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电工技术学报 2022年第20期37卷 5164-5174页

作者：程明许利通曹政魏新迟宁新福东南大学电气工程学院南京210096 国网浙江省电力有限公司杭州供电公司杭州310016 国网上海电科院上海200437 国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司嘉兴314001

该文主要研究了级联式无刷双馈电机的矢量控制以及功率流。首先建立了其动态和稳态模型,对网侧变换器使用电网电压定向矢量控制,对机侧变换器使用定子磁链定向矢量控制,以实现无刷双馈电机的变速恒频运行以及有功与无功功率的解耦控制... 详细信息

该文主要研究了级联式无刷双馈电机的矢量控制以及功率流。首先建立了其动态和稳态模型,对网侧变换器使用电网电压定向矢量控制,对机侧变换器使用定子磁链定向矢量控制,以实现无刷双馈电机的变速恒频运行以及有功与无功功率的解耦控制。同时背靠背变换器的矢量控制可实现功率的双向流动。然后进行了功率流分析,探究了其有功功率分配和不同转速下功率绕组和控制绕组的功率状态,揭示了考虑铜耗下控制侧功率流的变化趋势。通过仿真和实验,验证了矢量控制的有效性以及功率流分析的正确性。

关键词：级联式无刷双馈电机矢量控制网侧变换器机侧变换器功率流

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双馈风力发电机组励磁系统控制策略研究

双馈风力发电机组励磁系统控制策略研究

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作者：潘柄杉哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

双馈风力发电机组通常采用双PWM变换器进行交流励磁。针对实际工程中双馈风力发电机组的需求,本论文对传统励磁系统控制策略进行了改进,以提高其动态性和鲁棒性。本文研究的励磁系统采用两电平的三相电压型双PWM变换器,该变换器由网侧... 详细信息

双馈风力发电机组通常采用双PWM变换器进行交流励磁。针对实际工程中双馈风力发电机组的需求,本论文对传统励磁系统控制策略进行了改进,以提高其动态性和鲁棒性。本文研究的励磁系统采用两电平的三相电压型双PWM变换器,该变换器由网侧变换器和转子侧变换器两部分组成,并通过直流母线电容相连。网侧变换器的控制算法层面应用电压外环电流内环的双闭环结构,本文在电压外环处拟采用矢量控制策略与一阶线性自抗扰控制算法相结合的方式,和传统的矢量控制策略与PI控制的方式进行对比,同时均引入空间电压矢量调制技术,并分别建立各自的数学模型以及控制策略,最后在Matlab/Simulink平台上搭建电压外环电流内环PI控制和电压外环线性自抗扰控制电流内环PI控制的网侧变换器模型进行仿真对比,仿真结果表明在网侧变换器电压外环处用优化的线性自抗扰控制算法代替PI控制后,直流母线电压的超调量更小并且达到稳定的时间更短。根据仿真结果可以判断出线性自抗扰控制能够实现有效抑制直流母线电压波动,鲁棒性和适应性比PI控制更优越。机侧变换器的控制算法层面应用转速外环电流内环的双闭环结构,本文在转速外环处拟采用基于定子磁链定向矢量控制与一阶线性自抗扰控制算法相结合的方式,和传统的PI控制的方式进行对比,同时均引入空间电压矢量调制技术,并分别建立各自的数学模型以及控制策略,最后Matlab/Simulink平台上分别搭建转速外环电流内环PI控制和转速外环线性自抗扰控制电流内环PI控制的机侧变换器模型进行仿真对比,仿真结果表明在转速发生变化时,在转速外环处采用线性自抗扰控制算法相较于PI控制而言,转子侧变换器可以更快、更准确跟踪转速变化,并且在加以扰动后,系统可以很快地恢复到稳定状态,并且所设计的控制策略可以实现机侧变换器的解耦控制。最终将上述设计的网侧变换器和机侧变换器的控制策略应用在双馈风力发电系统中,为了验证控制策略的可行性,本文在Matlab/Simulink中搭建双馈风力发电系统完整模型,并进行了仿真,最终通过仿真结果发现优化后的线性自抗扰控制算法可以实现系统的变速恒频发电,并且转子转速可以很快地追踪风速并且达到此时风速对应的最佳转速情况下。本文提出的励磁系统控制策略为提高双馈风力发电机组的性能和效率提供了一定的理论基础和实际应用价值。

