直驱风电系统及电机控制的研究

在对直驱永磁风力发电系统进行分析的基础上,建立起永磁同步发电机的数学模型,针对双PWM变频器的特点,对永磁发电机的运行控制进行研究,提出发电机的机侧变换器和网侧变换器分开控制的控制方法。     

1.5MW直驱永磁风力发电机总体设计

介绍了直驱永磁风力发电(DDPMG)系统的发展趋势和基本特点,重点是东方电机1.5 MW直驱永磁风力发电机设计技术、主要参数和结构特点。     

离网型小功率直驱永磁同步风力发电机设计与有限元仿真

针对离网型小功率直驱永磁同步风力发电机的特点,研制了一台城市路灯用2 kVA小功率直驱永磁同步风力发电机;结合电磁场软件MagNet,利用二维有限元法计算出电机的空载气隙磁密、反电势、齿槽转矩,以及带额定负载运行时的电磁转矩、电磁功率、输出电压;最后,通过样机实验,对研制样机的设计值与实测值进行了比较,结果表明,所研制的2 kVA永磁同步风力发电机性能完全满足设计指标要求。     

永磁直驱风力发电机变流系统的谐波分析

结合中国海油总公司设计建造的国内第一座海上风电站的仿真研究项目,分析了一种考虑到现有开关器件功率水平,符合MW级直驱永磁型风力发电要求的变流电路,即多重化并联结构.将其主要电路即多重化并联升压斩波器及空间脉宽调制(SPWM)逆变器的输入输出特性与单重时进行了比较分析,并通过PSCAD建模及仿真,验证了该多重化电路结构在提高系统容量的同时,有效抑制了谐波的输出,从而提高了电能质量,满足对孤立网络的并网要求.     

直驱式风电场对电力系统的暂态稳定性影响分析

为研究大容量直驱式风电场并入对电力系统暂态稳定性的影响,建立了风速、风力机、轴系、直驱永磁同步发电机、全功率变流器的数学模型;研究了变流器控制策略和桨距角控制策略;并搭建直驱式风电场并网的仿真模型.以风电场并网点电压为研究对象,用电压跌落深度、电压冲击幅值、暂态电压恢复时间三个指标,对风电场出口故障、风电场突然切出、在同一点发生三相短路故障时不同风电场容量及三相短路故障发生在线路不同位置时对系统暂态稳定性的影响进行了分析.仿真结果表明直驱式风电场具有一定的低电压穿越能力;风电场突然切出时,并网点电压有小额增幅;风电场接入会改善系统的暂态电压稳定性,但当容量增大到一定程度时系统稳定性下降;随着故障点与风电场电气距离的增大,系统的暂态电压稳定性逐渐改善.     

永磁直驱风力发电机变流系统的谐波分析

结合中国海油总公司设计建造的国内第一座海上风电站的仿真研究项目,分析了一种考虑到现有开关器件功率水平,符合MW级直驱永磁型风力发电要求的变流电路,即多重化并联结构。将其主要电路即多重化并联升压斩波器及空间脉宽调制（SPWM）逆变器的输入输出特性与单重时进行了比较分析,并通过PSCAD建模及仿真,验证了该多重化电路结构在提高系统容量的同时,有效抑制了谐波的输出,从而提高了电能质量,满足对孤立网络的并网要求。     

基于滑模变结构控制的直驱永磁风力发电系统研究

本文在分析永磁同步电机数学模型的基础上,结合直驱永磁风力发电系统中的永磁同步电机矢量控制控制技术,提出一种滑模变结构与PI综合控制策略,具有对系统参数变化和负载扰动不敏感、鲁棒性好、响应速度快及容易实现等优点.在MATLAB/simulink环境下构建系统的仿真模型,仿真结果表明该控制器能有效削弱抖振,对负载扰动和系统...     

