白廷玉[1]2007年在《变速恒频双馈风力发电机矢量控制研究》文中研究指明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。
胡雁东[2]2016年在《基于MATLAB的变速恒频双馈风力发电机组控制技术研究与实现》文中研究表明风电是一种无污染的清洁能源,且越来越受到各国重视。近年来,电力电子技术尤其是计算机与自动控制技术的快速发展,逐步而明显地让各国看到了风力发电技术的巨大潜力,继而都在风能的开发利用上投入了大量的、各种各样的资源,这是推动风力发电技术得到飞速发展和长足进步的最直接、最强大动力。变速恒频发电技术是一种新型风力发电技术,其主要特点在于风轮叶片转速在不断变化,这一调速系统和变桨距控制策略结合起来,就构成了变速恒频风力发电系统。基于此,本文主要以变速恒频双馈风力发电机组控制技术为研究对象。本文首先阐述了课题的研究背景与意义及其国内外研究现状,并在第二章阐述了基于FAST的典型风力发电机组模型的建立和仿真,为后面进行控制技术的研究作了基础理论铺垫。研究了变速恒频风力发电机运行原理。包括风机最大风能捕获机理、交流励磁变速恒频发电原理以及交流励磁发电机变速恒频运行控制与建模等,并据此从理论层面对于课题的主要技术的运行原理和运行模式进行探讨。在第叁章,本文通过分析变速恒频双馈发电机结构与运行设计方法并完成了课题的需求分析,介绍了恒频双馈风力发电机组的工作原理和类型,然后根据需求分析的工作内容和模块组成,完成了LQR控制器和交流励磁变频电源控制设计,以此来改进变速恒频双馈风力发电机组控制。最后,通过MATLAB/Simulink完成控制模块搭建以及控制算法的验证,从而并对设计的改进控制策略进行仿真验证,并与传统的带增益的PI控制策略采用控制变量法进行对比研究分析,从而说明本文设计的控制策略在降低风轮平面内的不平衡载荷、在更大的风速范围内保持控制系统鲁棒性的可行性、创新性。
倪正人[3]2008年在《风力发电主控制器的设计与实现》文中认为众所周知,能源、环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题。常规能源以煤、石油天然气为主,不仅资源有限,而且造成了严重的大气污染。因此对可再生能源的开发利用,特别是对风能风能的开发利用,已受到世界各国的高度重视。本文主要是围绕双馈风力发电系统中的主控制器的设计与实现展开的,主要内容如下:1.对DFIG的运行理论进行了分析,对双馈电机的数学模型、坐标变换、运行特性及功率关系进行了理论推导,为全文的研究奠定了理论基础。2.其次,运用定子磁场定向矢量控制的分析方法,在内轴同步旋转坐标系统下建立了双馈电机输出功率与电机和励磁控制参数的数学表达式,有效地反映了转子励磁电流的幅值、相位、频率对输出功率的控制作用。在稳态特性方面,分析了变速恒频双馈风力发电机组的有功功率特性、无功功率特性,由此进一步确定了双馈电机运行过程中的功率边界。3.再次,为了在实验室环境下对风力发电进行深入研究,搭建了11KW的变速恒频双馈风力发电模拟平台,提出并设计了基于LABVIEW软件的主控制器的上位机监控及控制调度软件。4.实验研究中,探讨了采用直流电动机模拟风力机特性的方法,构建了由dSPACE组成的交流励磁变速恒频风力发电实验系统,完成了有功、无功功率解耦控制、最大风能追踪控制、空载并网控制及网侧变换器控制等实验内容。
