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双馈风力发电机电机侧变流器分析


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双馈风力发电机机侧变流器分析
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数: 刘鹏飞, 赵峰, LIU Peng-fei, ZHAO Feng 刘鹏飞,LIU Peng-fei(兰州交通大学,自动化与电气工程学院,兰州,730070;株洲电力机车研究所风电事业部,湖 南,株洲,412001), 赵峰,ZHAO Feng(兰州交通大学,自动化与电气工程学院,兰州,730070) 电网与清洁能源 ADVANCES OF POWER SYSTEM & HYDROELECTRIC ENGINEERING 2009,25(5) 3次

参考文献(7条) 1.郭金东 变速恒频双馈风力发电机励磁电源控制技术[期刊论文]-电力电子技术 2007(04) 2.Malesani L M;Rossetto L;Tomasiu P AC/DC/AC PWM Converter with Reduced Energy Storage in the DC Link 1995(02) 3.Ekanayake J B;Holdsworth L;Jenkins N Control of Doubly Fed Induction Generator DFIG Wind Turbines 2003(01) 4.陈伯时 电力拖动自动控制系统 2003 5.赵仁德 变速恒频双馈风力发电机交流励磁电源研究[学位论文] 2005 6.Hoffmann R;MutschlerP The Influence of Control Strategies on the Energy Capture of Wind Turbines 2000 7.Sergei Peresada;Andrea Tilli;Aleeto Tonielli Power Control of a Doubly Fed Induction Machine Via Ouput Feedback 2004

相似文献(10条) 1.学位论文 冯世成 基于扩展卡尔曼滤波的双馈风力发电机无速度传感器矢量控制研究 2009
双馈风力发电机因自身结构问题,转子侧参数易变难测,使得双馈风力发电机按转子磁链定向的矢量控制策略由于转子参数的引入,调速性能受到极大影响,系统鲁棒性不高。 <br>   本文采用双馈风力发电机按定子磁链定向下的矢量控制策略。按定子磁链定向下的矢量控制策略的定子磁链观测模型避免了转子参数的引入,模型采用的唯一变量参数是容易在线测量的 定子电阻,在理论上保证了磁链观测的鲁棒性,从而保证了双馈风力发电控制系统的鲁棒性。并针对传统无速度传感器矢量控制低速阶段控制效果不佳的问题,在保持系统高的动态性能 和鲁棒性前提下提出了双馈风力发电机基于EKF(扩展卡尔曼滤波)无传感器矢量控制策略,利用EKF(扩展卡尔曼滤波)对转子转速进行估计。<br>   本文首先分析了交流异步电机基本控制策略和风力发电系统基本控制理论;解析双馈风力发电机基本电气特性,建立其三相静止坐标系下的数学模型,根据矢量控制坐标变换,建立其二 相静止坐标系下的数学模型和二相旋转坐标系下的数学模型,并根据双馈风力发电机模型状态方程,建立相应的动态等值电路。然后分析了矢量控制基本原理,在理论上定性分析了双馈 风力发电机转子参数对矢量控制系统性能的影响;研究定子磁场定向下的磁链观测,其中包括按照定子电压、定子电流的U-I法,按照定子电流、转子转速的I-ω法,按定子电压、转子转 速的U-ω法,分析其各自优缺点,在仿真模型的基础上定量分析了定子参数对定子磁链观测的影响,即对双馈风力发电机矢量控制系统的影响,且提出提高定子磁链观测精度的方法,并 在此基础上实现对双馈风力发电机转子电流的励磁分量和转矩分量的解耦控制,通过调节转子励磁分量和转矩分量实现转矩平滑控制,同时避免了对转子参数的依赖,提高了系统的鲁棒 性。最后建立双馈风力发电机及其控制系统仿真模型,搭建双馈风力发电机电流环、速度环矢量双闭环控制系统并对其进行仿真研究,搭建双馈风力发电机基于EKF(扩展卡尔曼滤波)无传 感器矢量控制系统仿真模型并对其进行仿真研究。<br>   仿真结果证明了本文所论述的理论和方法的可行性和正确性,为双馈风力发电系统的实际控制系统提供了参考和依据。