基于MPPMSG及混合式3L变流器的新型风电变换系统的设计和比较

在MW级大功率直驱风电系统中,发电机出口电压等级经常采用较低的690V,因此额定电流等级比较高,这对于全功率变流器设计是不利的。常规的解决方案是采用传统的两电平变流器并联来分摊容量,但是这是一种效率不高的解决方案。相比之下,多电平变流器具有较高的效率以及优越的谐波性能,只是在低压应用中半导体成本很高,而且还存在电容电压平衡控制的问题。提出一种基于直驱多相永磁同步发电机（MPPMSG）的三电平混合式变流器的拓扑方案,用以替代传统的三相发电机和两电平变流器并联的方案。通过三电平变流器的串并联组合,这种新方案不仅能够克服三电平变流器电容中点电压平衡和三倍基波电压脉动,而且其成本也与常规两电平并联方案相当,最重要的是这种方案具有较高的效率。详细讨论了这种技术方案的拓扑结构、参数设计、电容平衡控制以及损耗等问题。     

基于MPPMSG及混合式3L变流器的新型风电变换系统的设计和比较

在MW级大功率直驱风电系统中,发电机出口电压等级经常采用较低的690V,因此额定电流等级比较高,这对于全功率变流器设计是不利的.常规的解决方案是采用传统的两电平变流器并联来分摊容量,但是这是一种效率不高的解决方案.相比之下,多电平变流器具有较高的效率以及优越的谐波性能,只是在低压应用中半导体成本很高,而且还存在电容电压...     

双级矩阵变换器直驱风力发电系统最大风能追踪

提出了一种双级矩阵变换器(two stage matrixconverter,TSMC)直驱风力发电系统最大风能追踪控制策略。基于爬山法,通过引入中间变量实现对系统捕获风能状态进行判断,在此基础上,提出基于集成控制的最大风能追踪(maximum power point tracking,MPPT)算法。在Matlab中建立了TSMC风电系统仿真模型。仿真结果表明:新的MPPT算法通过对风力发电系统逆变级无功功率分阶段性的控制,不仅具有较好的准确性和稳定性,而且加快了系统捕获最大风能的速度。     

洗衣机用直接驱动永磁同步电动机系统一体化设计方案

针对国内洗衣机电机驱动系统技术落后现状，利用一体化的设计思想，完成了洗衣机用直接驱动永磁同步电动机系统硬件方面的设计。首先对洗衣机驱动系统进行了细致的需求分析，指出了直接驱动系统设计中需要解决的主要问题，提出了直接驱动永磁同步电动机本体的设计任务；然后制定了本体的设计方案；最后，结合降低成本提高性能的核心目的，设计了驱动器的硬件方案。仿真和试验结果表明了方案的可行性。     

基于模糊PI参数自整定的永磁同步电动机矢量控制系统

将一种基于模糊推理的参数自整定 PI 控制器引入到永磁同步电动机(PMSM)矢 量控制系统中,该控制器可以根据控制量给定值和反馈值的偏差 E 和偏差变化率 EC 按照模糊控 制规则实时自整定 PI 控制器的两个参数。仿真结果表明,运用该控制方法的系统响应快、超调 小、鲁棒性好,较常规 PI 控制具有更好的动静态性能。     

Simulation of variable‐speed wind generation system using boost converter of permanent magnet synchronous generator

This paper proposes a variable‐speed wind generation system using the boost converter. The proposed system has three speed control modes for the wind velocity. The control mode of low wind velocity regulates the armature current of the generator with the boost converter to control the speed of wind turbine. The control mode of middle wind velocity regulates the DC link voltage with the vector controlled inverter to control the speed of wind turbine. The control mode of high wind velocity regulates the pitch angle of the wind turbine with the pitch angle control system to control the speed of the wind turbine. The hybrid combination of three control modes extends the variable‐speed range. The proposed system simplifies maintenance, improves reliability, and reduces the costs compared with the variable‐speed wind generation system using a PWM converter. This paper describes the control strategy and modeling for a simulation of the proposed system using Simulink of Matlab. It also describes the control strategy and modeling of a variable‐speed wind generation system using a PWM converter. The steady state and transient responses for wind velocity changes are simulated using Matlab Simulink. This paper verifies the fundamental performance of the system using a boost converter by discussing the simulation results of both systems. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 169(4): 37–54, 2009; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20902     

基于PI控制器的PMSM矢量控制

在结合三相永磁同步电机(PMSM)数学模型的基础上,通过基本数学模型的介绍和简单推导,结合Park变换和Park反变换的有关公式和相关仿真模型,对三相永磁同步电机的PI控制做出了简单的推导和改良,并最后展示了基于PI控制器的PMSM矢量控制的仿真建模.在改良的过程中,通过Matlab/Simulink平台搭建基于PI调...     

