双馈电机电压跌落电磁转矩特性研究
电压跌落分析
第四章电压跌落分析1 电网电压跌落过渡过程中双馈电机的电磁特性4.1双馈发电机数学模型双馈感应式发电机的系统结构图如图1所示。
发电机采用三相绕线式异步发电机，定子绕组并网，转子绕组外接变频器实现交流励磁。
本文中电机定转子均采用电动机惯例。
图1双馈风力发电系统结构图Fig.1 System structure of DFIG由于电压跌落时间很短，故可不考虑转速变化，因此五阶电机模型退化成四阶电机模型[11]，利用暂态微分方程和叠加原理加以描述，并在此基础上电压跌落进行分析。
在三相对称条件下，建立起两相同步旋转的d-q坐标系，并使d 轴定向于定子磁链矢量。
采用标幺值进行计算，利用叠加原理。
在稳定的情况下，令u ds=0,u qs=1错误！未找到引用源。
；电压跌落时加反向电压，令u ds=k*sinθ，u qs =k*cosθ-1错误！未找到引用源。
；其中k错误！未找到引用源。
为电压跌落系数，θ错误！未找到引用源。
为跌落时刻的电压相角。
由文献[12]可以得到以下方程：定转子电压方程:()()11112121dsds ds qs qsqs qs ds drdr dr qr r qrqr qr dr r d u r i dt d u r i dtd u r i dt d u r i dt ψψωψψωψψωωψψωω⎧=+-⎪⎪⎪=++⎪⎪⎨⎪=+--⎪⎪⎪=++-⎪⎩（1）定、转子磁链方程：ds s ds m dr qs s qs m qrdr r dr m ds qr r qrm qsL i L i L i L i L i L i L i L i ψψψψ=+⎧⎪=+⎪⎨=+⎪⎪=+⎩（2）其中u ds 错误！未找到引用源。
、u qs 、u dr 、u qr 分错误！未找到引用源。
别为定转子电压d 轴和q 轴分量；i ds 、i qs 、i dr 、i qr 分错误！未找到引用源。
别为定转子绕组中电流d 轴和q 轴分量；ψds 错误！未找到引用源。
电网跌落下双馈感应风力发电机的研究
邮局订阅号：82-946120元/年技术创新测控自动化《PLC 技术应用200例》您的论文得到两院院士关注电网跌落下双馈感应风力发电机的研究A Research of Doubly-fed Induction Generator during Power Grid Voltage Dips(南车株洲电力机车研究所有限公司)邬冬临佘岳胡婵娟谭宇杨印博WU Dong-lin SHE Yue HU Chan-juan TAN Yu YANG Yin-bo摘要:根据风电场接入电网的规定,在电网发生故障的情况下风力发电机组应能保持与电网的连接。
电网电压跌落是电网故障常见的情况之一。
根据低电压穿越技术的基本特点,本文以双馈感应发电机组(DFIG)作为研究对象。
通过改进转子侧的控制策略和增加Crowbar 保护电路来实现低电压穿越并且搭建了DFIG MATLAB/SIMULINK 仿真模型。
通过仿真研究表明,改进的控制策略能使DFIG 在电网跌落时实现不间断运行,验证了模型的合理性及控制策略的可行性,有效提高了DFIG 风电机组运行的可靠性。
关键词:变速恒频;双馈感应发电机;电压跌落;数学模型;低电压穿越中图分类号:TM315文献标识码:AAbstract:According to the provisions of wind farms connected to the grid,in case of power grid faults the wind generator need to be capable of maintaining a wind turbine with grid connection.Voltage dips is often the case of power grid faults.According to the low voltage ride through the basic principles of technology,a study for double -fed induction generator (DFIG)in this paper.it achieve low voltage ride through during voltage dip by improving the rotor side control strategy and the Crowbar protection circuitry,build a DFIG MATLAB /SIMULINK simulation model.The simulation studies show that the improved control strategy can DFIG grid drops in continuous operations to verify the model is reasonable and feasible control strategies,improve the operation of DFIG Wind turbine reliability.Key words:variable speed constant frequency;Doubly fed induction generator wind turbine;voltage dip;Mathematical model;Low voltage ride through文章编号:1008-0570(2012)10-0099-02引言随着风力发电技术的快速发展,风力发电已由传统的恒速恒频发电转变为能够更加高效利用风能的变速恒频发电,而且大型风电机组并网发电已成为风力发电的主要形式。
电压跌落下双馈风力发电机矢量控制的改进
电 网切 除 ， 直到 电 网故 障清 除后 风 电机 组 才 能重
新 并 网运行 。然 而 ， 随着 风 电机 组 的容 量 和 风 电 场 的规 模越 来越 大 ， 风力 发 电 的 容量 在 电力 系 统
