双馈型风力发电系统MPPT控制方法研究
无刷双馈电机的控制方法研究
无刷双馈电机的控制方法研究一、本文概述随着电机技术的不断发展和应用领域的日益扩大，无刷双馈电机作为一种高效、节能的电机类型，受到了广泛关注。
无刷双馈电机以其独特的结构和工作原理，在风力发电、泵类负载、电动汽车等领域展现出显著的优势。
然而，无刷双馈电机的控制方法一直是研究领域的热点和难点。
因此，本文旨在深入探讨无刷双馈电机的控制方法，以提高其运行性能，推动其在各个领域的广泛应用。
本文首先介绍了无刷双馈电机的基本结构和工作原理，为后续的控制方法研究奠定基础。
接着，文章综述了目前无刷双馈电机控制方法的研究现状，包括传统的控制方法和近年来新兴的控制策略。
在此基础上，文章重点分析了无刷双馈电机的数学模型和控制系统设计，详细阐述了各种控制方法的实现原理和应用效果。
本文还探讨了无刷双馈电机控制方法在实际应用中的挑战和解决方案，如参数辨识、动态性能优化等问题。
通过案例分析，文章展示了无刷双馈电机控制方法在具体领域的应用实例，验证了其可行性和有效性。
本文总结了无刷双馈电机控制方法的研究成果和发展趋势，展望了未来可能的研究方向和应用前景。
通过本文的研究，旨在为无刷双馈电机的控制方法提供理论支持和实践指导，推动无刷双馈电机技术的持续发展和应用推广。
二、无刷双馈电机的工作原理无刷双馈电机（Brushless Doubly-Fed Machine, BDFM）是一种特殊的电机类型，它结合了异步电机和同步电机的特点，具有独特的运行方式和控制策略。
无刷双馈电机的工作原理主要基于电磁感应和电磁场理论，其内部包含两套极数不同的绕组，分别称为功率绕组和控制绕组。
功率绕组通常与电源直接相连，负责传递主要的电能和转矩。
控制绕组则通过变频器或其他电力电子设备进行控制，用于调节电机的运行状态。
这两套绕组在电机内部产生不同的旋转磁场，通过磁场相互作用实现电机的转矩传递和转速控制。
无刷双馈电机的独特之处在于其不需要机械换向器或电刷来实现电流换向，从而提高了电机的可靠性和维护便利性。
双馈风力发电系统仿真与控制研究
双馈风力发电系统仿真与控制研究
Research on Control Strategy and Simulation of Doubly-Fed Wind-Power Generator System
李跃华
2013 年 12 月
国内图书分类号：TM614 国际图书分类号：621.3
关键词：双馈风力发电；电磁暂态特性；协调控制策略；低电压穿越
I
华北电力大学硕士学位论文
Abstract
As a result of dual constraints of fossil energy depletion and environmental protection, wind power industry has a rapid development all over the world. With the access to grid of wind generation power centralized and on a large, the core control technology of doubly-fed induction generator (DFIG) which is one of the mainstream models of variable speed constant frequency wind power generation system, becomes the essential issue. Because of the structure difference of DFIG and traditional synchronous and asynchronous motors and its transient characteristics and fault mechanism has not been revealed thoroughly, it makes relay protection setting difficult, the safety of electrical equipment vulnerable and the stable operation of power grid out of safety. Based on DFIG