双馈风机变流器Crowbar设计

为了满足国家电网"低电压穿越功能"的强制性要求,风电机组的核心部件变流器必须要设计保护装置Crowbar电路。文章主要结合电压跌落时双馈式风电系统工作过程和工作方式,以1.5MW双馈变流器为例,选择了主要的开关器件IGBT,设计了其主电路和驱动电路,并对设计结果进行了试验验证。     

基于模糊PID双馈风电系统网侧变流器综合控制研究

文章在DFIG网侧变流器扰动运行与电网电压不平衡运行的基础上,提出一种基于模糊PID控制的电流微分前馈与负序电流抑制相结合的控制方法。电流微分前馈能有效加快扰动下网侧变流器调节时间和精度;电网不平衡下附加负序电流抑制的方法简单有效,具有很强的可实施性。采用模糊PID控制,参数能够在线调整,提高系统鲁棒性与响应速度。在Matlab/Simulink中搭建了3 MW双馈风机仿真模型,试验结果验证了文中方法的有效性。     

双馈风力发电机网侧变流器新型拓扑控制研究

文章对大功率双馈风力发电机网侧变流器并网时,电压不平衡问题提出一种有效网侧控制拓扑结构,该结构采用3个单相变流器代替原有的三相变流器,通过补偿电压达到限制故障电流同时稳定直流电压的目的。本方法减小了变流器容量,增强了可控性和适应性,同时还可在电压跌落或波动情况下保持同步到电网。最后在MATLAB/SIMULINK环境下,验证了文章所提控制方案的有效性。     

双馈风力发电机机侧变流器分析

根据变速恒频双馈风力发电机定子磁链定向矢量控制理论,采用双闭环结构SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）,通过控制转子侧励磁电流达到控制电机定子侧的无功功率和频率的目的。并通过PSIM软件进行亚同步、超同步运行实验,双闭环控制保证了双馈电机的快速响应,仿真验证了双馈风力发电机控制策略的正确性     

双馈变流器网侧的正、负序电压电流的检测方法

由我国风力资源的分布特点所决定,很多双馈风电机组都建在一些电网比较薄弱的偏远地区,这些地区经常发生电网电压和电流不对称的情况。如果在控制中对该情况不予考虑,会引起直流母线电压波动和纹波电流。三相电压和电流的不平衡可以从正序和负序分量中得到体现。文章基于三相三序变换理论,结合RC相移电路,提出了一种硬件电路来进行三相电压和电流的正序和负序的检测,通过仿真以及在实际控制策略中的应用,证明了该电路的正确性和有效性。     

双馈风电机组转子侧变换器改进优化控制

准比例谐振控制器在静止坐标下能够对特定频率的交流信号实现无静差控制,基于此结合双馈风力发电机的静止αβ坐标系下的数学模型,提出了转子侧变换器PR控制。该方法将电流内环的有功和无功分量转换到静止坐标系下,利用准PR控制器进行跟踪给定信号,实现了有功、无功功率解耦控制。与传统PI控制策略相比,优化的控制策略减少了坐标旋转变换,提高了控制系统的鲁棒性。在PSCAD/EMTDC环境下搭建了仿真模型,仿真结果验证了文章控制策略的有效性和无功在抑制电网电压波动的作用。     

基于状态反馈的双馈风电机组传动链动态扭转载荷控制

针对恒转矩控制时传动链阻尼小、扭转载荷大会降低机组传动链上关键部件使用寿命的问题,设计基于状态反馈的传动链动态扭转载荷控制器,使等效在轴上的发电机转速更好地跟踪风轮转速,从而减小低速轴扭矩,实现传动链的动态扭转载荷控制。利用FAST和Matlab/Simulink软件对机组模型和控制器进行联合仿真,结果表明所提出的方法能有效降低双馈风电机组传动链的动态扭转载荷。     

转子侧采用直接功率控制的双馈风力发电系统

在研究双馈感应发电机(DFIG)数学模型的基础上,分析了对称电网条件下DFIG定子侧输出有功、无功功率的组成,对转子侧采用了一种新颖的直接功率控制(DPC)方法控制变换器的工作状态,实现对定子端输出的有功、无功功率的控制,较好地实现了二者的解耦。基于Matlab建立了DFIG风力发电系统仿真模型。仿真结果显示,所采用的方案具有快速的动态响应功能和良好的控制效果。     

双馈型风力发电变流器及控制研究

电能是生活和工作不可或缺的重要组成部分,倡导保护环境的背景下对风力发电的重视程度不断提升,做好双馈型风力发电变流器控制可以使系统更加稳定。基于此,本文就双馈型风力发电变流器作用出发,重点阐述双馈型风力发电变流器控制,包括变速恒频变流器的控制和变速恒频变流器并网控制策略,以供参考。     

基于双馈感应风机的虚拟惯量控制研究

介绍了双馈感应风力发电机组发电系统的原理,针对虚拟惯量控制通常给系统带来的频率恢复时间变长以及频率二次跌落现象,文章提出一种通过双馈感应风电机组为系统提供频率支撑的新策略,并在Matlab/Simulink仿真软件上搭建了双馈感应风电机组发电系统模型,仿真结果证明文章所提出策略能够在有效提高电力系统频率的动态响应性能的同时,避免频率的二次下跌。     