2.期刊论文 杨春.梁中华.任敏.YANG Chun.LIANG Zhong-hua.REN Min 双馈风力发电机无位置传感器矢量控制的策略 -沈阳工业大学学报 2006,28(1)
目前双馈风力发电机普遍趋向于采用矢量控制策略,实现发电机有功、无功功率的独立控制.但是由于风力发电机一般工作在恶劣的气候条件下,使用通用传感器进行位置和速度信号检 测,故障率高,且检修不便,为此提出一种简单可行的无位置传感器矢量控制方案.基于双馈电机数学模型,重点讨论在转速控制阶段,采用定子磁场定向的矢量控制,进行了转子位置估算,得 到了转速及功率变化规律.最后对1 MW的风力机模型进行系统仿真实验,证实了该方案的可行性.

3.学位论文 白廷玉 变速恒频双馈风力发电机矢量控制研究 2007
变速恒频发电技术是一种新型高效的发电技术,在风力发电领域有着良好的应用前景。本文分析了风力机运行特性及其最大风能追踪原理,对双馈电机进行数学分析,给出了功率在 双馈电机中的流动图解;针对双馈电机转子能量双向流动的要求,选择了具有能量双向流动能力的双PWM交流励磁用变频器,研究了基于定子磁场定向的变速恒频双馈风力发电机的控制策 略,实现了最大风能追踪,分析了电网不平衡条件下双馈电机的控制策略;基于MATLAB软件建立了变速恒频双馈风力发电机组的仿真模型,针对提出的控制策略对变速恒频双馈风力发电 机组的并网运行特性进行了仿真研究,仿真结果表明了该控制策略的正确性和可行性。

4.会议论文 段其昌.冯世成.郝风霞 基于EKF的双馈风力发电机无传感器矢量控制 2008
风力发电系统是典型的非线性系统。由于风速处于不断变化之中,传统的感应电机无速度传感器控制方法速度估计误差较大。风力发电系统便不能很好追踪最大功率点,本文提出利 用EKF估算风力发电机的角速度和转子磁链,由此建立感应电机双闭环无传感器矢量控制。仿真结果表明,该控制方案有效。

5.学位论文 杨冬 双馈风力发电机矢量控制研究 2009
当今世界能源危机和环境污染日益严重,作为可再生绿色能源的风能的开发利用具有十分重要的意义。世界各国普遍重视并竟相大力发展,技术上推陈出新。其中以变速恒频双馈风 力发电系统最为广泛,尤以绕线式转子双馈异步发电系统为代表。对于这种系统,可以通过交流励磁变换器实现最大风能捕获的变速恒频风力发电。 由于风能是随机变化的,对变换器有很高的要求,与传统的变换器相比较,作为兆瓦级变速恒频风电机组电控系统的核心部件,双PWM变换器具有更好的输入输出特性,更低的电力谐 波,更宽的调速调频范围等优点。转子侧变换器担负双馈感应发电机的控制任务,通过对转子侧变换器的控制可以实现输出有功功率和无功功率的解耦和最大风能的追踪;网侧变换器在 保持直流母线电压稳定的情况下通过直流环节完成转子及转子侧变换器与电网间的能量交换并提供一定的无功功率。 本文首先分析了变速恒频双馈电机运行调速原理及其动态数学模型、基于功率给定的最大风能捕获原理以及常用的几种矢量控制,同时对功率调节方式、转矩调节方式相应的比较 ,在此基础上建立了双馈发电机有功功率和无功功率解耦的控制方案和策略。分析了网侧PWM变换器在同步旋转d、q坐标系中的数学模型,建立基于稳定直流母线电压和单位功率因数运行 的双闭环PI控制方案,对以上理论进行了实验研究,建立了基于dSPACE的变速恒频双馈风力发电系统的实验平台,包括软硬件的详细设计,并通过实验验证了本文提出的控制策略的有效 性。

6.期刊论文 兰华.刘座铭.童建东.王野藤.刘涛.LAN Hua.LIU Zuo-ming.TONG Jian-dong.WANG Ye-teng.LIU Tao 双馈风力发电机空载并网 控制策略研究 -继电器2008,36(10)
采用传统的PI控制、模糊控制以及积分型变结构控制(IVSC)分别与矢量控制相结合,对双馈风力发电机空载并网控制,即并网前的空载运行、并网时的过渡过程做了仿真实验.在IVSC与 矢量控制相结合的控制策略中,将饱和函数加入到切换控制,使系统在边界层内产生准滑模运动,有效地抑制了转子电流的抖振.通过比较,积分型变结构控制(IVSC)分别与矢量控制相结合的 控制策略能使系统在全局范围动态性能最佳.

