双馈感应电机

摘要： 为提高双馈异步风力发电机变流器的开路故障诊断准确率,提出一种基于全局自适应鲸鱼优化算法优化极限学习机的故障诊断方法.首先,建立双馈异步风力发电机(DFIG)并网模型,采集网侧变流器故障状态下的三相线电压信号.其次,对采集的电压信号进行快速傅里叶变换,再将三相线电压的不同谐波分量的频率幅值和直流分量重构成特征向量,为去除部分冗余特征,利用邻域保持投影对特征向量进行降维.最后,利用全局自适应鲸鱼算法优化的极限学习机(GAWOA-ELM)对变流器故障进行诊断.使用不同方法对不同信噪比下的变流器故障进行诊断分析,验证了本文所提方法的有效性和鲁棒性.

摘要： 双馈感应电机(Doubly Fed Induction Machine, DFIM)具有出色的转速调节性能,应用到抽水蓄能中,可满足电网调频调压的需求,解决由水头变化、出力波动导致的水泵水轮机效率降低的问题。为了减少水泵工况启动时所需的压水环节,本文提出了一种带负载软启动的控制方法,该方法以定子磁链和转子转速为控制目标,可使机组在尾水管充满水的情况下,转速从零平滑上升至并网所需转速。在并网阶段设计了转子d轴电流和转子位置角补偿器,以实现无冲击软并网;在调速阶段根据功率需求、工作水头确定水轮机的最优转速,以实现负荷优化调节。上述算法共同构成了双馈式可变速抽水蓄能机组运行控制策略。同时对所提出的控制策略进行了仿真和试验验证,结果表明该策略能够使机组在带轻负载的情况下完成软启动和软并网,并最终实现满载调速。

摘要： 针对传统直接转矩控制转矩、磁链脉动大及定转子电流谐波失真含量大的问题,提出一种模糊逻辑直接转矩控制方法实现提升机双馈变频调速.将传统直接转矩调速控制系统中的滞环调节器和逆变器开关向量表由模糊逻辑控制器代替,在Matlab/Simulink平台中搭建整个模糊逻辑双馈变频调速系统的仿真模型.结果表明:模糊逻辑控制下电机转矩和磁链的脉动显著减小,电机在低速稳定运行阶段的定子和转子电流谐波失真含量明显降低,改善百分比均在50％以上,且调速系统具有良好的稳定性和鲁棒性.

摘要： 分析电网电压故障期间双馈风电机组功率流动关系、减载控制原理以及减载能力影响因素,并提出一种基于减载的双馈风电机组联合故障穿越方案,该方案包括:1)定子电流实时跟踪的减载故障穿越方案;2)直流侧卸荷电路.前者主要抑制双馈感应电机转子故障电流,后者主要稳定直流母线电压.最后,基于PSCAD/EMTDC仿真软件搭建的模型,验证所提方案协助双馈风电机组成功穿越对称电压故障的有效性和可行性.

摘要： 针对传统直接转矩控制转矩、磁链脉动大及定转子电流谐波失真含量大的问题,提出一种模糊逻辑直接转矩控制方法实现提升机双馈变频调速。将传统直接转矩调速控制系统中的滞环调节器和逆变器开关向量表由模糊逻辑控制器代替,在Matlab/Simulink平台中搭建整个模糊逻辑双馈变频调速系统的仿真模型。结果表明:模糊逻辑控制下电机转矩和磁链的脉动显著减小,电机在低速稳定运行阶段的定子和转子电流谐波失真含量明显降低,改善百分比均在50%以上,且调速系统具有良好的稳定性和鲁棒性。