永磁同步直驱风力发电系统的并网变流器设计

用于永磁同步直驱风力发电系统的并网主回路,采用双PWM控制AC/DC/AC电压型变换器。在此分析了该系统的控制原理,建立了双PWM变换器的系统控制模型。利用高速TMS320F2812型DSP芯片建立了基于双PWM变换器的永磁同步直驱风力发电系统实验平台。研究了系统的控制策略。实验结果表明,所建立的发电系统实现了变速恒频发电运行,能够独立调节系统输出的有功功率和无功功率,且系统具有良好的动静态性能。     

交流伺服系统可重构控制器设计方法的研究

在交流伺服系统控制领域中,交流伺服系统控制器多为一个控制环一种控制策略,这导致了它的应用范围较窄.为了克服这缺点,提出一种交流伺服系统可重构控制器的设计方法,该控制器的各个控制环由多种控制策略组成.在应用时,根据伺服系统对性能的要求,结合给出的控制器策略选择依据和设计过程,对控制器的策略进行灵活重组,形成新的控制器以满足系统期望的性能要求.对提出的可重构控制器的设计方法进行仿真分析,仿真结果证实这种方法是有效的.     

直驱风电机组次同步振荡阻尼控制方法及其适应性

由风电波动引发的次同步振荡具有振荡频率多变、涉及动态装置多、影响因素复杂等特点,现有的阻尼控制类装置难以实现有效抑制,需研究适用的附加阻尼控制方法。文中通过线性化方法推导了直驱风电机组并网系统的特征方程和传递函数,并获取了风电机组并网系统在不同工况下的频率响应特性。然后提出了基于奈奎斯特稳定判据的风电机组次同步振荡阻尼控制器的参数设计方法,以及基于粒子群优化算法的参数优化方法;结合特征值法及时域仿真法,分析了阻尼控制器对于次同步振荡的抑制作用。研究结果表明,依据前述方法设计的阻尼控制器在多种运行条件下均具有较好的适应性。     

永磁直驱风电系统变流器拓扑分析

永磁直驱风电系统变流器为永磁同步发电机和电网的接口,对其常用的拓扑进行了详细的分析和说明,包括不控整流 逆变器、不控整流 DC/DC变换 逆变器、背靠背双PWM变换器等拓扑,对其工作原理、应用和优缺点进行了介绍和对比,并针对风电机组对大功率变流器的需求,对大功率拓扑结构的特性和应用进行了详细的介绍。不控整流 Boost变换 并网逆变器和背靠背双PWM变换器2种拓扑是目前的优选方案,多电平变换器因其优良的性能将具有良好的发展前景。     

永磁同步电机控制参数设计方法

磁场定向控制(FOC)由于其良好的解耦性、较小的转矩脉动和容易实现等优点,成为最广泛使用的永磁同步电机控制方法。电流环参数设计是磁场定向控制的关键。本文通过对电流环进行分析,采用传递函数分析的方法,在考虑交叉耦合的条件下推导控制参数与电流控制性能的关系,给出控制参数的优化选取原则。     

薄变换器在风力发电并网中的应用

分析比较了风力发电机的几种并网方式,并对永磁同步发电机(PMSG)的并网进行了详细分析,在电网与风力发电装置间设计了一个薄AC变换器(TACC),使智能电网的装置智能化、可控化等.在Matlab 9.0/Simulink 环境下建立了有TACC和无TACC的情况下电网输出电压的仿真模型,并分析两种情况下的工作原理.经研...