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提高直驱风电经柔直并网系统稳定性的改进v/f控制策略

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电网技术 2021年第5期45卷 1698-1706页

作者：荣梦飞吴红斌吴通华侯小凡张骏俞斌新能源利用与节能安徽省重点实验室(合肥工业大学) 安徽省合肥市230009 南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司) 江苏省南京市211106 河海大学能源与电气工程学院江苏省南京市210098 国网安徽省电力有限公司安徽省合肥市230022

针对直驱风电场经柔直并网系统的风场侧换流站采用恒压恒频控制(v/f控制)时,控制系统的阻尼较小、系统稳定性较差以及谐波含量高等问题,基于有源阻尼思想提出一种改进v/f控制策略。研究了v/f控制系统的拓扑结构,推导出其传递函数模型,... 详细信息

针对直驱风电场经柔直并网系统的风场侧换流站采用恒压恒频控制(v/f控制)时,控制系统的阻尼较小、系统稳定性较差以及谐波含量高等问题,基于有源阻尼思想提出一种改进v/f控制策略。研究了v/f控制系统的拓扑结构,推导出其传递函数模型,基于阶跃响应曲线和奈奎斯特曲线分析了传统v/f控制系统的不足之处和改进v/f控制对系统性能的改善。最后基于Matlab/Simulink仿真平台进行了仿真验证,仿真结果表明,所提控制策略可以增大系统阻尼,减少谐波含量,降低风机投切及负荷变化时引起的振荡,提高直驱风电经柔直并网系统的暂态稳定性。

关键词：直驱风电场柔性直流输电 v/f控制阶跃响应曲线奈奎斯特曲线暂态稳定性

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含v/f控制DG的微电网故障分析方法

中国电机工程学报 2014年第16期34卷 2604-2611页

作者：曾德辉潘国清王钢朱革兰蔡颖倩华南理工大学电力学院广东省广州市510640

微电网在并网和孤岛两种不同运行模式下的短路电流计算是建立微电网保护的重要基础。针对目前由逆变型分布式电源(distributed generation,DG)组成的微电网在孤岛运行时短路计算研究的空白,提出一种含v/f控制DG的微电网故障分析方法。... 详细信息

微电网在并网和孤岛两种不同运行模式下的短路电流计算是建立微电网保护的重要基础。针对目前由逆变型分布式电源(distributed generation,DG)组成的微电网在孤岛运行时短路计算研究的空白,提出一种含v/f控制DG的微电网故障分析方法。通过分析DG的控制特性,充分计及控制策略的影响,理论推导出DG故障等值模型;利用电力系统仿真软件PSCAD/EMTDC建立含v/f控制DG微电网模型,揭示DG在故障时的暂态特性;基于上述DG故障等值模型,建立微电网故障方程组,进而提出精确的微电网故障稳态分析解析法;最后,通过仿真算例,验证了所提方法的准确性和有效性。

关键词：微电网分布式电源 v/f控制等值模型故障分析

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新型感应电机v/f控制系统稳定性方法

电机与控制学报 2009年第A01期13卷 11-14页

作者：陈伟杨荣峰于泳徐壮徐殿国哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江哈尔滨150001

针对感应电机v／f控制系统在空载或轻裁时存在一个持续振荡的稳定性问题，提出一种改善感应电机v／f控制系统稳定性的方法。根据感应电机的数学模型，研究了系统振荡与无功电流波动之间的关系。并基于定子电压定向对电流进行分解，通过... 详细信息

针对感应电机v／f控制系统在空载或轻裁时存在一个持续振荡的稳定性问题，提出一种改善感应电机v／f控制系统稳定性的方法。根据感应电机的数学模型，研究了系统振荡与无功电流波动之间的关系。并基于定子电压定向对电流进行分解，通过控制无功电流恒定调节输出电压来抑制电机振荡，提高系统的稳定性。实验结果表明：该方法不依赖电机参数，鲁棒性高，使系统在0～50Hz内都能平稳运行，电机的振荡得到了抑制，有效地提高了系统的稳定性。