迅 速 跌 落 ， 而 引 起 双 馈 发 电 机 内 部 剧 烈 的 电 磁 从 过 渡 过 程 ｒ ］ 同 时 ， 馈 发 电 机 励 磁 变 流 器 的 ３ 。 双 容 量 和 发 电 机 额 定 容 量 相 比 只 占很 小 的 一 部 分
馈 风 力 发 电 机实 现 了低 电压 穿 越 。
关 键 词 ： 力 发 电 ； 馈 发 电机 ； 风 双 改进 的矢 量控 制 ； 电压 穿 越 低
中 图分 类 号 ： Ｍ３ ５ Ｔ １
文 献标 识 码 ： Ａ
Ｉ ｐｒ ｖ ｄ Ｖｅ ｔ ｒＣｏ ｔ ｏ ｒ ｔ ｇ ｆＤＦＩ Ｄｕ ｉ ｇ Ｖｏ ｔ ｇ ｐｓ ｍ ｏ ｅ ｃ ｏ ｎ ｒ ｌＳｔ ａ ｅ ｙ ｏ ｅ ｔ ｌ ｉ ｔ ｅ ＤＦＩ ｃ ｎ ｓ ｐ ｏ ｔ ｓ ｍｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｐ ｗｅ ｏ ｔ ｅ ｇ ｉ ，Ｓ ｈ ｔ ｔ ｅ ｌ ｗ ｏ ｔ ｇ ｉ ｅ ｔ ｒ ｕ ｈ ｖ ｅ Ｇ ａ ｕ ｐ ｒ ｏ ｅ ｃ ｉ ｏ ｒ ｔ ｈ ｒｄ Ｏ ｔ ａ ｈ ｏ ｖ ｌ ｅ ｒ — ｈ ｏ ｇ ｖ ａ ｄ
（ ＬＶＲＴ ） ｏｆｔ ｅ ＤＦＩ ｃ ｎ ｂ ｃ ｅ ｅ ｈ Ｇ ａ ｅ ａ ｈｉｖ ｄ．
Ｋｅ ｒ ｓ： ｉ ｗ ｅ ｅ ｒ ｔｏｎ； ｏｕｂ ｙ ｅ ｉ ｕｃ ｉｎ ｅ ｒ ｔ （ＤＦＩ ）；ｍ ｐｒ ｖｅ ｖ ｃ ｏ ｃ ｔ ｏ ；ｏｗ ｙｗｏ ｄ ｗ ｎｄ ｐｏ ｒ ｇ ｎｅ ａ ｉ ｄ ｌ —ｆｄ ｎｄ ｔｏ ｇ ｎｅ ａ ｏｒ Ｇ ｉ ｏ ｄ ｅ ｔ ｒ ｏｎ ｒ ｌ ｌ
电网电压跌落及恢复时双馈风力发电机的
1．引言 随着风力发电容量、风电场规模越来越大，具有低电压穿越能力（LVRT）已逐步成为风电场
的必然要求[1,2]。双馈风力发电机为使用最广泛的变速恒频风力发电机之一，且由于其特殊的结构， 使得双馈电机的低电压穿越问题成为风力发电低电压穿越技术的研究难点和热点。
策略时，对保护电路的参数设计和保护电路的切除时刻都应考虑到电网电压不同恢复时刻的情况。
5．结论 本文对当电网电压完全跌落和电网电压恢复时的双馈电机的动态过程进行了详细的理论分
析，从文中的理论分析和仿真结果可以得到如下结论： （1）电机正常运行时，转子侧电压为定子侧电压的转差率倍；
（2）电网电压完全跌落时，转子侧电压与电网电压相近； （3）电网电压跌落时，电机在超同步运行状态比次同步运行状态激起的转子侧电压大。
可得其值为：
Vr min (t = t1 ) ≈
Lm Ls
s ⋅Vs
(20)
而情况三时，定子磁链震荡过程与电网电压跌落时的震荡过程类似，由式（18）有：
Vrp1 (t
= t1 )
≈
Lm Ls
Vs
(21)
图 4 分别给出了电网电压在三种不同情况下的转子电压仿真波形。
以上分析可知，电网电压恢复时刻对系统震荡过程影响很大，因此在采用低电压穿越转子保护
Vr 0 (t0 ) ≈
Lm Ls
ω ωs
Vs
=
Lm Ls
(1 − s)Vs
(8)
由式（3）和式（8）可得：
Vr0 (t0 ) = 1 − s = 1 − 1
(9)
Vr0
ss
从式（9）可以看出当电网电压完全跌落时转子电压的最大值为正常稳定运行时的（1/s-1）倍， 而电机转差率一般限制在-0.2~0.2 之间，所以当电网电压发生完全跌落时，转子侧的瞬态电压将比 正常情况下的值大好几倍。且电机超同步运行时瞬态电压值大于次同步运行状态。由于转子电阻 Rr
电压跌落激起的双馈型风力发电机电磁过渡过程
一控制 策 略 尽 管 可 以 实 现 双 馈 型 风 力 发 电 机 的 L V R T 运行 ,但也存在其不可避免的不足之处 , 如 一旦撬棒电路动作 , 双馈电机将从电网吸收无功励 磁功率 ,不利于电网电压的恢复 ,而且 2 种不同运行 状态之间的切换需要精密设计的复杂动作逻辑 , 否 则可能会引起较大的过渡过程 。鉴于此 , 目前已有 文献对多种不同的 L V R T 技术进行了研究 ,如基于 短暂中断 ( S TI) 技术的 L V R T 控制策略[ 11212 ] 、 基于 双馈电 机 暂 态 磁 链 补 偿 技 术 的 L V R T 控 制 策 略 [ 13214 ] 、 基 于 能 量 管 理 技 术 的 LVRT 控 制 策 略 [ 15216 ] 、 基于双馈电机定子电压动态 补偿 控制 的 L V R T 控制策略 [ 6 ] 、 基于提高转子电流环动态控制 增益的 L V R T 控制策略 [ 9 ,17 ] 等 。 以上报道的控制策略尽管均能够在一定程度上 提高风力发电机的 L V R T 能力 ,但并没有对阻碍实 现双馈型风力发电机 L V R T 功能的因素 , 即双馈电 机的电磁过渡过程进行深入全面的分析 。为此 , 本 文分别对电网电压跌落所激起的双馈电机电磁过渡 过程进行了定量和定性分析 , 并在对电磁过渡过程 定量分析的基础上深入探讨了双馈电机运行状态对 其电磁过渡过程的影响 。通过对双馈电机电磁过渡 过程的定量分析清晰地表明了过渡过程中双馈电机 内部各电 、 磁量的变化规律 ,而对电磁过渡过程的定 性分析进一步揭示了电磁过渡过程产生的机理 。
第 32 卷 第 19 期 2008 年 10 月 10 日
不同转子结构无刷双馈电机的电磁和动态特性分析
式磁阻转子的 Ｂ Ｆ Ｄ Ｍ模型 ， 进行了二维瞬态电磁场有限元计 算 ， 出 电机磁 力线 分布 、 隙磁通 密度波形 ， 得 气 通过 对 气隙磁通密度波形的谐波频谱 分析 ， 得到 了磁 障式磁阻转子结构具有较好磁场调 制效果 。研究 了 由单馈异步牵 入 自然同步 、 同步和超 同步运行状态 的动态响应能力和机械负载 突变 时的转速转矩 变化情况 。结 果表 明磁 障式 磁 亚 阻转子 Ｂ Ｆ Ｄ Ｍ在 由单馈异步牵入 自然 同步 、 亚同步和超 同步运行状态下 ， 具有较好 的动 态响应能力 ， 同时在加 载时 稳定性也较好 ， 为进一步深入研究 Ｂ Ｆ 转子的优化设计和运行稳定性提供了参考 。 ＤＭ 关键词 ： 无刷双馈 电机 ； ｎｏ／ ａｗ ｌ； Ａ ｓｆ Ｍ ｘ ｅｌ动态特性 ； ｔ 磁场调制