摘要： 设计了一种新颖的群灰狼优化算法(Gathered Grey Wolf Optimizer,GGWO),用于整定双馈感应电机(Doubly-fed Induction Generator,DFIG)的比例-积分控制器(Proportional-integral,PI)最优参数,从而实现变风速下的最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)并提高系统的故障穿越能力(Fault Ride-through,FRT).GGWO在原始灰狼优化算法(Grey Wolf Optimizer,GWO)的基础上引入分组机制,将灰狼分为相互独立的合作狩猎组和随机侦察组.其中,随机侦察组中的灰狼负责进行广泛的全局搜索,而合作狩猎组的灰狼实现深度的局部探索.同时,设计狼群间的角色互换机制,可根据当前适应度函数,在下次迭代中对不同分工的狼进行角色互换,进而平衡全局搜索和局部探索的矛盾.通过阶跃风速、随机风速和电网电压跌落三个算例对GGWO的优化性能进行了研究.仿真结果表明,与遗传算法、粒子群算法、飞蛾扑火算法和GWO相比,所提算法具有更好的全局收敛性、MPPT精确性和FRT能力.

摘要： 双馈感应电机(doubly-fed induction generator,DFIG)具有变速恒频的运行特点,已成为目前的主流发电机.双馈风机能够发出和吸收无功,对风机并网点(point of common coupling,PCC)电压起到支撑作用.在分析DFIG等效电路基础上,根据DFIG定子侧输出的有功与无功关系,提出一种限功率运行条件下DFIG与静止无功发生器(static var generator,SVG)的电压协调控制策略.正常情况下DFIG工作在最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)模式,SVG控制PCC电压在合理范围内;PCC电压越限时,DFIG进入限功率运行模式,DFIG与SVG协调控制PCC电压且优先考虑DFIG的无功调压能力.最后,基于DFIG并网的仿真模型,验证了所提出的电压协调控制策略的有效性和可行性.

摘要： 为了提高双馈电机功率解耦控制的动态性能,提出了一种高阶滑模控制策略.首先分析了双馈异步电机数学模型以及基于电压定向矢量控制原理,然后针对传统控制方法在实现功率解耦存在动态性能不佳现象以及风机模型的非线性,构造一种基于幂次函数趋近律的高阶滑模控制器,最终实现了变速恒频双馈风力发电机有功、无功功率动态解耦控制.仿真结果表明,所提出的控制策略的精度、鲁棒性、动静态性能均优于传统PI控制器.

摘要： 基于动态电压恢复器DVR(Dynamic Voltage Restorer)能够在短时间内恢复电压的特点,研究了DVR协助双馈风电机组穿越不对称电压故障的能力.针对双馈风电机组,选择了合适的DVR拓扑结构及其补偿策略,分析了基于比例-谐振PR(Proportional-Resonant)控制器的DVR控制方法,并提出采用单环电压反馈控制的策略.利用PSCAD/EMTDC搭建的详细仿真平台,展示了在DVR的保护下双馈风电机组成功穿越不对称电压故障的能力及其改善的瞬态性能.

摘要： 从电压、磁链方程出发,推导了双馈感应电机暂态等值电路并给出了暂态电势的表达式.针对三相对称短路瞬间投入撬棒这一典型情况,导出了暂态电势的的变化特性.指出不同于传统同步机,由于转差和撬棒电阻的存在,双馈电机暂态电势是交变衰减的.暂态电势在整个暂态过程中呈快变特性,并且随着转差和撬棒电阻增大愈发严重.最后基于Matlab/Simulink,通过仿真验证了理论计算的正确性,为进一步研究单台双馈感应电机以及风电场的暂态等值提供理论依据.

摘要： 为了改善风力发电中发出的电能不稳定,功率因数低等问题,提出了一种基于双馈感应电机的直接功率控制方法,该控制方法分为网侧变流器控制和转子侧变流器控制两部分,网侧变流器实现了直流母线电压恒定的功能;转子侧变流器的控制方法计算量小,控制方法易于实现,能够独立控制双馈感应电机定子输出的有功功率和无功功率,实现了单位功率因数控制,并且输出功率不受电机转速突变影响,特别适合于风力发电场合.本文基于直接功率控制方法在Matlab/Simulink平台搭建了其仿真模型,并在两种运行模式下对控制方法进行仿真,仿真结果证明了控制方法的正确性.