关键词：振荡抑制无功电流定子电压定向 v/f控制

基于改进v/f控制和虚拟振荡器的光储微网黑启动控制策略

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电子测量技术 2023年第20期46卷 7-15页

作者：赵靖英高天傲张文煜河北工业大学电气工程学院天津300401 国网冀北张家口风光储输新能源有限公司张家口075000

针对光储电站黑启动过程中存在的母线电压冲击过大、多光伏逆变器相位不同步等问题,研究光储微电网结构和微源控制方式,提出变d轴母线电压参考值的改进v/f控制策略。基于构网型虚拟振荡器,设计三相电路多并联逆变器并网自同步控制拓扑... 详细信息

针对光储电站黑启动过程中存在的母线电压冲击过大、多光伏逆变器相位不同步等问题,研究光储微电网结构和微源控制方式,提出变d轴母线电压参考值的改进v/f控制策略。基于构网型虚拟振荡器,设计三相电路多并联逆变器并网自同步控制拓扑和策略。建立微电网仿真模型,提出不同工况下黑启动过程母线升压、光伏逆变器相位同步、微电网功率平衡实验方案。结果表明,基于提出的控制策略和拓扑,不同工况下弱电网黑启动过程的母线电压冲击减低,冲击电压由额定电压的5%降至2%以内;并联逆变器相位不同步程度减少,多逆变器最大相位差降至1%以内;储能单元0.03 s内可快速响应光伏功率和负载变化,黑启动过程平稳实现。

关键词：光储微电网黑启动 v/f控制虚拟振荡器控制拓扑控制策略

高压变频器驱动大容量风机轴系扭振抑制技术研究 ——一种基于v/f控制的变频器的轴系扭振抑制技术研究

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高压变频器驱动大容量风机轴系扭振抑制技术研究 ——一种基于V/F...

作者：赖成毅电子科技大学

学位级别：硕士

大容量风机系统采用变频调速改造是目前一种常用的节能降耗的手段。随着风机容量越来越大,改造了变频器运行的工业现场出现了大量的轴系损坏问题。这种问题不仅给用户造成了巨大的经济损失,还阻碍了变频节能改造的推广应用。为了解决轴... 详细信息

大容量风机系统采用变频调速改造是目前一种常用的节能降耗的手段。随着风机容量越来越大,改造了变频器运行的工业现场出现了大量的轴系损坏问题。这种问题不仅给用户造成了巨大的经济损失,还阻碍了变频节能改造的推广应用。为了解决轴系的损坏问题,需要研究清楚轴系损坏的机理,并通过工程现场易实施的方法对系统进行优化,达到系统稳定运行的目的。为此,本文的主要研究内容为:(1)介绍了高压变频器的基本原理和节能的原理以及大容量风机系统变频改造的必要性。通过具体的案例和现场测试结果说明了大容量风机系统变频改造后引起的轴系损坏问题的外在现象和主要特征,给出了大容量风机轴系损坏是由于轴系的扭振问题引起的结论。(2)通过仿真的手段对大容量风机的轴系以及电源系统进行建模,分析了电源谐波、轴系特点和负载波动对于扭振的影响。通过仿真确认了轴系的扭振跟轴系的刚度、轴系的阻尼以及电源系统的内阻有关。(3)介绍了从系统上解决扭振的方法以及通过变频器的控制算法对轴系扭振进行抑制的方法,并提出了一种基于v/f控制方式的调节电压的方法实现扭振抑制的变频器控制算法。(4)通过仿真和实际工程的实施,验证本文中提出的控制算法的可行性和可靠性,证明本文中的方法不仅易于现场实施,同时具有良好的扭振抑制效果。本文通过对变频器拖动大容量风机系统时产生的轴系损坏进行了大量的现场试验和深入的理论分析,提出了一种易于在现场实施并且非常有效的工程解决方法,通过理论和实践的验证证明该方法是可靠的,有效的,具有很高的实际应用价值。