ｗｅ ｅ ｇ ｔ Ｔ ｅ ａｒ ｇ ｐ ｍａ ｎ ｔ ｅ ｄ ｅ ｅ ａ ａｙ ｅ ｙ ｔ ｅ ｈ ｒ ｎｃ ｓ ｅ ｔ ｍ． ｅ ｕｔ ｈ ｌ ｃ ｅ — ｇ ｅｉ ｅｕ — ｒ ｏ． ｈ ｉ－ ａ ｇ ｅ ｉ ｆ ｌ ｓ ｗ ｒ ｎ ｌｓ ｄ ｂ ｈ ａ ｍｏ ｉ ｐ ｃ ｒ ｃｉ ｕ Ａｓ ａ ｒｓ ｌ，ｔ ｅ ｂ ｏ ｋ ｄ ｍａ ｎ ｔ ｒｌ ｃ ｃ
Ａｂｓｒ ｃ Ｔｈ ｔｕ ｔ ａ ｈ ｒ ｃｅ ｓｉｓａ ｄ ｗｏ ｋｉｇ ｐｒｎ ｉ ｌ ｆｂ ｓ ｌ ｓ ｕｂｙ—ｆｄ ｍａ ｈ ｎ ｒ ｎｔｏ ｕｃ ｄ ｆｒｔｙ ｔ ａ ｔ： ｅ ｓｒ ｃｕｒｌｃ ａ ａ ｔｒ ｔｃ ｎ ｒ ｎ ｉ ｃ ｐｅ ｏ ｍ ｈ ｅ ｓｄｏ ｌ ｅ ｃ ｉ ｅ ｗｅ ｅ ｉ ｒ ｄ ｅ ｓｌ ｉ ｉ ｉ ｈｉ ａ ｅ ． ｎ ｔ ｓ ｐ ｐ ｒ Ｔｈｅ ｓ ｆ ｎ Ａｎ ｏｔ ａ ｗｅｌｗａ ｅ ｏ ｅ ｔｂ ｉｈ ｔｅ ｍｏ ｌ ｆｄ ｕｂｙ—ｆｄ ｂ ｕｓ ｌ ｓ ｃ ｉ ｅ， ／Ｍ ｘ ｌ ｓ ｕｓ ｄ ｔ ｓａ ｌｓ ｈ ｄｅｓ ｏ ｏ ｌ ｅ ｒ ｈ ｅ ｓ ｍａ ｈ ｎ ｗｈｉｈ ｃ ｎ ａｎ ｔ ｃ ｏ ｔ ｉ ｈｅ
电网电压不对称跌落下双馈风电机组转子电压分析
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１０２６．２０１２．１４．０２６电网电压不对称跌落下双馈风电机组转子电压分析张 禄，金新民，战亮宇（北京交通大学电气工程学院，北京市１０００４４）摘要：在实现低电压穿越的过程中，双馈感应发电机（ＤＦＩＧ）定子始终与电网相连，电机在电网电压跌落和恢复作用下的磁链动态响应会引起转子过电压，威胁转子变流器的安全，导致低电压穿越失败。
文中基于ＤＦＩＧ动态模型，针对电网电压三相不对称跌落，提出了根据正序和负序电网电压分别求解电机定子磁链和转子电压动态响应的方法，采用电机定子磁链和转子电压矢量轨迹图直观地描述了电机动态响应过程，并给出了转子电压在不对称跌落期间的稳态值、不同跌落和恢复时刻下的最大值和最小值。
相应的ＤＦＩＧ仿真结果验证了所述理论分析的正确性。
最后，提出了一种转子有源Ｃｒｏｗｂａｒ电阻的设计方法。
关键词：风力发电；双馈感应发电机；低电压穿越；不对称跌落；转子电压；Ｃｒｏｗｂａｒ电路收稿日期：２０１１－１１－１８；修回日期：２０１２－０２－２９。
国家科技支撑计划资助项目（２００７ＢＡＡ１２Ｂ０４）。
０ 引言电网电压跌落是电网运行中的常见故障之一，按照传统控制方法，风电机组在跌落发生时自动脱网以保护风电机组及其变流器，这不利于电网恢复，影响电网稳定性。
近年来，各国电网公司出台的有关低电压穿越的规定要求风电机组在电网电压跌落一定范围内不能脱网，并且具有向电网提供无功功率的能力，这对机组中的变流器及其“脆弱”的电力电子功率器件提出了挑战［１－５］。
双馈感应发电机（ＤＦＩＧ）定子与电网直接相连，在电网电压发生突变时会产生瞬态直流磁链和转子过电压。
不对称电网电压使磁链中含有的负序分量，相对电机转子具有更大的转差率，会导致更加严重的转子过电压和过电流。
目前已有大量文献对电网故障下ＤＦＩＧ动态响应过程进行了研究［６－１６］：文献［６－７］给出了在电网电压故障下的ＤＦＩＧ数学模型；文献［８－１０］分析了电网故障下的电机动态响应和定、转子过电流；文献［１１－１４］分别对电网电压对称和不对称跌落下的电机定子磁链和转子电压响应进行了研究；文献［１５－１６］对电网电压对称跌落和恢复情况下的转子电压进行了分析。
电网电压不对称跌落时双馈电机的暂态分析与控制
ｆ ａ ｉ ｌ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｌ ｏ ｗ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｉ ｒ ｄ ｅ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ （ Ｌ ＶＲ Ｔ） ． Ｔ ｏ ｓ ｕ ｐ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ｔ ｏ ｒ ｏ ｖ ｅ ｒ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｓ ，ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ｔ ｏ ｒ ｆ ｌ ｕ ｘ ｌ ｉ ｎ ｋ ａ ｇ ｅ ｗａ ｓ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｄ
踪系数可控 、 电磁转矩振动小 ， 是一种较为理想 的低 电压 穿越 控制方法 。仿真结果验证 了此控制策略 的正确 性与有效性 。
关键词 ： 双馈 电机 ； 不对称跌落 ； 暂态分析 ； 低 电压穿越 ； 磁链追踪
中图 分 类 号 ： Ｔ Ｍ６ １ ４ 文献标识码 ： Ａ
Ｔｒ ａ ｎ ｓ ｉ ｅ ｎ ｔ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｄｏ ｕ ｂ ｌ ｙ Ｆｅ ｄ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｇｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ Ａｓ ｙ ｍｍｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｖｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ Ｄｉ ｐ ｓ
