变速恒频双馈风力发电机并网控制

变速恒频双馈风力发电机实现无冲击电流并网的关键是控制双馈电机定子电压的幅度、相位和频率与电网电压高度一致。通过建立并网前后双馈风力发电机系统的数学模型,分析了定子电压频率、幅值及相位与转子励磁电流、转子转速之间的运行规律,提出定子磁场定向转子电流闭环控制策略。实验结果表明,该控制策略能准确实现发电机柔性并网,并且完成有功功率和无功功率的解耦控制。     

TSMC励磁的风力发电系统空载并网控制

双级矩阵变换器(TSMC)存在中间直流环节,但不包含大容量直流环节储能电容,引入TSMC作为双馈风力发电系统的励磁电源。根据交流励磁变速恒频风力发电运行的特点,将电网电压定向的矢量控制技术应用在双馈发电机的并网控制上。根据电网电压和电机转速来调节转子的励磁电流,使双馈风力发电机定子电压跟随电网电压,从而减少并网时的冲击电流。实验结果表明,TSMC励磁双馈风力发电系统并网冲击电流较小,控制策略可行。     

基于电网虚拟磁链的变速恒频风力发电机柔性并网技术

利用双馈风力发电机与电网的"柔性连接"特性,基于合理的转子侧交流励磁控制可实现发电机柔性并网.在推导双馈风力发电机空载数学模型基础上,提出了电网虚拟磁链的概念,给出了柔性并网中双PWM励磁变换器的控制方法:基于电网虚拟磁链定向的机侧变换器矢量控制策略和基于电网电压定向网侧变换器矢量控制策略.设计了具有初始磁链估计、不需电压传感器的虚拟电网磁链观测器,该观测器实现简单,精度较高.实验研究表明,柔性并网技术安全稳定,电流冲击小,满足双馈风力发电机的变速恒频运行需要.     

基于虚拟同步机控制的双馈风电机组预同步并网策略

采用虚拟同步机控制的双馈风电机组能提高电网惯量和频率支撑能力,成为实现可再生能源友好并网的有效途径之一。基于虚拟同步机控制的双馈风电机组直接参与电网并网时,由于缺少预同步锁相控制,双馈风电机组定子与电网的电压幅值和初始相位可能存在偏差。针对上述存在的并网问题,提出了一种虚拟同步机控制的双馈风电机组无锁相环预同步控制策略。通过在虚拟同步机外环控制中加入频率相位控制器和幅值预同步控制器,可以控制双馈风电机组并网前定子频率、相位和电压幅值与电网相同,并提出在无功功率-电压环中引入虚拟阻抗,实现了双馈风电机组快速地平滑并网。最后,通过理论分析和仿真结果验证了无锁相环预同步控制方案对虚拟同步机控制的双馈风电机组并网的有效性。     

双馈风力发电机组并网控制策略及性能分析

为了实现双馈风力发电机组无冲击电流并网,基于电网电压定向矢量控制技术,提出了一种考虑转子电流动态调节特性的双馈风力发电机组空载并网控制策略。基于Matlab/Simulink仿真平台,建立了双馈风力发电机系统及其并网控制的数学模型,并对不同初始运行转速的双馈风力发电机组的自动并网运行特性进行了仿真。仿真实验结果证明无论初始转速为同步转速,还是超、亚同步转速,利用提出的并网控制策略,双馈风力发电机组能很好快速地建立定子电压,并网过渡过程定子电流基本没有冲击。     

双馈风力发电机空载并网控制

推导了基于定子磁链定向空载并网数学模型,设计了双馈风力发电机并网控制系统,以TMS320F2812为控制器进行了发电机定子电压幅值、频率、相位、相序的有效控制.通过实验样机的并网实验,证明双馈发电机能够在不同转速下顺利、平稳地实现并网,从而验证了控制方法的正确性.     

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.     