关键词：高压变频器大容量风机轴系扭振矢量控制 v/f控制

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变桨电机的v/f控制及案例分析

船舶工程 2019年第S1期41卷 344-347页

作者：张朝远刘亚林毛继光唐伟中国船舶重工集团海装风电股份有限公司

介绍了大型海上风力发电机组变桨电机的v/f控制方式,根据叶片在不同工况下的载荷曲线,决定变桨电机输出转矩的范围。选择合适的v/f控制曲线及转差曲线,在满足变桨电机输出转矩要求的同时,又不能使电机的温升过高,引起电机超温。结合相... 详细信息

介绍了大型海上风力发电机组变桨电机的v/f控制方式,根据叶片在不同工况下的载荷曲线,决定变桨电机输出转矩的范围。选择合适的v/f控制曲线及转差曲线,在满足变桨电机输出转矩要求的同时,又不能使电机的温升过高,引起电机超温。结合相关试验数据及实际应用,验证了该v/f控制方式及应用在保证变桨电机转矩输出和控制变桨电机温升方面具有良好的效果。

关键词：海上风力发电机组变桨电机超温 v/f控制

基于dSPACE的交流电机v/f控制平台的研究

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微特电机 2017年第2期45卷 62-64,73页

作者：曹广忠肖松松黎文博何志明梁得亮深圳大学深圳518060 深圳市海浦蒙特科技有限公司深圳518060 西安交通大学西安710049

针对交流电机调速系统中普遍采用传统的开发方法所带来开发周期长、直观性差的问题,研究了以v/f算法开发为例,开发了基于dSPACE的电机控制通用开发平台。简要分析了v/f控制原理,在MATLAB上进行了v/f电机控制算法的建模与仿真,设计了基于... 详细信息

针对交流电机调速系统中普遍采用传统的开发方法所带来开发周期长、直观性差的问题,研究了以v/f算法开发为例,开发了基于dSPACE的电机控制通用开发平台。简要分析了v/f控制原理,在MATLAB上进行了v/f电机控制算法的建模与仿真,设计了基于dSPACE的v/f电机快速控制算法模型,提出了控制平台框架,搭建了实际的基于dSPACE的电机控制系统运用平台,并进行了实验。研究表明基于dSPACE的v/f电机控制平台能够快速地验证算法的性能,显著缩短开发周期,具有应用价值。

关键词： dSPACE 半实物仿真三相异步电机 v/f控制

基于v/f控制的微网变流器并联控制方法研究

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基于V/f控制的微网变流器并联控制方法研究

作者：杨红伟华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

近年来随着生态文明的建设,包含分布式发电的微网建设不断加速,对微网中变流器的单台容量及冗余扩展能力提出了更高的要求。作为微网系统的核心,变流器的发展趋势逐渐由单台高容量转变为多台小容量并联,变流器并联技术的优劣,直接决定... 详细信息

近年来随着生态文明的建设,包含分布式发电的微网建设不断加速,对微网中变流器的单台容量及冗余扩展能力提出了更高的要求。作为微网系统的核心,变流器的发展趋势逐渐由单台高容量转变为多台小容量并联,变流器并联技术的优劣,直接决定着整个微网系统的稳定性。变流器并联运行可以把负载功率分担给各台变流器,使电力电子器件承受较小的电流应力,从而延长了变流器的使用寿命,提高了系统的可靠性。此外,降低单台变流器的容量可以使变流器的体积减小、重量减轻,从而降低系统的生产和维护成本。因此,微网变流器的并联运行研究具有重要的意义。本文首先分析了现有微网变流器的控制与并联方法,并对其进行了总结对比。作为变流器并联控制的基础,分析了三相桥式变流器的拓扑解耦过程以及变流器并联系统的环流,以此为基础提出了基于v/f控制的微网变流器并联控制方法。在变流器并联系统中,各台变流器单元均使用恒压恒频(v/f)控制来保证其输出电压的幅值和频率都相同,此时系统中变流器输出电压之间的差异在于其相角不同。随后,理论分析得到并联系统的负载电压与系统内变流器输出电压矢量和存在固定关系,并依据不同应用环境提出了三种调节相角的策略,用以调节变流器输出电压的相角,直到并联系统中各台变流器输出电压的幅值、频率、相角均达到一致,系统环流较小,负载功率均分。然后,本文对所提的变流器并联策略中的大电感与线路电感进行了分析,由于微网中各台变流器到负载的线路距离各不相同,提出在变流器机端加入一个大电感L,削弱线路电感差异影响,从而各台变流器的机端电压近似等于负载电压,各台变流器有了一个共同的电压基准。随后讨论了大电感与线路电感的相互作用对系统稳态环流的影响,以及大电感的加入对并联系统参数的影响,从而引出大电感数值大小的具体设计过程,并讨论了虚拟电感替换实际电感的可行性。最后,基于PSIM仿真平台,搭建了变流器并联仿真系统。同时,基于TMS320f28335数字处理器搭建了变流器并联运行实验平台。分别在仿真系统和实验平台上对提出的变流器并联运行方案进行了验证。仿真和实验结果都表明,本文提出的基于v/f控制的微网变流器并联控制方法可以使系统内变流器实现均流,负载功率均分,证实了所提变流器并联控制方案的可行性。