林成武[4]2004年在《变速恒频双馈风力发电机励磁控制技术研究》文中认为风力发电正在以前所未有的速度发展,变速恒频风力发电是一项新技术。进行变速恒频风力发电机控制技术研究,对提高我国风力发电的技术水平与开发具有自主知识产权的风电机组具有重要的意义。在总结国内外相关技术研究的基础上,根据我国对变速恒频风力发电关键技术的需求,本文对变速恒频双馈风力发电机的励磁控制技术进行了系统深入的研究。主要内容如下: 运用定子磁场定向矢量控制的分析方法,在dq轴同步旋转坐标系统下建立了双馈电机输出功率与电机和励磁控制参数的数学表达式,有效地反映了转子励磁电流的幅值、相位、频率对输出功率的控制作用。功率控制模型和仿真结果表明:双馈电机输出有功功率中的异步分量和无功功率的不可控分量具有感应电机的特点,而有功功率中的同步分量和无功功率的可控分量则具有同步电机的特点。该分析方法揭示了双馈电机的运行特点和控制特性,为其励磁控制技术的研究奠定了理论基础。 功率因数不仅便于观测,而且能反映有功和无功功率的分配关系及电机的励磁状况。本文首次提出以功率因数作为主要观测量的双馈电机励磁控制策略,推导了功率因数与转子电压和电机参数之间的关系式,分析了参数变化对功率因数和输出功率的影响,为变速恒频风力发电机励磁控制技术的研究提供了一种新的方法。 首次建立了采用dq轴同步旋转坐标系的变流器数学模型。该模型不仅反映了转子励磁系统的硬件结构和控制参数,而且建立了与双馈电机模型的联系,便于进行整个风电机组的系统分析。建立了包括变浆距风力机、双馈发电机以及变速恒频控制系统在内的风电机组模型,进行了系统仿真,研究了不同运行状态下的双馈发电机的功率优化控制策略。 研究了转子励磁系统变流器的波形优化技术。提出了一种基于8XC196MC单片机的SPWM(正弦波脉宽调制)简捷控制算法。通过对载波比选取原则与计算公式的改进,可使变流器输出波形叁相对称,谐波分量减少。样机实验结果验证了该项SPWM控制技术的实用性。 本文还对变速恒频双馈发电机励磁控制技术进行了比较深入的实验研究。研制了基于80C196MC单片机控制的双馈发电机模拟控制系统,实现了实验系统的变速恒频与软并网。针对跨越同步速的控制难点,提出了“交-直-交”和“交-交”两种控制模式进行亚同步、同步和超同步叁种运行状态的转换,并进行了实验研究。实验结果表明所提出的控制算法和控制技术是可行的,为大型双馈风力发电机的励磁控制技术研究打下了基础。
王瑞雪[5]2006年在《基于PSASP扩展的风力发电系统综合分析程序》文中认为近年来,风能作为一种可再生的清洁能源日益受到世界各国的广泛重视,风力发电快速发展已有将近20年的历史。风力发电机组单机容量和风电场建设规模都日益扩大,但是风力的随机性和间歇性会对电力系统稳定运行产生一定的影响,因此,对于含有风电场的电力系统,需要建立正确的数学模型并对该系统进行仿真分析。风力发电系统研究软件中的仿真计算是用数学模型代替风力发电系统,在计算机上用数值方法对风力发电系统的运行特性进行实验和研究的过程。可是风力发电系统研究软件的发展相对滞后,目前专业性的风力发电系统研究软件很少。 本文在比较国内外各种电力系统研究软件之后,介绍了目前国内权威的电力系统研究软件——“PSASP(Power System Analysis Software Package电力系统综合分析程序)”。本文作者使用PSASP的UPI(User Program Interface用户程序接口)调用动态连接库文件建立了风速和风力机模型、风力异步发电机潮流和暂态分析模型、变速恒频双馈风力发电机潮流和暂态分析模型,在PSASP中对风力发电系统进行计算,分析了风力发电系统的运行特性。