wind power generation system, the in-depth study of control strategy in grid-side converter and machine side converter is conducted in this thesis. Firstly, stable operational model of DFIG is built on the RTDS simulation platform. A reasonable filter and control parameters is designed to satisfy the requirements of its access to the grid a. Secondly, based on the space vector model of DFIG based derivation of symmetrical fault, the stator and rotor flux and current analytical expression under symmetrical three-phase fault is derived. Analysis of the transient current mechanism of action is conducted and the correctness of the analytical results is verified by simulation. Finally, for the Low Voltage Ride-through (LVRT) of DFIG under symmetrical three-phase fault, a rotor Crowbar adaptive control method which based on voltage dip degree is proposed. The simulation results on the RTDS platform confirmed the effectiveness of the proposed control strategies. Keywords: doubly-fed induction generator, electromagnetic transient characteristics, coordinated control strategy, low voltage ride through
双馈风力发电变流器控制策略研究
双馈风力发电变流器控制策略研究摘要：近年来社会用电需求的不断增大，电力工程建设数量也逐渐增多。
随着双馈风力发电技术的日益成熟，单机并网功率越来越大，对风力发电系统运行的稳定性提出了挑战。
大功率负载的突投突切，引起电网电压的波动和三相不平衡;非线性负载的投入，会向电网注入大量谐波，从而导致并网电流谐波问题，造成设备寿命缩短甚至损坏。
本文就双馈风力发电变流器控制策略展开探讨。
关键词：双馈风力发电；变流器；控制引言作为清洁无污染、可持续利用的能源形式，风力发电以其迅猛的产业发展趋势，已成为新能源发电的一种重要利用形式。
变流器是风力发电和电网的接口装置，其控制性能对并网系统的安全稳定运行具有重要作用。
在一般的风电变流器控制系统中，均假定电网电压是理想的正弦标准信号，但是在实际电网中，由于线路阻抗以及外界干扰的影响，电网电压会出现不平衡现象，如何保证并网变流器在电网电压不平衡条件下正常运行是目前急需解决的关键问题。
1双馈风力发电机数学模型发电机在d,q坐标系下磁链方程如下:式中：分别为定子与转子磁链d,q轴分量;L.为定子等效电感;L}为转子等效电感;L.为定转子互感；分别为定子与转子电流d,q轴分量。
系统在d,q坐标系下功率转矩方程如下:2倍频分量产生机理在电网电压不平衡条件下，双馈风力发电并网系统的视在功率为（1）式中：为电网电压dq轴的正负序分量; 为电网电流dq轴的正负序分量;*为取共轭．对应的有功功率和无功功率分别为（2）式中:P0、Q0为基波分量馈入电网的有功、无功功率平均值;Pc2、Ps2为有功功率余弦和正弦二倍频谐波分量;Qc2、Qs2为无功功率余弦和正弦二倍频谐波分量．结合式(1)和式(2)可以求得各个功率分量的矩阵表达式，即（3）由网侧变流器直流侧功率平衡可得（4）式中:udc、idc为直流侧电容的电压和电流;P1为双馈风力发电机侧变流器的输出功率;P2为双馈风力发电网侧变流器的输入功率．根据电容器的特性和式(2)可得功率平衡的表达式，即（5）式中，C为直流侧电容。