摘要： 研究了采用笼式和双馈式感应电机的大规模风电场接入对电力系统暂态稳定性的影响。从理论上分析了笼式和双馈式感应电机的稳定机理；基于不同风电场和相关电网的数学模型,计算了电网发生故障后以故障临界切除时间表征的系统暂态稳定性；通过仿真计算,揭示了两种类型风电场对电网稳定性的影响,验证了理论分析结果。得出结论:笼式机组风电场的接入由于吸收无功而削弱了系统的稳定性；双馈式机组风电场有可能增强也可能削弱所接入系统的稳定性,主要取决于接入点、电网结构、运行方式、故障类型等多种因素。

摘要： 为解决PI矢量控制动态响应慢且依赖电机精确参数的问题,本文将滑模控制与空间矢量调制结合,提出了一种开关频率固定的滑模直接电压控制(SMDVC)方法,以实现双馈感应电机(DFIG)的电网同步控制. 实验结果表明, 提出的SMDVC方法具有比PI 矢量控制更好的动态性能,即使在电网电压不平衡工况下,也能很好地控制DFIG定子电压实现对电网电压的精确跟踪。

摘要： 传统的双馈感应电机(DFIG)矢量控制方法，即使在较小的不平衡电网电压下，也会产生较大的不平衡电流，从而引起电磁转矩和功率以二倍电网频率波动，影响风力机的工作寿命和电网的稳定运行。本文在正、负序同步旋转坐标系中推导了电网电压不平衡工况下DFIG的电磁转矩表达式，计算出消除电磁转矩波动所需的负序转子电流，将其叠加到正序转子电流参考值上，以减小电磁转矩波动。采用自抗扰控制器实现对转子电流的有效控制，以减少控制器对发电机精确模型的依赖，提高控制系统的鲁棒性。仿真结果表明提出的控制方案有效地减小了电网电压不平衡工况下DFIG的电磁转矩和无功功率波动，减小了不平衡电流，提高了DFIG风力发电机组的故障不间断运行能力。

摘要： 本文对于参考文献中较常用的双馈感应电机(DFIG)模型,对文献中双馈电机的并网后暂态稳定做了较深入的比较和研究,文献采用的暂态模型包括两质块轴系模型、变频器控制模型及双馈异步电机模型的变速风电机组动态模型,并提出了改善基于双馈感应发电机的并网风电场暂态电压稳定性的措施。

摘要： 传统的双馈电机直接转矩控制系统低速时控制性能不佳,其原因是因为低速运行时转距的脉动较大.针对此问题对传统控制系统进行改进,将遗传算法应用于双馈电机直接转矩控制系统,在线优化PI调节器的参数,匹配控制系统在不同工作状态下的需求.仿真研究结果表明,该方法能有效地降低转矩脉动和磁链纹波,改善速度调节过程中的动态性能,扩大调速范围.

摘要： 传统的双馈电机直接转矩控制系统低速时控制性能不佳,其原因是因为低速运行时转距的脉动较大.针对此问题对传统控制系统进行改进,将遗传算法应用于双馈电机直接转矩控制系统,在线优化PI调节器的参数,匹配控制系统在不同工作状态下的需求.仿真研究结果表明,该方法能有效地降低转矩脉动和磁链纹波,改善速度调节过程中的动态性能,扩大调速范围.

摘要： 传统的双馈电机直接转矩控制系统低速时控制性能不佳,其原因是因为低速运行时转距的脉动较大.针对此问题对传统控制系统进行改进,将遗传算法应用于双馈电机直接转矩控制系统,在线优化PI调节器的参数,匹配控制系统在不同工作状态下的需求.仿真研究结果表明,该方法能有效地降低转矩脉动和磁链纹波,改善速度调节过程中的动态性能,扩大调速范围.