具体来说,本文运用PSASP的UPI程序模拟了基本风、渐变风、阵性风、随机风四种风速的变化过程和风力机的机械转矩输出特性。介绍了异步风力发电机的运行原理、变化的PQ潮流计算模型和3阶暂态计算模型。运用PSASP的UPI程序分析了风电场功率——电压的静态特性;机端电容对电压的影响;线路参数R/X过大对电压的影响;阵风扰动和故障扰动下的风电场电压变化。利用PSASP自带的WSCC 9(Western Systems Coordinating Council 9)节点系统,分析了风力发电容量在电力系统中所占比例过大对电力系统的稳定运行带来的影响。介绍了变速恒频双馈风力发电机的运行原理、静态和3阶暂态计算模型。运用PSASP的UPI编程分析了变速恒频双馈风力发电机的静态和暂态运行特性,主要是变速恒频双馈风力发电机的输出功率受到转子励磁电压、转差率、定子电压和转子励磁电压之间的相角差的影响;随机风、阵风扰动下的变速恒频双馈风力发电机运行特性等等。 本文也探索了PSASP的用户程序接口UPI和面向对象编程技术OOP(Object Oriented Program)在风力发电系统建模与仿真中的应用。
高峥[6]2008年在《变速恒频双馈电机控制的研究》文中研究说明风能作为绿色能源受到人们越来越多的关注,随着风力发电技术的迅速发展,变速恒频双馈电机风力发电技术也逐渐得到广泛的应用。本文阐述了变速恒频双馈发电机的基本原理,讨论了双馈电机的等值电路以及矢量变换的数学模型;分析了现有双馈发电机变速恒频控制的磁场定向控制、直接转矩控制以及直接功率控制等控制策略;对比了几种控制策略在基本原理、软硬件实现以及控制性能等方面的优劣。通过参考直接功率控制策略,对一台3kW绕线式感应电机进行Matlab Simulink建模仿真,仿真结果表明,该直接功率控制策略应用于3kW绕线式感应电机有效、可行;能够实现变速恒频运行下的有功功率P与无功功率Q的独立调节,并且系统稳定、暂态性能良好。进而,为实验需要设计制造了一套变频器。该变频器以富士公司智能功率模块(IPM-IGBT)为核心,以TI公司的TMS320F2810为控制器,并设计了专门的驱动电路、信号采集电路以及保护电路,以空间矢量调制SVPWM编写了控制算法,实现了与上位机PC的串口通信。整个功率变频器可以在上位机LabVIEW软件的控制下,灵活的变频、变压输出,为进一步研究变速恒频双馈发电机控制技术提供了良好的实验平台。
舒鹏[7]2007年在《双馈感应电机变速恒频风力发电系统控制技术研究》文中研究表明基于一次能源的日益枯竭和环境保护的考虑,风能及其他新能源的开发技术正在以前所未有的速度发展。为满足单机容量日益增大的需要,对变速恒频(VSCF)风力发电这项新技术的研究亦不断发展。本文对采用双馈感应电机(DFIG)的变速恒频风力发电系统的控制技术进行了系统深入的研究:首先基于定子电压定向矢量控制方法建立双馈电机风力发电系统的数学模型并进行仿真研究,然后结合已有控制策略进行对比分析后,提出基于空间电压矢量调制的直接功率控制策略(SVM-DPC),研究结果表明该策略能够实现矢量控制和直接功率控制策略的优点互补。