关键词：微网变流器并联运行 v/f控制大电感相角调节

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永磁同步电机稳定高效v/f控制策略研究

永磁同步电机稳定高效V/F控制策略研究

作者：赵世超东北大学

学位级别：硕士

永磁同步电动机因其体积小、效率高、磁能密度大、动态响应快等诸多优点，被广泛应用于社会各个领域。电机已经成为日常生活和工业领域必不可少的动力设备。为了实现永磁同步电机的高性能控制，一般采用经典的矢量控制策略，但矢量控制... 详细信息

永磁同步电动机因其体积小、效率高、磁能密度大、动态响应快等诸多优点，被广泛应用于社会各个领域。电机已经成为日常生活和工业领域必不可少的动力设备。为了实现永磁同步电机的高性能控制，一般采用经典的矢量控制策略，但矢量控制过程中需要采集电机的速度和转子位置信息。需要在电机转子轴部安装速度/位置传感器。但速度/位置传感器的应用增加了硬件成本，限制了电机在极端环境下，如高温潮湿等环境的应用。　　因此许多学者将注意力逐渐转移到无传感器控制技术的研究。无传感器控制技术通常采用采集的得到的电机参数信号如定子电压、电流等带入到特定的控制算法估算出电机的转子的位置信息。但是无传感器控制策略对电机的参数比较敏感，因此电机的参数一旦测量不准就会造成电机转速和转子角度估算产生较大误差，影响电机的控制性能。本文基于此种背景，在一些对电机动态性能要求不高的领域，如风机，水泵，工业传输带等领域，可以采用v/f的控制策略对永磁同步电机进行控制。v/f控制策略对电机的参数不敏感，不需要对转子信息进行定位，因此可以有效的避免由于对电机参数估测不准造成转子位置和速度估算不准的问题，实现对电机高效控制。　　本文首先分析了永磁同步电机结构特点和数学模型，以及目前常用需要对转子进行定位的矢量控制的常用方法，搭建出了矢量控制的仿真模型。接下来本文重点介绍了不需要对转子进行定位的v/f控制策略，首先分析了 v/f控制系统的小扰动数学模型，作出了 v/f控制系统的根轨迹图。分析了电机v/f控制系统的不稳定性以后，给出了传统采用定子电流单闭环的补偿v/f控制方法。传统定子电流单闭环闭环v/f控制方法采用有功功率扰动量对输入旋转电压矢量的角频率进行补偿，增强了系统的阻尼。传统方法没有考虑对旋转电压矢量幅值的补偿，在电机带载情况下容易出现转速降落同时电机工作效率低，本文提出了一种基于δ-γ坐标系下对电机输入电压矢量角频率和幅值同时进行补偿的稳定高效v/f控制方法，并对所提出的方法搭建出了仿真模型和实验平台，验证所提出方法的稳定性和可靠性。

关键词：永磁同步电机 v/f控制 δ-γ坐标系频率补偿幅值补偿