摘要： 传统的双馈电机直接转矩控制系统低速时控制性能不佳,其原因是因为低速运行时转距的脉动较大.针对此问题对传统控制系统进行改进,将遗传算法应用于双馈电机直接转矩控制系统,在线优化PI调节器的参数,匹配控制系统在不同工作状态下的需求.仿真研究结果表明,该方法能有效地降低转矩脉动和磁链纹波,改善速度调节过程中的动态性能,扩大调速范围.

摘要： 本发明公开了一种双馈式感应电机有限元电磁仿真的快速设置转子电流的方法，步骤一、在有限元电磁模型的输入参数设置：在有限元电磁仿真模型中，输入定子电压参数，转子电流设置为非零值，其角度需与定子电压不同；步骤二、运行第一次有限元电磁仿真得到仿真结果：得到定子磁链、转子磁链、定子电流与转子电流的仿真结果；步骤三：对所得仿真结果进行dq变换；步骤四：绕组折算：利用等效电路进行计算，将双馈式感应电机的转子侧绕组折算至定子侧；步骤五：计算电机电感值：计算定子电感Ls、转子电感Lr与定转子互感Lm。本发明，无需进行转子电流迭代即可得到电机在某一特定运行点的转子电流，进而缩短双馈式感应电机的有限元电磁仿真的时长。

摘要： 本发明公开了一种在交流励磁电机中实现双极对数磁场调制环的设计方法。在无磁场调制环的交流励磁电机中，若忽略齿槽效应，则定转子之间的气隙磁导在圆周方向任意位置呈现为恒定值，气隙中磁导率处处相等。本发明在设定磁场调制环调制块厚度上限的条件下，通过磁场调制环在圆周方向上的两类磁导并联设计，得到磁场调制环在圆周方向各偏转角处的调制块厚度。本发明突破了电机极槽设计的限制，在双馈感应电机的单个转子上实现了极对数为P

摘要： 本发明涉及一种双馈感应电机无锁相环功率控制方法及装置，包括如下步骤：步骤1：采集电机的定子电压、电流瞬时值，计算获得电机定子输出的有功功率P和无功功率Q；步骤2：对电机定子输出的有功功率P和无功功率Q进行调节，计算有功功率反馈项vp和无功功率反馈项vq；步骤3：基于有功功率反馈项vp、无功功率反馈项vq，计算电机的有功功率励磁电压up、无功功率励磁电压uq；步骤4：基于有功功率励磁电压up、无功功率励磁电压uq，计算在两相静止坐标系下的电机转子励磁电压urα、urβ；步骤5：基于电机转子励磁电压urα、urβ，计算以转子电角频率旋转的两相坐标系下的电机转子励磁电压urrα、urrβ；根据电机转子励磁电压urrα、urrβ对电机转子侧变流器进行控制。

摘要： 本发明提供了一种双馈感应电机三相不平衡稳态模型构建、仿真方法及装置，构建方法包括：对感应电机的d‑q动态模型的定子侧方程和转子侧方程进行拉氏变换；对拉氏变换后的定子d‑q轴电压方程进行合成得到定子电压空间矢量表达式，对拉氏变换后的转子d‑q轴电压方程进行合成得到转子电压空间矢量表达式，并推导得到所述感应电机的正序阻抗和负序阻抗；建立转子侧变流器正序阻抗、转子侧变流器负序阻抗、并网侧变流器正序阻抗及并网侧变流器负序阻抗，并计算得到双馈感应电机正序阻抗和双馈感应电机负序阻抗；根据所述双馈感应电机正序阻抗和所述双馈感应电机负序阻抗建立双馈感应电机三相不平衡稳态模型。本发明能够提高电磁暂态仿真的速度。

摘要： 本发明实施例提供一种无刷双馈感应电机的调制模型预测控制方法及系统，采用功率侧定子磁链定向控制算法，利用调制模型预测控制器实现无刷双馈感应电机的精确控制，本发明保证了无刷双馈感应电机调速系统的静态性能，在负载、速度突变的情况下得到快速的动态响应性能。克服了现有无刷双馈感应电机的控制方案解耦复杂、动态性能差的缺点。本发明通过固定的开关频率得到良好的输入输出电流波形质量、得到更高的无功功率控制精度和更低的转矩波动。且该方法实现简单，有助于推动无刷双馈感应电机的工业应用进程。