ｇ ｒ ｉ ｄ ｆ ａ ｕ ｌ ｔ ｓ ，ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍｏ ｔ ｉ ｖ ｅ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｉ ｓ ｉ ｎ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ｔ ｏ ｒ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ，ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｓ ｏ ｖ ｅ ｒ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ｔ ｏ ｒ ｗｉ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ． Ｗｉ ｔ ｈ ｏ ｕ ｔ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｃ ｈ ｅ ｍｅ ， ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ｔ ｏ ｒ ｗｉ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ ｒ ｏ ｔ ｏ ｒ ｓ ｉ ｄ ｅ ｗｉ ｌ ｌ ｂ ｅ ｄ ａ ｍａ ｇ ｅ ｄ ，ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ
无刷双馈电机的电磁设计特点
无刷双馈电机的电磁设计特点【摘要】无刷双馈电机是一种新型的电机，在电磁设计中具有独特的特点。
本文从工作原理、结构特点、定子设计、转子设计和电磁设计优势等方面对无刷双馈电机进行了详细介绍。
通过对这些方面的分析，我们可以看到无刷双馈电机在电磁设计上具有一些明显的优势，比如更高的效率和更稳定的性能。
通过总结这些特点，我们可以更好地理解无刷双馈电机在电磁设计中的独特之处。
【关键词】无刷双馈电机、电磁设计、工作原理、结构特点、定子设计、转子设计、电磁设计优势、总结。
1. 引言1.1 简介无刷双馈电机是一种新型的电机，其采用双馈结构，通过电磁感应原理来实现能量传递和转换。
相比传统的电机，无刷双馈电机具有更高的效率和更好的性能表现，被广泛应用于各种领域。
在本文中，将对无刷双馈电机的电磁设计特点进行详细介绍。
无刷双馈电机的工作原理是利用定子和转子之间的磁场相互作用产生转矩，从而驱动电机转动。
其结构特点是在传统电机的基础上增加了双馈结构，提高了电机的功率密度和效率。
定子设计特点主要包括定子线圈布局和定子铁心结构，这些设计可以优化电机的磁场分布和磁阻，提高电机的性能。
转子设计特点则包括转子磁钢片的形状和材料选用，这些设计能够降低转子的损耗和提高电机的稳定性。
无刷双馈电机的电磁设计优势主要体现在高效率、低损耗、高性能和稳定性等方面。
这些优势使得无刷双馈电机在现代工业中得到广泛应用，并且在未来的发展中有着巨大的潜力。
通过对无刷双馈电机的电磁设计特点总结，可以更好地理解其工作原理和优势，为电机设计和应用提供参考。
2. 正文2.1 无刷双馈电机的工作原理无刷双馈电机的工作原理是基于双馈电机的原理演变而来的，其主要原理是在旋转的磁场中引入一个与转子磁链有相对滑差的定子磁链，从而实现双馈。
其工作原理可以通过以下几个步骤来解释：1. 初始阶段：当电机启动时，定子绕组通入定子电流，产生定子磁场。
转子绕组通入转子电流，产生转子磁场。
磁障转子无刷双馈电机运行特性及实验研究
磁障转子无刷双馈电机运行特性及实验研究张岳;王凤翔【摘要】In order to investigate the magnetic coupled performance of brushless doubly-fed machines(BD-FM), a magnetic barrier rotor structure of BDFM with simple structure and good performance is pro-posed. A 6/2 poles numbers and rated power 5 kW brushless-fed reluctance machine with magnetic barri-er rotor was designed by ansoft software. The characteristic of operation for BDFM with magnetic barrier rotor was analyzed. On these bases, the open-loop experiment of variable speed constant frequency (VSCF) for BDFG with magnetic barrier rotor was realized. The theoretical analysis and experimental study show that the performance of BDFM with reluctance rotor can be effectively improved by adding magnetic barrier properly in the rotor core, and the machine can keep the same advantages of simple structure and low cost as that of the normal reluctance rotor.%针对普通凸极磁阻转子无刷双馈电机的转子耦合能力差、效率低的问题，提出一种结构简单、性能良好的磁障转子结构，设计了额定功率为5kW、6/2极的转子带磁障的无刷双馈磁阻电机，运用有限元法分析了转子带磁障无刷双馈磁阻电机的电动和发电运行特性，在此基础上，对转子带磁障的无刷双馈电机进行了变速恒频发电的开环实验。
双馈风电机组低电压穿越特性的试验研究_胡书举
高电压技术 第36卷第3期2010年3月31日H igh Voltage Engineering ,Vol .36,No .3,M ar .31,2010双馈风电机组低电压穿越特性的试验研究胡书举1,2,赵栋利1,赵 斌1,许洪华1,2(1.中国科学院电工研究所,北京100190;2.中国科学院风能利用重点实验室,北京100190)摘 要:低电压穿越能力正逐渐成为大型并网风电机组的必备功能之一,要求风电机组在电网电压跌落发生时保持并网,故障消除后快速恢复正常运行。