双馈感应电机变速恒频风力发电系统控制技术研究的开题报告
双馈感应电机变速恒频风力发电系统控制技术研究的开题报告一、研究背景和意义风力发电是一种清洁、可再生、经济的能源资源利用方式，近年来得到了越来越广泛的应用。
但是，由于风速的波动性和风电机转速变化的不可避免性，风力发电系统的变速控制技术成为制约其发展的瓶颈之一。
传统的风力发电系统采用的是直驱式发电机，这种发电机具有体积大、重量重、维护费用高等缺点。
为了解决这些问题，目前双馈感应电机被广泛应用于风力发电系统中，具有结构简单、体积小、运行可靠等优点。
双馈感应电机是一种具有两个转子的感应电机，其转子分别为线圈转子和滑环转子，线圈转子和滑环转子通过两条转子间的定子绕组相连。
与传统的感应电机相比，双馈感应电机具有双重功率，即外部轴上的功率和内部转子上的功率，可以更好地适应风速波动和转速变化的需求，提高了变速控制的灵活性和鲁棒性。
本课题旨在研究双馈感应电机变速恒频风力发电系统的控制技术，通过开展理论分析、掌握相关技术和实验研究，实现风力发电系统的高效、可靠和稳定运行，具有重要的理论和应用价值。
二、研究内容和目标1. 双馈感应电机和变速器原理研究：通过文献调研和理论分析，深入了解双馈感应电机和变速器的结构、工作原理和基本参数。
2. 变速恒频控制技术研究：对变速恒频控制技术的基本原理、控制策略和算法进行系统研究，包括传统的PID控制策略、自适应控制策略等。
3. 变电站接口电路设计：设计符合电网要求的双馈风力发电系统的变电站接口电路，使其满足接入电网的电压、频率和功率因数等标准。
4. 风力发电系统仿真研究：采用Matlab/Simulink软件对双馈感应电机变速恒频风力发电系统进行建模和仿真研究，验证所设计的控制策略和算法的可靠性和有效性。
5. 实验验证与分析：建立试验台，进行系统的实验验证和参数测试，分析系统控制性能和稳定性的优缺点，对系统方案进行优化。
研究目标：1. 获得双馈感应电机变速恒频风力发电系统的工作特性和运行参数。
双馈式风力发电机控制策略探究
双馈式风力发电机控制策略探究摘要：现代社会经济快速发展的同时，能源危机日益加剧，在可持续发展理念下，新型可再生能源受到全社会的高度重视。
近年来风电并入网技术不断完善，双馈式风力发电系统的应用也更为广泛，为维护电网运行安全性与可靠性，本文主要探讨双馈式风力发电机控制策略，仅供相关人员参考。
关键词：双馈式；风力发电机；控制策略引言风力发电机是电力运行过程的重要设备，在机械功的作用下，促进转子旋转，此时风能转换为机械功，最终交流电得以输出。
风力发电机的叶旋转轴主要包含两种类型，其一是水平轴，其二是垂直轴，其中水平轴的运行效率更高。
风力发电机的叶片数目有所不同，因而将其分为单叶式、双叶式、三叶式及多叶式，其中三叶式风力发电机的应用较为广泛。
1双馈式风力发电机系统的运行原理双馈式风力发电机的优点在于，具有良好的气动效率，实际运行过程中所形成的机械应力相对较小，且功率波动较小，在功率变化的过程中所消耗的设备成本较低，因而双馈式风力发电机具有良好的经济性。
但双馈式风力发电机也存在一定不足，其电机滑环以及齿轮箱等都属于比较特殊的设备，在实际运行过程中对维护的要求较高。
双馈式风力发电机属于一种交流励磁电机，就气隙磁场转速来看，是由转子转速以及转子励磁电流频率共同达到的，通过转子励磁器对电气进行调节，转子转速区域稳定，与同步电机转子转速相比，在其上下一定转速范围之内，而转子绕组则等效存在两个可控励磁绕组。
就电机设计来看，双馈式风力发电机通过变流器驱动来实现转子绝缘，系统参数匹配的过程中需充分考虑与双馈变流器的参数匹配，包括互感参数、漏感参数等。
就双馈风力发电机系统的运行情况来看，其风能转化主要是依靠发电机来实现的，从某种程度上来说，发电机与绕组式异步电机存在某种相似性，新型双馈风力发电系统如图1所示。
图1 新型双馈风力发电系统框图就双馈式风力发电机系统的组成情况来看，变流器处于转子电路中，一般通过转差的处理来满足额定功率处理需求，不仅可以达到额定功率处理时效，还能够在一定程度上控制变流器损耗，从而全面提高双馈式风力发电机系统运行效率。