摘要： 本发明公开了一种在交流励磁电机中实现双极对数磁场调制环的设计方法。在无磁场调制环的交流励磁电机中，若忽略齿槽效应，则定转子之间的气隙磁导在圆周方向任意位置呈现为恒定值，气隙中磁导率处处相等。本发明在设定磁场调制环调制块厚度上限的条件下，通过磁场调制环在圆周方向上的两类磁导并联设计，得到磁场调制环在圆周方向各偏转角处的调制块厚度。本发明突破了电机极槽设计的限制，在双馈感应电机的单个转子上实现了极对数为P

摘要： 本申请涉及电力系统控制技术领域，公开了一种双馈感应电机的PI参数优化方法及装置。在该方法中，首先获取双馈感应电机运行参数，构建双馈感应电机系统模型，其中双馈感应电机系统模型中，发电机转子角速度和发电机无功功率采用双环PI控制框架。然后根据所述双馈感应电机系统模型，利用IASO算法对所述PI参数进行更新。最后将PI控制器输出的发电机转子电压反馈至双馈感应电机系统模型进行下一次迭代，直至算法收敛得到最优PI参数。本申请通过上述步骤能够准确对全部PI参数的优化，寻优时间短，寻优精度高，有效解决现有技术中存在的技术问题。

摘要： 不平衡电网下无刷双馈感应电机的控制方法，包括：（1）采集静止坐标系下的功率侧定子三相电压、电流及控制侧定子三相电流；（2）获取功率侧定子磁链幅值、相角、频率和磁链；（3）将电压、电流和磁链矢量分为正负序分量；（4）计算功率侧定子磁链角；（5）建立两相同步旋转坐标系，将负序分量转换到正序参考坐标下进行控制；（6）求出电磁转矩、无功功率与控制侧定子电流的表达式；（7）获得控制侧定子电流的q轴指令信号；（8）获得控制侧定子电流的d轴指令信号；（9）获得两相旋转坐标系下控制侧定子电压的dq轴电压分量给定值；（10）将变换器的输出电压施加到电机控制侧定子上。本发明参数依赖性低，算法简单。

摘要： 本发明涉及一种双馈感应电机无锁相环功率控制方法及装置，包括如下步骤：步骤1：采集电机的定子电压、电流瞬时值，计算获得电机定子输出的有功功率P和无功功率Q；步骤2：对电机定子输出的有功功率P和无功功率Q进行调节，计算有功功率反馈项vp和无功功率反馈项vq；步骤3：基于有功功率反馈项vp、无功功率反馈项vq，计算电机的有功功率励磁电压up、无功功率励磁电压uq；步骤4：基于有功功率励磁电压up、无功功率励磁电压uq，计算在两相静止坐标系下的电机转子励磁电压urα、urβ；步骤5：基于电机转子励磁电压urα、urβ，计算以转子电角频率旋转的两相坐标系下的电机转子励磁电压urrα、urrβ；根据电机转子励磁电压urrα、urrβ对电机转子侧变流器进行控制。

摘要： 本实用新型公开了一种实现双馈感应电机转子双极对数运行的磁场调制环，其特征在于，磁场调制环呈环状，套设在电机内的定子上，内表面为光滑面，与电机内定子外壁贴合，外表面为波浪起伏状，使磁场调制环在圆周方向上不同位置的厚度不等。该调制环实现了某极对数为1的磁场经过磁场调制后，同时产生极对数为12和24的磁场，且磁场旋转方向相同。本实用新型突破了电机极槽设计的限制，在双馈感应电机的单个转子上实现了极对数为12和24的双绕组设计。在此基础上，可实现极对数为12和24的转子绕组共同交流励磁、极对数为12的转子绕组单独交流励磁或极对数为24的转子绕组单独交流励磁，显著拓宽了双馈发电机的速度控制范围。