据模型的非线性特点,推导双馈风电机组变流系统的双线性模型,并构造出变流系统的双线性电流观测器。通过电流观测器得到变流器的电流残差信息,并据此对变流器进行故障检测,然后利用电流平均值定位出具体故障器件。考虑到功率管开关延时、死区时间及测量噪声的影响,设计自适应阈值进行故障判断,保证了诊断的鲁棒性。通过不同故障类型和电网电压跌落的仿真分析,验证了所提开路故障诊断方法的有效性和可靠性。     

基于电压模型改进型定子磁链观测器

为提高直接转矩控制系统在电压电流模型磁链观测器中的磁链观测精度以及动态性能,针对传统一阶低通滤波器造成的初始相位直流偏移问题以及幅值偏移和相位畸变,提出一种新型的磁链观测器算法。对低通滤波器后的输出采用高通滤波器解决直流误差问题,同时对滤波器造成的幅值和相位误差进行实时补偿,以提高磁链观测的精度,在此基础上,通过将补偿函数提前改善磁链观测器的动态性能,特别是低速时的动态性能。为进一步验证新型磁链观测器的有效性,建立了异步电机直接转矩控制系统仿真实验平台,大量的仿真和实验结果论证了新型磁链观测器的有效性。     

变流器在双馈风电系统中的应用

变流器作为一种能量转换器,广泛地应用于国民经济各部门、各领域.由于使用了变流器,使得发电机、传输电力的电网以及用电设备都有可能选择最合适的工作电压,安全而经济地运行.双馈式(DFIG-Doubly Fed.Induction Generator)变速恒频风力发电机组具有可减少功率变流器容量,有功、无功功率独立调节,柔性并网等多种特点,成为MW级变速恒频风力发电机系统并网发电的主流.通过对变流器在双馈风电系统中的理论分析,验证了变流器在实际应用中的有效性和可靠性.     

双馈风电机组系统耦合性分析

由于双馈风电机组系统的高阶性、非线性和强耦合性,使得分析双馈风电机组的复杂动态特性较为困难。为研究双馈风电机组系统内部变量的耦合特性,先建立计及了锁相环及转速控制器的详细小扰动模型,并利用模态分析方法对双馈风电机组系统暂态过程的多时间尺度特性做出解释。在双馈风电机组系统部分状态变量发生小扰动的情况下,分析并解释了系统内相关变量的变化趋势,在此基础上得出部分状态变量之间的弱耦合关系,对建立能够反映内部复杂动态特性的更为准确的简化模型具有借鉴作用。     

双馈风电机组模型结构讨论

比较了双馈风电机组详细模型和通用模型的结构,发现通用模型中忽略了变流器、网侧控制器以及发电机的定转子动态。基于特征根技术及时域仿真分析,得出结论:通用模型中忽略变流器及网侧控制器的动态是合理的;通用模型中忽略发电机的定子及转子动态,仅对转子侧控制器的电气快动态有一定的影响。文中进一步指出,通用模型中还可忽略转子侧控制器电流控制内环的动态。文中还讨论了不同驱动系统模型下双馈风电机组动态特性的差异,以及转子侧控制器参数对双馈风电机组动态特性的影响。     

Crowbar技术在双馈风电机组低电压穿越的应用

对双馈风电机组运行及并网技术等方面进行了研究,针对电网电压波动时,有源Crowbar技术在风电并网中的应用进行了深入的分析。通过针对主动式和被动式两种电路结构和控制方式的建模仿真和90 k W双馈电机实验系统,得出主动式Crowbar电路比较适合我国风电并网技术。然后利用理论研究和软件仿真,得出有源Crowbar保护电路的相关参数。研究技术最终应用与东北某风厂,单机3 MW风机并网系统。通过现场结论分析,得出双馈风电机组并网时,采用有源Crowbar保护电路可以解决电网电压波动时造成的电机过电流和变流器直流侧过电压问题,使双馈风电机组完成低电压穿越运行。     

基于改进型磁链观测器直流励磁同步电机控制

定子磁链的准确观测和有效控制对提高直流励磁同步电机直接转矩控制系统的性能有着重要的意义,针对纯积分电压模型存在观测磁链偏差问题,提出一种基于磁链幅值平方和修正方法的定子磁链观测器,并对该观测器进行详细的分析.同时将简化三电平空间矢量调制算法引入到直接转矩控制中,实现转矩、磁链误差的精确补偿,并在此基础上提出三电平功率变...     

双馈风电机组机端电压控制策略研究

为解决风电场并网点(PCC)电压稳定问题,提出以单台双馈风电机组机端电压调节为目标的控制策略,充分发挥双馈风机作为风电场的元素组成部分的调压能力,结合风机实际运行结果作出了分析,并对PI控制器参数改变导致的电压调节的影响作出分析。     

双馈型风电机组的惯性控制

在分析双馈风电机组运行特性和控制策略的基础上,提出双馈风电机组的惯性控制策略.该策略附加一个频率控制环节来为风电机组的有功功率控制系统提供一个额外的有功参考信号,进而使风电机组能够及时响应系统频率来调整其有功输出.通过对含风电装机容量系统的仿真分析,验证该控制策略在系统出现功率不平衡后,能够利用双馈风电机组的惯量使风电场具备对系统频率快速响应的能力,从而提高了基于双馈风电机组的大规模风电场接入电网后的电力系统频率稳定性.     