雷巧红[8]2007年在《双馈感应风电机组并网运行动态仿真分析及研究》文中研究指明近年来电力电子器件制造及其应用技术的飞速发展，使得大型变速恒频风电机组成为风电机组主要的技术发展方向之一，而能柔性连接风电机组及电力系统的变速恒频双馈风电机组已成为目前风电开发的主流机型。因此，有关变速恒频双馈风电机组的技术、运行特性、并网后系统的安全与稳定等问题的研究也相应成为风电领域的重要研究方向。在广泛分析国内外有关资料的基础上，研究了大型变速恒频双馈风力发电机组的动态建模、运行特性、以及风电机群并网后受到风速干扰、系统故障等情况下的系统稳定性。本文主要研究内容和成果如下：(1)建立了用于仿真分析的双馈感应风力发电系统的动态数学模型，其中包括风力发电机组的风力机模型、双馈感应风电机模型(含变流器模型)，还有作为原动力的风速模型。并且详细分析了最大风能捕获原理及交直交变频器的控制原理。(2)利用MATLAB/SIMULINK的软件平台，在进行风速和风力机特性仿真的同时，以建立的数学模型为基础搭建了变速恒频风电机组数字仿真工具。并以渐变风、阵风、随机风为例，对由7台单机容量为1500kW的双馈感应风电机组成的风电场并网后的运行特性进行了仿真研究。同时，仿真分析了系统电压降低以及系统故障情况下风力发电机组的输出特性及对系统的影响。(3)本文所做内容为山西省科技攻关项目“山西省风力发电系统运行技术研究”的一部分。此项目由山西国际电力集团有限公司投资兴建。经过风能资源及可开发价值的评估，已做出了预可研报告。朔州平鲁区败虎堡风电场计划投产时间为2007年底。结合该项目，仿真分析了朔州电网接入一定容量的风电场对电网运行产生的影响。通过MATLAB和PSASP的相结合，模拟双馈感应风力发电机组的输出特性，把一定容量的风电场接入朔州电网，分析了电网在风机受到风速扰动，启动和突然停机情况下的暂态稳定性。分析得出，由于双馈风力发电机较完善的控制系统，输出特性良好，对电网造成的影响很小，保证系统暂态稳定。通过对变速恒频风电机组各部件特性的研究，本文建立了变速恒频双馈风力发电机组整体动态数学模型，同时应用MATLAB/Simulink建立了能够模拟变速恒频双馈风电机组动态特性的仿真模型。并以10.5MW风电场接入系统为例，针对某些情况对兆瓦级变速恒频风力发电机组运行特性进行了仿真研究。仿真结果表明了该仿真模型的正确性及有效性。同时，仿真结果也说明了变速恒频双馈风电机组优越的运行特性。而且，本文建立的基于MATLAB的仿真平台也为变速恒频风电机组的近一步研究提供了相应的技术支持和分析手段，为今后有关变速恒频风电机组更深入的研究奠定了良好的基础。
陈成[9]2008年在《变速恒频双馈风力发电系统双PWM变换器控制》文中研究指明变速恒频双馈风力发电系统具有变速运行范围宽、系统运行效率高、功率变换器容量小、成本低等优势,在风力发电系统中得到了广泛的应用。在该系统中,转子交流励磁变换器的控制是关键。本文的研究工作主要是围绕着变速恒频双馈风力发电系统双PWM变换器的控制展开。在对网侧变换器的研究中,通过分析网侧变换器数学模型和PR控制器特性,提出了网侧变换器PR控制策略,与传统的双闭环PI控制相比,该策略能够充分发挥PR控制器在静止坐标系下实现交流输入信号无稳态误差的特点及其在谐波补偿方面的优势,无需繁琐的坐标旋转变换,省去易受温度及电路参数影响的耦合项及前馈补偿项,从而减小了控制算法的实现难度,提高了控制系统的鲁棒性,并且有利于电能质量的改善;在对转子侧变换器的研究中,针对基于PI控制器的定子磁链定向矢量控制策略下系统控制性能易受电机参数影响的问题,提出了自适应PR控制策略。在此基础上,对1.5MW变速恒频双馈风力发电机组自适应PR控制系统的性能进行了仿真验证。此外,为解决变速恒频双馈风力发电系统运行中转子侧功率的频繁变化所引起的直流母线电压波动剧烈等问题,对双PWM变换器协调控制进行了研究,提出了一种双PWM变换器联合控制策略—负载电流前馈控制,并进行了仿真研究。结果表明,该策略能够有效抑制直流母线电压波动,有利于降低电解电容的容量,提高机组的可靠性。