基于转矩极限控制的双馈风机改进频率控制策略

基于转矩极限控制的双馈风机频率控制策略为系统提供频率支撑时,功率扰动较小情况下,暂态功率分担不合理会引起频率支撑阶段频率跌落,转速恢复阶段功率瞬时突变引起二次频率跌落。针对此问题,首先在频率支撑阶段提出了基于最大频率变化率的权重系数控制方法,以合理分担负荷扰动暂态功率,提升系统频率动态支撑能力。其次,在转速恢复阶段引入一次函数关系预设转速平滑恢复功率轨迹,避免有功突变,减少二次频率跌落。最后,基于EMTP-RV4.0仿真平台在不同渗透率及扰动下验证了所提方法的有效性。     

基于神经网络的双馈式风机故障诊断研究

文章提出了一种基于BP神经网络的双馈式风力发电机(DFIG)相间短路故障诊断方法,利用Park变换对DFIG进行建模,并对发生在DFIG定转子侧的相间短路故障进行了仿真,确定了在故障状态下,将DFIG定转子侧的电流量和电压量作为典型故障数据的可行性。在此基础上,通过典型故障数据对BP神经网络的训练,使新的诊断方法在DFIG发生相间短路故障时,能精确地对DFIG的相间短路故障类型进行判断。最后,利用MATLAB对神经网络进行编程设计和仿真分析,验证了该方法的可行性,为DFIG的相间短路故障诊断方法提供参考。     

双馈风机网侧自抗扰PD控制器性能研究

为了提高双馈风机网侧变流器的整流性能,改进了一种带自抗扰结构的非线性PD控制方法。建立双馈风机网侧的变流器模型,利用离散型PID控制器作为电流调节器在一定程度上抑制了网侧直流电压的振荡。在非线性扩张观测器的基础上,结合一种PD形式的非线性组合控制器,得到了基于自抗扰结构的网侧变流器。仿真结果显示,所用方法可在电网单相电压跌落情况下降低网侧直流电压中的纹波电压,提高双馈风机网侧的直流稳压能力;缩短整流的调节时间,提升双馈风机网侧的响应速度。这种自抗扰PD控制器的合理性和有效性得到了验证并适用于工程应用中。     

一种抑制双馈风机故障电流频率偏移的有效方法

随着风机装机容量的增加,双馈感应风机(doubly-fed induction generator,DFIG)的故障特性对继电保护的影响越来越大,其不同的Crowbar控制策略会导致不同的故障特性。在深入分析DFIG暂态电流特征和Crowbar作用后转子短路电流变化的基础上,结合其定、转子电流的对应关系,提出一种优化的Crowbar控制策略。电网故障期间内Crowbar电路分时段投切,既能满足DFIG的低电压穿越要求,又能改善其故障电流频率偏移的程度。有效地减少了电流差动保护、距离保护及方向元件、选相元件的错误动作,在根源处减轻基于工频量的傅氏算法出现偏差对继电保护造成的影响。最后利用RTDS平台,以内蒙古某风场为依托,验证所提控制策略的有效性和可行性。     

双馈风机控制方式对继电保护动作的影响研究

将双馈风机接入到配电网中,会对配电网的继电保护动作造成一定的影响,特别是双馈风机的控制方式对继电保护的影响是最为严重的。因此,本文将对双馈风机控制方式对继电保护的影响进行分析。本文首先对双馈风机的概况进行综述,其次对数学模型以及控制策略进行阐述,最后对继电保护的影响进行分析,以供参考与借鉴。     

双馈风力发电机转子网侧PWM整流器的设计和仿真

采用了一种新的三相电压型PWM整流器控制方案,建立了整流器输入电流控制的d-q模型,该模型对电网波动和负载扰动具有较强的抗干扰能力。仿真表明,该整流器能获得单位功率因数的正弦输入电流、稳定的直流输出电压和快速的动态相应,能够实现能量的双向流动,是满足双馈风力发电机交流励磁要求的理想整流电源。     

基于转子串电阻的双馈风电低电压穿越暂态功率优化控制

针对双馈风力发电机转子串电阻低电压穿越控制,提出一种动态功率优化控制策略,根据电网电压跌落深度的前馈控制,实时改变双馈电机有功功率给定值,进而快速有效地控制双馈电机的功率输出,实现转子变流器两侧的功率平衡;利用转子串电阻低电压穿越期间双馈电机的可控性,在确保系统稳定和转子变流器电流不越限的情况下,为电网提供尽可能多的无功支撑,促使电网故障电压快速恢复。基于10 kW的双馈风力发电模拟平台实验结果表明,该算法在无需添加额外硬件设备的同时,可基本实现系统的安全、稳定、零电压穿越运行,且可降低系统的成本,具有一定实用性。     

基于虚拟示波器的双馈异步风力发电机变流器故障诊断技术

介绍了双馈异步风力发电机及其变流器的电路原理,以及可运用于风电变流器故障诊断的虚拟示波器技术;并对故障诊断实例进行了分析,结果发现,实勘结果与故障诊断结果相吻合。该故障诊断技术可为处理风电变流器类、风电电气一次设备及线路类故障提供有力支撑。     

双馈风机低电压穿越的改进技术

为提高电压跌落条件下双馈风电机组的运行稳定性,介绍了crowbar与chopper共同配合作用的低电压穿越技术,并从提高crowbar阻值整定上限这一角度通过理论分析与仿真验证说明了crowbar与chopper配合作用的优势。提出低电压穿越过程中机侧变流器的无扰切换控制方法,通过仿真验证了这种方法可以大大减少crowbar投切次数与低穿过渡时间,且控制简单可行。