双馈风电机组的功率控制技术研究

我国风力发电发展迅速,风电场的装机容量不断增大。由于风力发电机组输出功率具有波动性、间歇性等特点,大规模风电接入对电力系统的安全运行造成严重影响,制约了我国风电事业的持续发展。因此,对风力发电机组的有功功率和无功功率控制技术进行研究,使风力发电机组能够参与系统功率的调整具有重要意义。本文首先建立了变速恒频双馈风力发电机组的数学模型,并对双馈风力发电机组的有功和无功调控能力进行了分析。然后,本文提出了实现双馈风力发电机组的有功和无功控制的方法。最后,本文利用PSCAD/EMTDC仿真平台建立了双馈风力发电机组的仿真模型,并通过仿真验证了本文所提风电机组功率控制方法的可行性。     

双馈风电机组短路电流特性分析

提出了一种分析计算双馈风电机组(DFIG)短路电流的新方法。该方法结合了物理过程分析和频域计算法的优点,根据物理过程分析法,可以将故障后的DFIG频域方程分解为零状态响应和零输入响应。通过求解各响应的方程式,可以得到短路电流的解析计算表达式。通过对比对称和不对称故障下短路电流表达武,电网对称性故障下交流分量会快速衰减完,不对称故障下交流分量会最终达到一个稳定值。最后通过仿真验证了对称性和不对称性故障下短路电流表达式的正确性。     

一种双馈风电机组频率控制器

双馈风电机组的解耦控制使输出的有功功率无法响应电网频率的变化,其最大功率跟踪控制也无法为电网提供备用功率,使风电机组难以为系统调频提供持续的有功功率支撑。为此,提出一种基于运行工况差异性的减载运行方案,高出力时通过变桨控制、低出力时通过变速和变桨协调控制来实现有功功率备用。引入机组参与因子的概念,并应用于频率控制器的设计中,该控制器以易于准确测量的机组电磁功率、转子转速、桨距角和系统频率为观测对象,实时参与系统的频率控制过程。理论与仿真分析表明,该频率控制器能够保证机组全工况参与调频过程,有效提高了风电并网系统的频率稳定性。     

双馈风电机组故障穿越方案研究

针对风电并网规范对风电机组故障穿越要求高的问题,介绍基于串联网侧变流器(SGSC)故障穿越方案的拓扑结构,对双馈风电机组采用SGSC实现低电压穿越的控制原理进行归纳分析,提出一种结合固态断路器(SSCB)和SGSC的新型故障穿越方案,分析新型故障穿越方案存在的问题及处理方法并提出进一步研究的方向。     

双馈感应风电机组模型比较研究

对BPA与PSS/E中双馈感应风电机组模型进行分析,比较了两个软件中风机模型的建模原理与状态方程。针对同一个含风机测试系统进行仿真计算,比较两个程序潮流结果和动态特性,显示的仿真结果较为接近,说明了BPA与PSS/E中的双馈感应风电机组模型有较好的一致性,具有一定的工程意义。     

双馈变速风电机组低电压穿越控制

当系统中风电装机容量比例较大时,系统故障导致电压跌落后,风电场切除会严重影响系统运行的稳定性,这就要求风电机组具有低电压穿越（Low Voltage Ride Through,LVRT)能力,保证系统发生故障后风电机组不间断并网运行。分析了双馈风电机组LVRT原理和基于转子撬棒保护(crow-bar protection)的LVRT控制策略,在电力系统仿真分析软件DIgSILENT/Power Factory中建立了双馈风电机组模型及其LVRT控制模型,以某地区风电系统为例进行仿真计算,分析转子撬棒投入与     

双馈风电机组并网暂态稳定性研究

构建了双馈风电机组的数学模型,着重分析了其在恒功率因数和恒电压控制两种运行方式下的无功电压控制原理,在Matlab/Simulink工具中搭建风电并网系统模型,仿真结果表明恒电压控制方式能使双馈风电机组充分发挥其无功调控潜能,故比恒功率因数运行方式更好地改善风电并网系统的暂态稳定性。     

双馈异步风电机组自启动运行控制策略

随着分布式风力发电的发展,风机的自启动和孤岛运行成为分布式发电的重难点。针对双馈异步风电机组自启动过程的机电暂态特性,引入了考虑定子磁链变化的双馈风机模型,并在此基础上设计了基于反馈线性控制的自启动控制器和自启动控制策略。该策略将自启动控制过程分为自激启动、带载运行、频率调整3个阶段,各阶段对变流器采用不同的控制策略和开关规则,能够有效地实现双馈风机的快速启动以及电压、频率的稳定控制。在MATLAB/Simulink中搭建的仿真模型验证了所述方法的有效性。     

双馈风电机组中Crowbar保护综述

电网要求风电机组具有一定的低电压穿越能力(LVRT),特别是双馈式风机(DFIG)在电网的广泛应用,研究DFIG的LVRT尤为重要。主要讲述了采用Crowbar保护电路提高DFIG的LVRT,包括转子侧Crowbar保护和直流侧Crowbar保护,并对Crowbar保护电阻大小的合理选择做了简要分析,以及对Crowbar电路投切时间的选择做了详细说明,在此基础上选择Crowbar保护可以大大提高风机的LVRT功能。