双馈式风力发电机并网与解列控制及仿真研究

对双馈式风力发电机的起动并网、解列切出的控制过程和控制策略进行了研究。以双馈式风力发电机数学模型为基础,对相应的并网与解列控制方案进行了详细的介绍与分析。然后基于PSCAD/EMTDC仿真,对理论分析结果进行验证。结果表明:给出的并网控制策略电压幅值波动小,控制精度高,响应迅速,能较好跟随网侧电压;按照给出的起动并网步骤,可实现定子电流的零冲击并网。基于斜率控制的定子电流闭环控制策略能平滑且迅速地控制定子电流并快速灭磁,让整个解列过程更加平稳;按照所给解列步骤可使电机从电网中快速脱离,完成软解列过程。     

双馈风力发电系统空载并网控制与实验研究

为避免发电机在并网时发生的电流冲击,并使其安全平稳地接入电网,在分析双馈变速恒频风力发电机组工作原理及其数学模型的基础上,将矢量变换控制技术应用到双馈发电机并网控制中,提出了一种基于电网电压定向的空载并网控制策略,采用了一种新型软件锁相环(SPLL)以实现对电网基波电压正序相位的快速跟踪.搭建了3 kW风力发电实验平台...     

双馈风力发电机并网控制及稳态运行研究

在考虑定子电压动态性能的情况下,对变速恒频双馈型风力发电机空载并网及电网故障下运行控制策略进行了深入分析,并仔细推导了各控制器的设计依据.利用电网电压定向的矢量控制及分段改变转子电流的参考值的方法实现该并网控制,其主要目的是降低并网时定子的冲击电流.在稳态运行时,考虑了定子电流动态性能的要求,进一步提高了向电网输入电能的质量和低电压穿越能力.最后对整个并网过程进行了实验研究,结果证明了该控制策略的正确性与有效性.     

双馈风力发电机的空载并网控制研究

通过分析交流励磁变速恒频风力发电机组运行特点,将矢量变换技术应用到发电机并网控制上,应用了一种基于定子磁场定向转子电流开环控制策略,分析了定子电压、频率、幅值及相位的控制规律,建立发电机空载并网仿真模型,对并网前的空载运行、并网的过渡过程进行系统仿真.仿真结果表明,该控制策略有效地控制了发电机的定子电压与电网电压在幅值、相位、频率上的一致,是一种较理想的并网方式.     

电网电压跌落下双馈感应风电机组控制性能测试方案

基于电网电压跌落和恢复下的双馈感应发电机电磁暂态响应分析,提出了定子非同步并网模拟电网电压跌落和恢复的测试方案。通过控制转子励磁电流,使定子与电网电压在非等幅值情况下并网。电机暂态直流磁链、定转子电流以及中间直流电压的响应分析表明,测试方案能够模拟电网电压跌落和恢复过程中双馈感应发电机的暂态响应,实现电机侧变流器控制性能的测试。仿真和实验结果验证了测试方案的可行性。     

变速恒频双馈风力发电机组的空载并网技术

传统的风力发电机组直接并网和降压并网都会在并网瞬间产生很大的冲击电流,基于定子磁链定向的双馈发电机组空载并网,由于并网前定子磁链的检测不准确也会对电网造成冲击.根据变速恒频双馈风力发电机组的运行特点,通过对其数学模型的分析,建立了双馈异步发电机的空载数学模型,研究了其基于电网电压定向的空载并网控制策略,避免了由于定子磁链检测不准确造成的电网冲击.试验结果表明,该控制策略可以实现大容量风电机组的无冲击软并网,是一种理想的风电机组并网方式.     