在分析双馈机组电压跌落特性的基础上,采用了转子主动式Crow bar 电路和直流侧卸荷电路相结合的方法来实现双馈风电机组的低电压穿越功能,讨论了具体的低电压穿越控制策略,通过仿真验证了电路结构和控制策略的正确性。
在实验室10kW 双馈机组实验平台上,采用电压跌落发生器模拟电网电压跌落故障,进行了电网电压跌落至额定电压20%时不同持续时间的测试,证实了所采用的低电压穿越控制策略的有效性。
关键词:双馈风电机组;低电压穿越;背靠背变流器;电压跌落发生器;主动式Cro wbar ;直流侧卸荷电路中图分类号:T M 315文献标志码:A 文章编号:1003-6520(2010)03-0789-07基金资助项目:863探索导向项目(2007AA05Z421)。
Project Sup ported b y “863”E xploration -oriented Project (2007A A05Z421).Experimental Research on LVRT Capability of DFIG Wind TurbineH U Shu -ju 1,2,ZH AO Do ng -li 1,ZH AO Bin 1,XU H ong -hua 1,2(1.Institute of Electrical Engineering ,Chinese Academy o f Sciences ,Beijing 100190,China ;2.Key Labo ra to ry of Wind Energ y Utilizatio n ,Chinese Academ y of Sciences ,Beijing 100190,China )A bstract :L ow voltage ride thro ug h (L V RT )capability is becoming an esse ntial functio n for hig h -pow er g rid co n -nected wind turbines ,w hich requir es w ind turbine to keep connected with g rid during voltage sag s and recover fast after clear ance of the faults .Based on analy sis o f v oltage sag characteristics fo r DFIG w ind turbine ,a method in -teg ra ting ro tor active cro wbar and DC -side damp circuit w as ado pted to implement the L V RT capability o f DFIG wind turbine ,and the specific LV R T contro l str ategy w as discussed ,then the cor rectness o f the pro tection circuit and contro l stra teg y w as verified by simulatio n .T he ex pe riment te st was car ried o ut on 10kW DFIG w ind turbine e xperimental test setup ,v oltage sag genera to r w as used to simulate grid v oltage sag faults drop to 20%of rated voltage w ith different duratio n time ,and therefo re the validity o f the LV RT co ntro l stra teg y w as confirmed .Key words :D FIG wind turbine ;lo w v oltage r ide throuth (LV RT );back -to -back conver ter ;voltage sag genera to r ;active Cro wbar ;DC damp circuit0 引言低电压穿越(LVRT )能力已经在很多国家的风力发电并网规则中得到了明确规定,我国也即将出台类似的标准。
双馈风电机组发电机变化对低电压穿越特性的影响研究
风能将风能转 化为旋转 的机械能 ． 通 过传动链 驱动发
电机转子旋转 ， 经 电磁 转 换 输 出 电 能 。 当仅 改 变 风 电
轴分量 ； 为同步磁场转 速 ； 为转子 电角速度 。
（ ２ ） 磁链方程 ：
ｄ ｓ ＝ ｄ ｓ ＋ 己
作者简介： 王 顺来 （ １ ９ ９ ０ － ） ， 硕士， 研 究 方 向 为 新 能 源 发 电 并 网特性仿 真 分析 与评 价 。
功 功 率 支 撑 。 由 于 采 用 的变 流 器 相 同 ． 故 Ｌ Ｖ Ｒ Ｔ稳 定
Ｌ
如 果 使 同 步 旋 转 磁 场 的 ｄ轴 与 定 子 磁 链 同 向 ． 那 么 电 网正常运 行时定 子磁 链为 常数 ， 通过 式 （ １ ） 及 式 （ ２ ） 可 得 定 子 电流 与转 子 电流 的关 系 为 ：
机 组的发电机时 ，风 电机组 的风力机并没有 改变 ， 因
此 风电机组的空气动力特性并 没有变化 ． 即 风 电 机 组 的 最大 功 率 跟 踪 曲线 不 变 。
馈 风 电机组 网侧变流器控 制策略进 行 了改进 。 提 出了
新 型 的前 馈 控 制 方 法 ． 有 效 地 抑 制 了直 流母 线 电 压 的
式 中， Ｕ ｄ ｓ － ， “ 、 “ 分 别为 定子 和 转子 侧 电压 的
ｄ 、 ｑ轴 分 量 ； 、 、 、 分别 为定 子 和转子 磁通 的 ｄ 、 ｇ轴 分 量 ； ｉ ｅ ￣ － ， ｉ 、 ｉ 、 ｉ 分 别 为 定 子 和 转 子 电流 的 ｄ ， ｑ
针 对 采 用 不 同 型 号 发 电 机 的 风 电 机 组 低 电压 穿
越检测 和评估 的需求 ． 分析发 电机参数 对风 电机组低
电压跌落下双馈风电机组运行特性及参数影响