双馈风电机组双PWM变换器控制技术的发展
双馈风电机组双PWM变换器控制技术的发展一、双馈风电机组的基本原理双馈风电机组是由双馈感应电机和功率电子变流器组成的风力发电系统，其主要包括双馈感应电机、主控制器、功率电子变流器等部分。
双馈感应电机具有两套定子绕组，分别为主绕组和次绕组，主绕组连接到电网，次绕组通过双馈变流器与电网相连接。
功率电子变流器采用PWM变流器，可以有效控制双馈风电机组的风机转速和输出功率。
二、双PWM变换器控制技术的发展历程双PWM变换器控制技术是指通过PWM变换器来控制双馈风电机组的转速、功率输出和电网连接等参数，其发展历程经历了以下几个阶段：1. 传统的双馈风电机组控制技术在双馈风电机组控制技术的早期阶段，主要采用传统的PID控制器来实现对双馈感应电机的控制。
这种方法虽然简单易行，但是对于非线性系统的控制能力有限，容易造成系统振荡和失稳。
随着功率电子技术和数字控制技术的发展，PWM变换器控制技术被引入到了双馈风电机组控制系统中。
通过PWM变换器可以实现对电机转速、功率输出以及电网连接等参数的精确控制，提高了系统的稳定性和控制精度。
3. 矢量控制技术的应用随着人工智能和大数据技术的发展，智能控制技术被引入到双PWM变换器控制技术中，可以通过智能算法对系统进行优化和自适应控制，提高了系统的运行效率和可靠性。
1. 高性能功率模块的应用随着功率半导体技术的不断进步，高性能功率模块的应用可以提高PWM变换器的功率密度和效率，降低系统的损耗和成本。
2. 多电平变换器技术的应用多电平变换器技术可以实现对PWM变换器的输出波形的分段控制，提高了系统的输出电压波形质量和电磁兼容性，对于提高风电系统的功率质量具有重要意义。
通过多源集成技术可以将风能和太阳能等多种清洁能源进行集成，实现多种能源的协同利用和互补，提高了系统的发电效率和稳定性。
双PWM变换器控制技术作为双馈风电机组控制系统的关键技术之一，具有广阔的应用前景和发展空间。
随着我国对清洁能源的大力扶持和风电产业的不断发展，双PWM变换器控制技术将会得到更加广泛的应用，为我国风电产业的发展注入新的动力。
双馈风力发电控制技术的分析与研究
双馈风力发电控制技术的分析与研究【摘要】我国是世界上风能资源储量最高的国家，同时也是世界上较早开发利用风能资源的国家，但是风电控制技术与国外先进水平间还存在较大的差异，大部分核心控制器件仍然是从国外进口，这极大地制约了我国风电事业的发展。
基于此，本文笔者在对双馈风力发电原理进行阐述的基础上，深入探讨了双馈风力发电的控制技术。
【关键词】双馈风力发电控制技术矢量控制空载牵入电网发电机运行统计显示，如果风能资源开发利用率达到60%，仅风力发电一项就能满足我国目前全部的电力需求。
但我国风力发电仍然处于初级阶段，核心技术多是从国外买进，风机控制技术远远落后于世界发达水平，因此这就要求我们从风力发电的基础理论出发，对双馈风力发电控制技术进行研究，从而研发出适合我国环境的具有自主知识产权的产品。
1 双馈风力发电机的原理双馈风力发电机的定子绕组直接和电网连接，转子绕组通过双PWM变流器和电网相连接，其定子和转子都能够输入或输出能量。
双馈风力发电机的定子电压和频率为固定值，而转子电压频率则由双PWM变流器控制。
双馈风力发电机的功率是可以双向流动的，其运行方式主要包括如下三种：（1）当发电机转差率0时，发电机处于亚同步速状态，此时转轴上的机械功率小于定子侧的电磁功率，电网必须通过变流器给转子侧提供能量，使其与转轴上的机械功率的和等于定子侧的电磁功率，能量通过定子侧馈送给电网。
2 双馈风力发电机牵入电网的方式相较于直流励磁同步发电机和异步发电机，双馈风力发电机的并网过程存在特殊之处。
当采用交流励磁之后，能够根据电网电压和发电机的转速调节励磁电流，还能把输出的电压运行调整使其达到并网要求，这样就实现了变速条件下的牵入电网。
双馈风力发电机牵入电网的方式主要有以下几种：（1）空载牵入电网方式。
并网前，双馈风力发电机空载，即在定子侧不带负载，调节双馈风力发电机定子电压，使其与电网电压在幅值、频率和相位上保持一致。
此种控制策略实现简单且原理清晰，是一种理想的控制方案。
双馈感应风力发电机直接转矩控制的研究
双馈感应风力发电机直接转矩控制的研究作者：黄慧敏;裴加强来源：《价值工程》2010年第04期摘要:直接转矩控制技术已经广泛应用于感应发电机的调速控制领域,并已取得良好的控制效果,而双馈风力发电机的直接转矩控制主要工作在低频区域, 并且它的低频特性是一个研究热点。