7.学位论文 阮景锋 无刷双馈风力发电机变速恒频控制技术研究 2007
变速恒频风力发电系统是高效的风电能量转换系统,在大中型风电机组中得到了广泛应用。无刷双馈风力发电机是一种特别适合于变速恒频风电系统的新型风力发电机,进行无刷双 馈风力发电机变速恒频控制技术研究,对无刷双馈电机在风电领域的推广应用具有重要理论意义和实用价值。 本文课题来源于辽宁省教育厅基金资助项目(20142201)“新型无刷双馈风力发电机及其变速恒频控制技术”。 由于无刷双馈发电机的结构特殊,直接采用传统分析方法不再适用。本文从无刷双馈发电机的电磁关系及其机电能量转换原理出发,研究了基于控制绕组旋转坐标系的无刷双馈发电

机的数学模型,为研究适用于无刷双馈发电机的控制方法打下了基础。 研究了一种无刷双馈发电机的矢量控制方法,通过控制副绕组电流来控制主绕组电流的有功分量和无功分量,实现了有功功率与无功功率的解耦控制。计算了最大风能追踪控制的参 考功率,构建了无刷双馈发电机变速恒频控制系统仿真模型,针对发电机亚同步运行状态的最大风能追踪控制进行了仿真研究。仿真结果验证了无刷双馈风力发电机模型的正确性和功率 绕组磁场定向矢量控制策略的有效性。 构建了基于DSP控制器的无刷双馈风力发电机的励磁控制系统,完成了变流器主电路、驱动电路与保护电路、输出滤波电路、以及模拟量的检测与调理电路的设计。研究了软件各模块 程序算法的数字实现方法,初步完成了基于矢量控制策略的无刷双馈发电机变速恒频控制系统软件设计。 用变频调速异步电动机模拟风力机,以构建的实验平台为基础,完成了无刷双馈发电机带独立电阻负载的变速恒频控制实验。实验结果验证了无刷双馈发电机矢量控制策略的正确性 ,以及变速恒频控制的有效性。

8.学位论文 王耀辉 双馈风力发电机的无功功率控制 2010
随着矿物能源的日益短缺,风能的开发和利用得到迅猛的发展。变速恒频双馈风力发电机已经是风电领域的主流机型。双馈风力发电机组成的风电场并网后改变了原有网络的潮流分 布,对电力系统产生了一系列的影响。其中,电压的稳定性、网络的无功优化,机组低电压穿越能力与风电场的无功控制关系非常密切。双馈风电机组采用矢量控制技术很容易实现有功 无功的解耦。双馈风电机组网侧变流器及定子侧均能向电网注入或吸收无功。相关研究主要集中在利用双馈风电场的无功对并网点电压或功率因数进行控制。在正常的工作条件下,由于 风电场受当地电力系统的结构强度、负载情况等因素的影响,单纯采用电压控制或功率因数控制并不能合理利用双馈风电场的无功功率。<br>   本文采用一种切换控制方案,自动根据并网点的电压、功率因数的实际情况进行无功控制策略的选择,无功控制策略有三种:电压控制、功率因数控制、零无功控制。在稳定电压的前提 下以提高功率因数为目标。在低电压故障期间,在已有电压控制方案的基础上,转换机侧变流器无功电流为优先,根据电压跌落的深度自动调整注入转子无功电流的大小。与有功电流优 先的电压控制方案相比,这种改进电压控制方案在机组允许的条件下,能够向电网提供更多的无功支撑。通过仿真实验证明了在正常工作条件下,无功切换控制方案与单纯的电压控制方 案或功率因数控制方案相比具有一定的优越性;在低电压故障期间,与有功优先的电压控制相比,能够向系统提供更多的无功,同时减轻了无功电流优先所带来的较大机械冲击和电气参 数振荡。