电压跌落下双馈风电机组运行特性及参数影响作者：骆峰徐晓茜来源：《风能》2015年第02期随着风电机组装机规模的日益增大，风电已经成为继火电、水电之后的第三大常规电力来源。
当电网发生故障造成电压跌落时，早期的机组可以通过监测电压，与电网解列以避免对机组造成损伤，但目前运行的机组必须具备低电压穿越能力，减小大范围脱网对电网产生的冲击。
相关的低电压穿越研究多着重于从电学角度，优化控制策略控制过电压及过电流，避免电气参数超出安全范围，而对于风电机组在电压跌落情况下的整体运行特性还需要进一步研究。
本文从系统建模角度出发，以Matlab/Simulink为平台，研究在电网电压出现较大程度跌落情况下的传动链、双馈电机和电力系统中、低压侧的动态响应，以及机组传动轴不同刚度参数的影响。
风力发电系统数学模型双馈风电机组系统主要包括气动部分、机械传动、双馈发电机、变流器及电网等部分，连接示意图如图1所示。
气动部分的建模一般利用风能利用系数与叶尖速比和桨距角之间的关系来完成。
一、传动链模型低速轴与高速轴通过齿轮箱连接，由于齿轮箱折算到高速轴侧的惯量相对风轮惯量要小的多，可以忽略，因此可以将风轮与发电机看作有一根带传动比的柔性轴连接，形成能够表达传动链特性的二质量块模型。
相应数学表达式如式（1），式中低速轴参数都折算到了高速侧，并使用标幺值形式表示。
式中：Hw、Hg为风轮和发电机转子的惯性时间常数；ωw、ωg为风轮和发电机转子的电角速度；θs为风轮相对发电机转子的角位移；Ds为传动轴阻尼系数；Dw、Dg分别为风轮和发电机转子自身的阻尼系数；Ks为传动轴的刚度系数；f为电网频率；Tw、Te分别为风轮转矩和电磁转矩。
二、双馈发电机模型双馈发电机的三相坐标系下，磁路及功率都会存在耦合，因此需要利用dq坐标系下的矢量控制进行解耦。
对双馈发电机dq坐标下的数学模型研究对变流器控制有重要意义，经过Park变换直接给出电机模型：式中Rs、Rr分别为定子电阻和转子电阻，ωe为同步转速，ωs为同步转速与转子转速差，Ψ为磁通量，U为电压，i为电流，下标rd，rq，sd，sq分别表示转子d，q轴和定子d，q轴，pn为极对数。
双馈电机电压跌落暂态过程分析
定子匝间短路时双馈异步发电机电磁转矩的研究
定子匝间短路时双馈异步发电机电磁转矩的研究定子匝间短路时双馈异步发电机电磁转矩的研究是一项关于双馈异步发电机在定子匝间短路情形下电磁转矩特性研究的工作，它涉及到发电机的励磁电流、定子电压、额定转速以及发电机的电磁转矩特性。
定子匝间短路是发电机在供电系统中常见的故障情况，有时也会受到操作失误或者设备故障等因素的影响而发生。
定子匝间短路后电磁转矩的变化将直接影响发电机的性能，如发电量、调速精度等，因此对发电机在定子匝间短路时电磁转矩特性进行研究及时发现故障并进行控制处理就显得尤为重要。
双馈异步发电机是一种新型发电机，它具有体积小、重量轻、转矩大、可调速范围广等优点，使之成为航空、船舶、电力、汽车、火车等领域的核心部件，因此对双馈异步发电机在定子匝间短路时的电磁转矩特性的研究具有重要的实际意义。
在定子匝间短路时双馈异步发电机电磁转矩的研究中，主要围绕发电机的电磁转矩特性展开。
首先，需要分析发电机的工作原理，即发电机在定子匝间短路情形下的电磁转矩的产生机理；其次，分析双馈异步发电机在定子匝间短路时励磁电流、定子电压、额定转速及其变化趋势对电磁转矩的影响；最后，根据实验数据对双馈异步发电机在定子匝间短路时的电磁转矩特性进行分析，以期为发电机的控制及故障处理提供参考。
在研究过程中，需要使用双馈异步发电机模型进行仿真，以确保研究结论的准确性。
在仿真过程中，需要定义发电机的参数，如电磁转矩、定子电压、额定转速等，并设置运行条件，如励磁电流、定子匝间短路时间等，以期获得真实的发电机电磁转矩特性。
定子匝间短路时双馈异步发电机电磁转矩的研究不仅可以为发电机的故障处理提供参考，还可以为发电机的控制提供基础。
它可以帮助研究人员更好地掌握发电机的特性，从而更好地控制发电机，提高发电机的运行效率，最终为用户提供更优质的服务。
无刷双馈电机的电磁设计特点
无刷双馈电机的电磁设计特点无刷双馈电机是一种新型的电机，它在传统的电机结构上进行了大幅度的改变，从而可以让电机的效率和性能得到进一步的提高。
这种电机的电磁设计特点十分明显，下面就一起来看看。
首先，无刷双馈电机采用了双馈电源结构，这也是这种电机得名的原因。
这种结构使得电机可以在转子与定子之间通过自然风扇或者强迫风扇进行换热，从而使得电机的散热效果得到了大幅提高。
这种结构同时也可以将控制器与电机的电源分离，从而可以有效地避免电机因受到过电压或过电流而产生烧毁的问题，保证了电机的运行安全。
其次，无刷双馈电机采用了径向磁场结构。
传统的电机都采用了轴向磁场结构，而这种结构通常会导致电机出现转速下降、振动或者噪音等问题。
但是，通过使用径向磁场结构，无刷双馈电机得以不受这些问题的困扰，从而可以保持电机的高效率和稳定运行。
再次，无刷双馈电机采用了缺极绕组和完整绕组相结合的电磁设计方案。
这种设计方案可以提高电机的电磁转矩和功率密度，从而可以使得电机在同等体积和重量下拥有更高的输出能力。
同时，这种设计方案也可以降低电机的失真率和电机的转速波动，从而使得电机的性能表现更加出色。
此外，无刷双馈电机还具有多重磁场控制的功能。
通过采用多重磁场控制技术，无刷双馈电机可以实现相对转速比的自适应控制。
同时它也具有自适应控制驱动电压和电流的特点，在不同负载情况下可以使得电机的转速和电流都能够得到有效控制，从而使得电机能够在不同的运作工况下达到理想的性能水平。
综上所述，无刷双馈电机的电磁设计特点表现在它采用了双馈电源结构、径向磁场结构、缺极绕组和完整绕组相结合的电磁设计方案以及多重磁场控制等方面。
这些特点的存在使得这种电机能够在高效率、高功率密度、高输出能力、稳定运行等方面都表现出色，为现代电机应用领域带来了更多的可能性。
三相电压对称跌落双馈风电机组转子电压特性分析
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中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｍ３ １ ５ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ２—１ ６ ６ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５— ０ ３ ８ ０— ０ ４