本文对变速恒频双馈风力发电机直接转矩控制进行了理论分析,阐述了它的工作原理结构,推导出具体的控制方程,并对它进行仿真,结果证明双馈感应风力发电机直接转矩控制在风力发电系统中具有利用率高,并网冲击小,并网速度快的优点。
Abstract: DTC technology is widely usedin variable speed operation of induction wind generator and the control is good,but DFIG mainly works at lower frequency,so that the lower frequency characteristic of DTC is one of research hotspots,the DTC technology applied to wind generation system was analyzed,the operation principle and system structures were introduced,the related control equations were deduced,and simulate it,the results have proved that the DTC for DFIG in the wind energy transformation efficiency is higher,the connect-grid surge current is lower and the connected grid speed is faster.关键词:双馈风力发电机;直接转矩控制;風力发电系统;模型;仿真Key words: double-fed induction generator; direct torque control; wind energy generation system; modeling; simulation中图分类号:TM31 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)04-0061-010引言当前人类发展所共同面临的两大问题:一是能源枯竭,如煤炭、石油和天然气等常规能源储量日益减少;二是生态环境的恶化。
双馈风电机组并网控制研究
双馈风电机组并网控制研究双馈风电机组并网控制研究从20世纪70年代初开始，人们逐渐意识到传统的火力发电对环境造成的污染和能源消耗的问题。
因此，可再生能源逐渐成为研究的热点。
在众多可再生能源中，风能资源丰富，被认为是一种可持续发展的能源选择。
风力发电机组的技术发展已经取得了极大的突破，其中双馈风电机组的并网控制研究备受关注。
双馈风电机组是一种采用变频控制的风力发电机组。
与传统的固定转速机组相比，双馈风电机组具有更高的功率密度和更宽的风速范围适应性。
它由风力发电机、双馈装置、变频器、逆变器和电网连接器等部分组成。
并网控制是保证风电机组正常运行和电网稳定运行的关键。
双馈风电机组并网控制的研究主要包括三个方面：并网过程控制、稳态控制和故障保护。
首先是并网过程控制。
双馈风电机组在风力发电机组并网开始时，需要保证电机的顺利启动和逐步加速，以便与电网同步运行。
并网过程控制需要采取合适的控制策略，实现电机的顺利启动和切换，并放电电容控制。
此外，在并网过程中还需要监测电压、电流、功率等参数，并及时进行调整和控制，以确保双馈风电机组与电网的稳定连接。
其次是稳态控制。
稳态控制是指在双馈风电机组稳定运行时，保持电机的稳定输出功率和电压。
稳态控制需要根据实际风速和电网负荷情况，调整转子电流和转矩，使得风电机组的功率输出与电网负荷匹配。
同时，还需要监测电压、频率、功率因数等参数，及时调整控制策略，以保持电机的稳定输出。
最后是故障保护。
在风电机组运行过程中，可能会发生各种故障，如过电流、过电压、间歇地接触等。
为了保护风电机组的安全运行和电网的稳定运行，需要通过相应的控制手段和保护装置来诊断和处理故障。
例如，在故障发生时，及时切断故障环节，避免故障扩大，同时保持其它环节的正常运行。
总之，双馈风电机组并网控制是保证风电机组与电网稳定运行的关键。