9.会议论文 侯勇.童建东 基于积分型变结构控制器的双馈风力发电机并网控制 2007
将积分型变结构控制(IVSC)与矢量控制相结合,得到了一种新的双馈风力发电机空载并网的控制策略。控制系统包括两个采用IVSC的电流控制器和一个基于变速积分的电压偏差控制 器。该控制策略使系统具有在全局范围内对各种扰动的强鲁棒性和更优良的动态性能。由于IVSC控制的不连续性,会使转子侧电流产生抖振,因此在切换控制中加入了饱和函数,使系统 在边界层内产生准滑模运动,有效的减小了转子电流的抖振,从而降低了定子电压的谐波畸变率。 用PSCAD对并网前的空载运行,并网时的过渡过程,以及该策略对各种扰动的鲁棒性做了相应的仿真验证,并与传统的PI控制进行了对比。

10.期刊论文 彭凌.李永东.PENG Ling.LI Yong-dong 电压跌落下双馈风力发电机矢量控制的改进 -电气传动2010,40(11)
为了减小双馈风力发电系统受电网电压跌落的影响,提出了一种改进的双馈发电机矢量控制方法.该方法在设计转子电流控制器时考虑了定子磁链的动态变化过程,加入了相应的前馈补 偿项.实验结果证明,该方法能有效抑制电压跌落下发电机转子的过电流,并且能控制发电机向电网输出一定的无功,从而使双馈风力发电机实现了低电压穿越.

引证文献(3条) 1.刘烨.卢小芬.方瑞明.宋彦兵 风力发电系统中风速预测方法综述[期刊论文]-电网与清洁能源 2010(6) 2.苏平.张靠社 双馈风力发电系统最大风能追踪控制[期刊论文]-电网与清洁能源 2010(10) 3.陈谦.王建明.李燕 基于逆系统内模算法的交流励磁发电机解耦控制研究[期刊论文]-电网与清洁能源 2009(12)

本文链接:http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_sxslfd200905011.aspx 下载时间:2011年5月8日


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直驱风力发电系统网侧变流器控制技术研究_电力/水利_工程科技_专业资料。毕设用 包括文献综述、开题报告和中期报告本科毕业设计(论文) 直驱风力发电系统网侧变流器 控制...
1.5MW双馈风机变流器选型手册_图文
采用三相分布式对称交流绕组,与三相绕线式异步电机的...图 1 双馈风力发电系统结构图 变流器基本功能包括: ...; -存取口令保护; -通过互联网接口进行错误分析. ...
双馈风力发电机模拟器
双馈风力发电机模拟器双馈风力发电机模拟器,主要用于模拟仿真双馈风力发电机系统,平台主要 由双馈对拖电机平台、双馈风电变流器、并网控制柜组成。可模拟双馈风力发电 ...
直驱式和双馈式风力发电机组介绍
双馈风力发电变速恒频机组示意图 变流器通过对双馈异步风力发电机的转子进行励磁,使得双馈发 电机的定子侧输出电压的幅值、频率和相位与电网相同,并且可根据 需要进行...
讨论双馈变流器与全功率变流器
可以理解将双馈变流器的的 接线由转子改到定子即可 2、控制策略方面,网侧和电机侧的策略基本相同,网侧控制电压恒定和 1 功率因素,机侧控制发电机 力矩 3、不太...
风力发电原理与应用-结业作业
风力发电原理与应用-结业作业一、作业内容: 1、根据所学知识,通过广泛查阅资料,总结并网型双馈风力发电机组不 同的功率控制策略的原理, 评析各种功率控制策略的...
电网电压不对称时双馈风机输出特性分析本科毕业论文设计
风力发电机主要模块进行了建模仿真,分析了各 种不平衡度下双馈风机的输出特性...背靠背变流器由电网侧变流器 (Grid Side Converter,简称 GSC)和电机转子侧变流器...
2.1MW双馈风力发电机故障排查手册V1.0_图文
双馈风力发电机,指导相关技术人员和专 业维修人员对电机的故障诊断、异常处理以及...电力电子变流器的主要原理是转子 侧变流器通过控制转子电流分量控制有功功率和无功...
双馈异步风力发电机(讲)
发电 机原理理论上说只要有动力带动电动机, 在电动机的定子侧就能直接 发出电能...如果超过发电机同步转速,转子也处于发电状态,通 过变流器向电网馈电。双馈发电机...
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