Ｒｏ ｔ ｏ ｒ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ａ ｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｄｏ ｕｂ ｌ ｙ ｆ ｅ ｄ ｉ ｎｄ ｕｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｕｎ ｄｅ ｒ
王 林 川 ， 周 健 ， 罗晓辉 ， 战 麒
（ １ ． 东北 电力大学 电气工程 学院 ， 吉林 吉林 １ ３ ２ ０ １ ２ ； ２ ． 东北电力设计 院， 长春 １ ３ ０ ０ ２ １ ；
３ ． 辽 宁省 电 力公 司 大连 供 电公 司 ， 辽宁 大连 １ １ ６ ０ ０ １ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ａｉ ｍｉ ｎ ｇ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ—ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｇ ｒ ｉ ｄ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｙ ｍｍｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｄ ｉ ｐ ｓ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｄ ｂ ｙ ｄ ｆ ａ ｕ ｌ ｔ ， ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｄ ｅ ｍｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｓ
不对称电压跌落下双馈风电机组无功支持技术研究的开题报告
不对称电压跌落下双馈风电机组无功支持技术研究的开题报告一、研究背景与目的：随着风电技术的快速发展，双馈风电机组已经成为大型风机的主流，与此同时，无功支持技术在风电场运行中也变得非常重要。
在工程应用中，由于风场的不均匀性，风机之间存在容量不平衡的情况，会导致部分风机电压下降，而在不对称电压下跌的情况下，传统的固定电容无功补偿系统效果不佳，同时对整个风电场的电网稳定造成影响。
因此，本研究将着重探讨不对称电压跌落下双馈风电机组无功支持技术的应用和优化问题。
本研究的目的是：建立精确的数学模型，研究风电机组的无功电流和功率在不对称电压跌落下的方案，为实际工程中的设计和运行提供有效的技术方案。
从而达到提高风电场的无功补偿能力，提高电网的稳定性，减少对电网的影响等目的。
二、研究内容和思路：1. 分析跌压原因，并建立对应的数学模型本研究将通过分析风电机组的运行原理和电气参数来建立精确的数学模型，分析跌压的原因，重点考察不对称电压跌落下的不良影响。
2. 研究双馈风电机组无功支持的策略本研究将通过对不对称电压跌落下双馈风电机组无功支持策略的研究，确定最优策略，在功率因数不足的情况下提高风电机组的无功补偿能力和电网的稳定性。
3. 优化算法的设计本研究还将对不对称电压跌落下双馈风电机组无功补偿算法进行研究，确定优化算法的设计，包括控制方式和数学模型等，以提高算法的稳定性和自适应性。
三、研究意义：本研究的意义在于为不对称电压跌落下的双馈风电机组无功支持提供了新的技术方案，能够有效解决风电场电气设备运行过程中的不稳定性问题，提高了电网的可靠性和稳定性。
同时，本研究还可以为未来的风电机组设计和运营提供参考。
四、预期成果：1. 建立精确的数学模型，分析电压跌落的原因。
2. 确定最优的无功补偿策略，在不对称电压跌落下提高双馈风电机组的无功补偿能力。
3. 研究并设计出优化的控制算法，提高算法的稳定性和自适应性。
4. 为风电机组设计和运营提供技术方案和参考。
双馈电机电压跌落暂态过程分析
双馈电机电压跌落暂态过程分析王健;张建华;辛付龙【摘要】In order to analyze the control strategy of the low voltage ride through( LVRT) of a gird-connected wind turbine with doubly fed induction generator ( DFIG), it is necessary to analyze the transient performance of a DFIG wind generation system under a grid fault. In this paper, use the transient mechanism of stalor and rotor flux to derive the transient analytical expressions of stator current and electromagnetic torque during the voltage sag. On this basis, through the analysis of the expression to get the essential factors of electromagnetic transition. Based on theoretical analysis, in order to verify the correctness of the proposed electromagnetic transition, to establish a DFIG control model of 3MW, the simulation results show that the stator current and torque with the theoretical analysis are consistent during grid voltage dip. It illustrates that the voltage drop analysis method can accurately reflect the voltage drop in the process of electromagnetic phenomena. 