赵仁德[10]2005年在《变速恒频双馈风力发电机交流励磁电源研究》文中认为随着风电机组容量的不断增大,提高机组运行效率成为风力发电技术研究的重要内容。可实现最大风能追踪的变速恒频双馈风力发电系统成为研究开发的热点,在该系统中,交流励磁电源的设计与控制是关键。本文的研究工作主要是围绕着变速恒频双馈风力发电机交流励磁电源研究展开的。 根据变速恒频双馈风力发电系统对交流励磁电源的要求,本文首先对目前适合用作交流励磁电源的六种变换器进行了详细深入地比较分析,认为在目前的电力电子技术条件下,两电平电压型双PWM变换器是可用作变速恒频双馈风力发电机交流励磁电源的最具优势的一种变换器,而多电平与软开关技术的结合将是交流励磁电源的发展方向。 在双PWM变换器的网侧PWM变换器的研究中,提出了用于负载扰动分析的网侧PWM变换器简化等效电路,深入剖析了网侧PWM变换器在传统控制方式下只有d轴电流可供控制,致使负载突变时动态响应受到限制的问题。对此,提出i_(gq)~*≠0动态变结构控制方案。仿真结果表明,该方案可以较大程度地提高网侧PWM变换器的抗负载扰动性能。 对网侧PWM变换器的无电网电压传感器控制技术进行了研究,提出了一种基于虚拟电网磁链定向的无电网电压传感器的矢量控制方案,解决了初始虚拟电网磁链准确观测的难点,使网侧PWM变换器不用对电网电压进行采样即可实现矢量控制,省去了电网电压传感器及其处理电路但并不影响其控制性能,仿真和实验结果验证了所提出方案的良好控制性能。 在转子侧PWM变换器的研究中,在电网电压恒定的情况下对DFIG矢量形式的数学模型进行简化,进行了基于定子磁链定向和基于定子电压定向的转子电流环控制器的设计研究。深入分析了DFIG风力发电系统最大风能追踪的机理和实现的方案,设计了基于定子电压定向矢量控制、实现最大风能追踪、有功和无功功率解耦的DFIG的控制方案。 在实验研究中,设计和研制了一台双PWM变换器交流励磁的15kW变速恒频DFIG风力发电系统的实验样机,进行了系统的变速恒频发电系统运行实验研究,取得了有实用价值结论。 最后,将变速恒频双馈风力发电运行研究拓展到了电网故障条件下的运行控制。建立了计及电网电压故障的变速恒频双馈风力发电系统完整仿真模型,为系统不间
参考文献：
[1]. 变速恒频双馈风力发电机矢量控制研究[D]. 白廷玉. 华北电力大学（河北）. 2007
[2]. 基于MATLAB的变速恒频双馈风力发电机组控制技术研究与实现[D]. 胡雁东. 重庆大学. 2016
[3]. 风力发电主控制器的设计与实现[D]. 倪正人. 上海交通大学. 2008
[4]. 变速恒频双馈风力发电机励磁控制技术研究[D]. 林成武. 沈阳工业大学. 2004
[5]. 基于PSASP扩展的风力发电系统综合分析程序[D]. 王瑞雪. 河海大学. 2006
[6]. 变速恒频双馈电机控制的研究[D]. 高峥. 上海交通大学. 2008
[7]. 双馈感应电机变速恒频风力发电系统控制技术研究[D]. 舒鹏. 华北电力大学（河北）. 2007
[8]. 双馈感应风电机组并网运行动态仿真分析及研究[D]. 雷巧红. 太原理工大学. 2007
[9]. 变速恒频双馈风力发电系统双PWM变换器控制[D]. 陈成. 天津大学. 2008
[10]. 变速恒频双馈风力发电机交流励磁电源研究[D]. 赵仁德. 浙江大学. 2005
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