电网电压跌落下无刷双馈发电机低电压穿越控制

电网电压跌落的瞬间,风力发电机定子和转子产生冲击电压和冲击电流,对电网安全造成影响。为实现无刷双馈风力发电机低电压穿越,保证风电机组在电网电压跌落下不间断运行,对电网电压跌落下无刷双馈发电机定子电压和电流进行暂态分析,搭建了无刷双馈发电机在功率绕组静止坐标系下的数学模型,推导并分析了电网电压跌落瞬间其功率绕组磁链、控制绕组电压动态变化过程,并提出一种积分滑模直接功率控制与故障穿越控制相结合的控制策略,完成无刷双馈发电机低电压穿越控制。通过MATLAB/Simulink和半实物仿真试验平台进行验证,仿真和试验结果证明所推导功率绕组磁链和控制绕组电压动态变化过程的正确性及控制策略的有效性,该控制策略有效抑制了定子控制绕组侧电压和电流畸变,提高了无刷双馈发电机的低电压穿越性能。     

电网对称故障时双馈感应发电机低电压穿越控制

分析电网对称故障时,双馈感应风力发电机定子磁链变化过程、导致定转子过电流的原因、电网故障发生具体时刻及故障程度对双馈感应发电机定转子的影响,提出一种双馈感应风力发电机转子侧变换器低电压穿越控制策略,改善了双馈感应发电机在电网故障时定、转子过电流的情况,实现了双馈感应发电机在电网对称故障时的低电压穿越.在理论分析基础上,建立双馈感应发电机转子侧变换器低电压穿越控制模型和3 kW双馈感应发电机励磁变换器低电压穿越控制实验系统.实验结果表明,所提出的双馈感应发电机低电压穿越控制策略动态响应快、方法行之有效.     

矩阵变换器交流励磁系统控制策略研究

矩阵变换器是一种新型的交交变换器,相对于传统的交直交变频器,它具有输入功率因数可控,无需直流储能元件,结构紧凑,体积小等优点.本文将矩阵变换器用于双馈型风力发电机励磁系统,提出了双馈电机并网和发电运行时矩阵变换器交流励磁系统的控制策略,该策略是将矩阵变换器的间接空间矢量控制,与基于定子电压定向矢量控制策略相结合,从而实...     

双馈风力发电系统负载并网滑模控制

实际运行中电机参数的变化及电网电压波动等外部扰动的出现,会严重影响系统并网性能。为了实现双馈风力发电机平滑接入电网,将滑模变结构控制与矢量控制相结合,提出了一种负载并网控制策略。仿真和实验结果表明:在负载并网滑模控制下,双馈风力发电机并网时冲击电流较小,控制策略是可行的;与传统PI控制相比,本控制策略稳态误差近似为零,能有效抑制电机参数扰动及外部扰动对双馈风力发电系统的影响,具有较强的鲁棒性。     

鼠笼型全功率风电变换器控制策略研究与实验

全功率风电机组的发电机定子侧通过双PWM变换器接入电网,相比双馈型发电机组具有更好的抗电网电压波动能力.在低电压穿越过程中发电机和机侧变换器几乎不受电网电压变化的影响,因此低电压穿越控制策略相对双馈型发电机组而言较简单,且更易于实现.机组并网输入有功功率和无功功率控制主要在网侧变换器中实现,无功功率调节简单方便,可实现...     

双馈型变速恒频风力发电机矢量控制模型的研究

从当前风力发电系统中使用恒速恒频存在的问题出发，提出了把双馈型变速恒频发电机应用于风力发电中，并且使用定子磁场定向的矢量控制方法研究双馈型风力发电机，建立了变速恒频风力发电系统的矢量控制数学模型，分析了风力发电机运行时的动态性能。结果表明风力发电机系统实行矢量控制后，发电机和原动机之间可以完全解耦，发电机定子电压的频率、相位与风速的大小无关，从而减少了对电网的冲击。     

基于电压矢量闭环双馈风力发电空载并网策略

电压开环双馈电机空载并网方式缺少对定子电压的直接有效控制,存在定子电压相位、幅值极易受参数变化的影响、端电压幅值低频脉动的缺点,并网过程中易产生较大的冲击电流,影响电网的稳定运行.分析了基于定子电压瞬时值闭环控制的基本原理和控制策略,对转子电流进行了线性化解耦控制.通过仿真验证了采用电压闭环控制,定子电压对电网电压具有较强的跟随性能,提高了定子端电压的控制精度,并网过程冲击电流较小,电压闭环空载并网是一种理想的并网方式.