11 can provide adequate theoretical basis for double-fed motor control strategy of LVRT.%为了便于研究并网双馈风力发电机组低电压穿越运行的控制策略,有必要对电压跌落时双馈风电机组的暂态特性进行分析.本文利用双馈发电机定转子磁链的暂态变化机理,推导并提出了双馈风电机组在电网电压骤降时的定子暂态电流和电磁转矩的解析表达式.在此基础上,通过对表达式的分析得到影响电压跌落电磁过渡过程的本质因素.在理论分析基础上,为了验证所提电磁过渡过程的正确性,建立了1.5MW双馈电机低电压穿越控制模型,仿真结果表明:电网电压跌落时,双馈电机定子侧电流和电磁转矩与理论分析基本一致,因而可以说明本文电压跌落的分析方法能够正确地反映电压跌落过程中的电磁现象,可以为双馈电机LVRT控制策略的研究提供足够的理论依据.【期刊名称】《大电机技术》【年(卷),期】2012(000)003【总页数】5页(P13-16,20)【关键词】风力发电;双馈电机;电压跌落;数学模型;暂态过程【作者】王健;张建华;辛付龙【作者单位】扬州大学能源与动力工程学院,江苏省,扬州 225127;扬州大学能源与动力工程学院,江苏省,扬州 225127;扬州大学能源与动力工程学院,江苏省,扬州225127【正文语种】中文【中图分类】TM315引言近年来，随着风力发电市场的不断扩大，风电场数量以及风电场容量快速增加，风力发电在电力系统中所占比重逐年增长，对电网的影响也越来越明显。
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在考虑定 、 转子磁链变化的基础上建立了电压跌 落时双馈 电机 的数学模 型 ， 研 究在发生 电 网电压跌落故 障时 双馈
发电机的电磁转矩 特性 。在理论分析基础上 ， 对 在电压跌 落时双馈 电机 的转矩特性 进行仿真 。电压 跌落 电磁 转矩 特性的研 究 ， 为 电压跌落时双馈电机的保护 以及低电压穿越的研 究提供 理论基础 。 关键词 ： 风力发 电； 双馈 电机 ； 电磁转矩 ； 电压跌落
中图分类号 ： Ｔ Ｍ３ ４ ； Ｔ Ｍ３ １ ５
、
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ０ ０ ４ － ７ ０ １ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ７ － ０ ０ ２ ４ － ０ ４
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微持电棚 ２ ０ １ ３ 年 第 ４ １ 卷 第 ７ 期 … ． 一 … … 一 … … … ・ ・ … … － ： 一… … …
丁 婧，
双 馈 电机 电压 跌 落 电磁 转 矩 特 性研 究
ｔ ｈ ｅ ＤＦ Ｉ Ｇ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｄ ｒ ｏ ｐ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｌ ｏ ｗ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｉｄ ｒ ｅ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ．
Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ： ｗ ｉ ｎ ｄ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ；ｄ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅ － ｆ ｅ ｄ ｉ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｒ（ Ｄ Ｆ Ｉ Ｇ） ；ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍ ａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｔ ｏ ｒ ｑ ｕ ｅ ； ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｄ ｒ ｏ ｐ
丁 婧， 张建华 ， 沈浩然
（ 扬 州大学 ， 江苏扬州 ２ ２ ５ １ ２ ７ ）
摘
要： 由于双馈 风力发电机 在电网发生 电压跌落故 障时存在很大 的冲击 电流 ， 由此Βιβλιοθήκη 产生 冲击的 电磁转 矩 ， 对
发电机本 身及其传 动机构产生不利 的影 响， 为此 必须 对双馈风 力发 电机 在 电压跌 落时 的电磁转矩 特性进行研 究 。
ａ ｇ ｅ ｓ ａ ｇ ｆ ａ ｕ ｌ ｔ ｓ ．Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ａ ｇ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｔ ｏ ｒ ｑ ｕ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｉ ｒ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ａ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｂ ａ ｓ ｉ ｓ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