通过合理的并网过程控制、稳态控制和故障保护，可以实现双馈风电机组的高效、稳定运行，并最大程度地利用风能资源，提供清洁能源，促进可持续发展。
双馈风力发电机系统控制策略
双馈风力发电机系统控制策略在不断发展与时间的过程当中双馈风力发电机系统已经在原有基础上取得较为明显的进步，但在实际运用过程当中还是存在一定的缺陷与不足。
这要求我们必须在提高重视程度的基础上借助先进的技术与手段对其进行不断的创新与改革，同时也在此基础上对此控制策略进行不断的深入研究。
这不仅可促使双馈风力发电机系统控制工作得以顺利开展，同时也可促使供电工作得到保障。
标签：双馈型风力发电机；低电压穿越；控制策略在可持续发展觀念的影响下，人们不断对新型可再生能源进行寻找，这是实现经济和生态发展可持续目标的重要手段。
能源问题的不断恶化可直接提现出应用新型可再生能源的重要性与必要性。
在风电相关技术发展的同时风电并入电网技术也得到不断的完善与优化，这对双馈风力发电系统的可靠性提出全新的要求与挑战，因此我们说针对双馈型发电机系统所制定的策略有一定的意义与作用。
一、风力发电机概述从本质上来说风力发电机是一种电力设备，主要是通过机械功带动转子旋转并促使风能实现向机械能的转化，并输出交流电。
垂直轴以及水平轴是现阶段两种一楼叶轮旋转轴的主要形式，相比较来说效率更高的是水平轴，因此在风力发电的过程，多数对水平轴进行使用。
单叶式、双叶式、三叶式、多叶式是风力发电机叶片数目的几种主要形式，其中应用最为广泛的就是三叶式发电机。
在实际应用中进行对比后我们可以发现风力发电系统具有以下几种，其中主要包括有恒速鼠笼型异步风力发电系统、变速恒频双馈感应风力发电机系统、无刷双馈风力发电系统、变速鼠笼型异步风力发电系统和永磁直驱型同步风力发电系统。
二、双馈型风力发电机系统的模型和控制方法1.双馈风力发电机系统的运行原理首先我们从双馈风力发电机系统自身角度对其进行分析，再转化风能的过程当中发电机始终作为核心部分存在，在某种程度上来说发电机与绕组式异步电机之间存在一定的相似性，因此，我们在实际对额定功率进行处理的过程中，只要面对转差就可以完成，这不会对变流器造成较大损耗，同时也可促使系统的效率得以提升。
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２ 风 力 机 特 性 分 析
风力机是将风能转化 力 机 的机 械 输 出功 率 为［： 风 ３ ］ Ｊ ． Ｓ ｐＡ， ， Ａ Ｒｏｖ 尸 ５ Ｃ（ ） ＝ ｔ ０ ｏ ／ （） １
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第４ ６卷 第 １ 期
２１ ０ ２年 １月
电 力 电子 技 术
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双馈型风 力发 电系统 ＭＰ Ｔ控制方法研究 Ｐ
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摘 要 ： 了最大 限度 地利 用风 能 ， 对 双馈 变速 恒频 风 力发 电系 统 ， 为 针 分析 了风 力机 特 性及最 大 风 能捕获 原理 。 在基 于 电网 电压 定 向的矢量控 制 的基础 上 ， 出了一种 新 的无 需检 测风 即可实现 最大功 率点跟 踪 （ Ｐ 的控 提 ＭＰ Ｔ） 制 方法 。 该控制 方法 以发 电系统输 出功率 最大 为 目标 ， 能够 实时追踪 最大 功率 点（ Ｐ ） 不依赖 风力机 最佳 功 Ｍ Ｐ且
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率特 性 曲线 ， 实现 了发 电机输 出有 功和无 功 功率 的解耦 控制 ， 并构 建 了风力 发 电模拟平 台进 行实 验验证 ， 结果
证 明了该控 制方 法 的正确性 与有效 性 。 关键 词 ： 风力 发 电 ；双馈 电机 ；电网电压定 向
中圈分类号 ：Ｍ １ Ｔ ６４
文献标识码 ： Ａ
１ 引 言
随着 世界各 国对能源需求 的急剧膨胀 ．风力
发 电发 展迅 速 ， 为增 长 最 快 的绿 色 能 源 。 何 提 成 如 高 风 能利 用 效 率 ，实现 最 大 风 能捕 获 以增 加 发 电
略 。最 后 在 自主研 制 的风 力发 电模 拟 平 台上 进 行 实 验 ， 证 了所 提 控 制 策 略 的可 行 性 。 验