关键词：双馈风力发电系统励磁系统网侧变换器机侧变换器

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改进扩展卡尔曼滤波器的永磁同步风力发电机参数辨识

改进扩展卡尔曼滤波器的永磁同步风力发电机参数辨识

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作者：廖楷娴湖南工业大学

学位级别：硕士

永磁同步风力发电机（Permanent Magnet Synchronous Wind Generator,PMSG）发电效率高,低电压穿越能力强,目前被广泛应用于发电领域。PMSG常用矢量控制策略,其高性能控制器的实现需准确的PMSG参数,但PMSG电阻、电感、永磁体磁链参数在... 详细信息

永磁同步风力发电机（Permanent Magnet Synchronous Wind Generator,PMSG）发电效率高,低电压穿越能力强,目前被广泛应用于发电领域。PMSG常用矢量控制策略,其高性能控制器的实现需准确的PMSG参数,但PMSG电阻、电感、永磁体磁链参数在不同温度与工况下存在差异,导致PMSG的控制性能降低,因此,在线辨识PMSG参数具有重要意义。本文以PMSG为研究对象,采用改进的扩展卡尔曼滤波器法（Extended Kalman Filter,EKF）实现高精度参数辨识,仿真与实验验证所提方法的正确性。本文的主要研究内容如下:（1）基于PMSG各坐标系下的数学模型,对PMSG空间矢量脉宽调制（SVPWM）及机侧变换器的矢量控制原理进行了简述。（2）针对EKF的系统噪声矩阵Q与测量噪声矩阵R较难选取,导致状态估计较差问题,提出一种自适应变异粒子群算法（AMPSO）优化EKF的PMSG参数辨识方法。通过状态估计误差建立了合适的适应度函数,作为AMPSO寻优EKF最优Q与R矩阵的准则,对粒子群算法（PSO）引入自学习半径与极值变异操作,保障了Q与R矩阵的寻优精度,仿真结果表明所提方法的辨识精度与速度优于PSO-EKF、EKF。（3）提出一种带极值扰动的平均粒子群算法（EDMPSO）优化EKF的PMSG参数辨识方法,解决了AMPSO-EKF方法仅辨识两个参数问题。为降低高阶运算量较大问题,建立双线程降阶辨识模型,实现电阻、电感与永磁体磁链的多参数辨识,设计了合适的PSO适应度函数,对PSO引入极值扰动与平均位置最好操作,使其跳出局部最优,实现了EKF的Q和R矩阵高精度自适应校正。仿真结果表明该方法具有良好的收敛速度,能较精确地辨识出PMSG参数,比传统的方法具有更好的辨识精度与泛化能力。（4）采用RT-LAB实验平台对所提两种方法进行验证,双线程EDMPSO-EKF的PMSG参数辨识方法可实现多参数辨识,且辨识精度与速度优于AMPSO-EKF的PMSG参数辨识方法,泛化能力更好。

关键词：永磁同步风力发电机机侧变换器参数辨识扩展卡尔曼滤波器法粒子群算法自适应校正

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双馈式变速恒频风力发电机组并网运行能力优化策略

双馈式变速恒频风力发电机组并网运行能力优化策略

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作者：王志明华北电力大学（北京）

学位级别：硕士

双馈式变速恒频风力发电机组作为目前风力发电中的主流机型,其网侧变换器和机侧变换器均采用传统的基于电网正常运行条件下的控制策略,然而随着风电场装机容量的日益扩大和并网规范要求的不断提高,使得风电技术的研究从正常电网运行条... 详细信息

双馈式变速恒频风力发电机组作为目前风力发电中的主流机型,其网侧变换器和机侧变换器均采用传统的基于电网正常运行条件下的控制策略,然而随着风电场装机容量的日益扩大和并网规范要求的不断提高,使得风电技术的研究从正常电网运行条件下运行转向电网故障下的穿越运行。本文根据双馈式变速恒频风力发电机组变换器的结构特点从两方面(网侧变换器和机侧变换器)分别进行研究。首先分析了电网正常运行条件下网侧变换器和机侧变换器的特性,根据其拓扑结构分别建立了数学模型,并搭建了控制策略。在此基础上建立了电网故障情况下三相静止坐标系、两相静止坐标系和两相同步旋转坐标系中网侧变换器和机侧变换器的数学模型,并分析了定子输出功率的瞬时有功功率、无功功率成分。随后针对网侧变换器目前常用的正负序双电流内环控制策略的不足,创新性地提出了基于预测电流方法的不对称控制策略,针对不同的电压跌落程度,对机侧变换器分别采用改进控制策略和增加硬件电路(crowbar)的方法。在PSCAD和RTDS (Real-Time Digital Simulator)平台下进行了仿真,仿真结果证明了本文提出的控制方法和策略的正确性,为工程应用提供了可靠参考。

关键词：风力发电网侧变换器机侧变换器穿越运行不对称控制

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