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The Minimum Rotor Rotation Angle for Calculating On-Load Electromotive Force Waveform of Synchronous Generators
1
作者 XIAYonghong WANG Shanming +1 位作者 HUANG Shaogang QIU Arui 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第30期I0013-I0013,15,共1页
为了快速计算同步发电机负载运行时的稳态性能,希望在转子相对定子旋转的角度尽可能小的情况下就能够准确得到电枢绕组电动势波形。根据电机理论,针对分数槽绕组同步发电机负载运行时的气隙磁通密度进行分析,得到了准确计算电枢绕组电... 为了快速计算同步发电机负载运行时的稳态性能,希望在转子相对定子旋转的角度尽可能小的情况下就能够准确得到电枢绕组电动势波形。根据电机理论,针对分数槽绕组同步发电机负载运行时的气隙磁通密度进行分析,得到了准确计算电枢绕组电动势波形的转子最小旋转角。应用有限元法计算最小旋转角范围内定、转子不同位置下的电磁场,通过对电磁场计算结果进行后处理,得到了定子每个齿磁通在一个或者多个周期的变化波形,从而快速计算电枢绕组电动势波形。对两台不同电枢绕组形式的永磁同步发电机负载电动势波形进行了计算,通过对计算结果进行比较,验证了方法的正确性。在一台电机上进行了实验,计算结果和实验结果较吻合。该方法具有计算准确以及计算量小的优点。 展开更多
关键词 同步发电机 角度计算 旋转角度 电动势 波形 转子 空载 负载特性
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永磁发电机动偏心故障下关键部件振动特性
2
作者 何玉灵 代德瑞 +4 位作者 徐明星 张文 万书亭 唐贵基 慈铁军 《振动.测试与诊断》 北大核心 2025年第3期535-542,623,624,共10页
针对永磁同步发电机气隙动偏心故障下关键部件振动特性研究不足的问题,提出便捷经济的发电机动偏心实验模拟方案,分析发电机定子、定子绕组与转子在动偏心故障前后的振动特性。首先,通过建立理论解析模型,揭示动偏心对定子单位面积磁拉... 针对永磁同步发电机气隙动偏心故障下关键部件振动特性研究不足的问题,提出便捷经济的发电机动偏心实验模拟方案,分析发电机定子、定子绕组与转子在动偏心故障前后的振动特性。首先,通过建立理论解析模型,揭示动偏心对定子单位面积磁拉力、绕组电磁力与转子不平衡磁拉力及相关部件振动特性的影响机理;其次,构建有限元模型并进行电磁与谐响应分析,阐明定子、绕组及转子的激振力与振动响应特性;然后,搭建基于轴承内圈更换的动偏心实验模拟装置并进行关键部件的振动测试,实现不同偏心程度下的实验验证;最后,对理论、仿真与实验结果进行对比验证,三者结论一致。结果表明:正常情况下定子单位面积磁拉力与绕组电磁力频率成分主要为直流与二倍频,定子及端部绕组的振动频率成分主要为二倍频,转子因无不平衡磁拉力激励故无振动;但动偏心故障下定子单位面积磁拉力与绕组电磁力及二者的振动响应会产生原频率加减转子转频的边带频率成分,而转子受到方向不断变化的不平衡磁拉力,产生频率为转频的振动,且关键部件的受力及振动幅值随着偏心程度的增大而增大。 展开更多
关键词 永磁同步发电机 动偏心 关键部件 振动特性 频率成分
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考虑静偏心时永磁发电机局部失磁下定子振动特性
3
作者 何玉灵 邢云 +5 位作者 付滋翔 代德瑞 徐明星 周福成 万书亭 李俊卿 《华北电力大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期106-116,共11页
通过理论推导、有限元计算和实验验证,分析了永磁同步发电机气隙静偏心故障、局部失磁故障以及复合故障前后的定子振动特性。与以往研究不同的是,提出了一种新的发电机局部失磁模型,并综合考虑了气隙静偏心的影响。首先通过分析各工况... 通过理论推导、有限元计算和实验验证,分析了永磁同步发电机气隙静偏心故障、局部失磁故障以及复合故障前后的定子振动特性。与以往研究不同的是,提出了一种新的发电机局部失磁模型,并综合考虑了气隙静偏心的影响。首先通过分析各工况下的气隙磁密,推导出定子所受单位面积磁拉力的表达式,然后在一台四对极永磁同步发电机上进行有限元仿真计算和实验验证,理论、仿真与实验结果基本吻合。结果表明,正常情况下定子振动只有偶数倍频成分,静偏心故障不会引入新频率成分,但会增大定子振动各频率幅值。发生局部失磁故障时,出现新的分数倍频成分(f/4、f/2、3f/4……),原有的偶数倍频幅值基本不变。复合故障下也出现分数倍频成分,且失磁程度一致时,偶数倍频幅值随着偏心故障的加剧而增大,分数倍频幅值基本不变。偏心程度一定时,随着局部失磁故障的加剧,偶数倍频幅值基本不变,分数倍频幅值增大。 展开更多
关键词 永磁同步发电机 气隙静偏心 局部失磁 定子振动 有限元计算
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时变载荷作用下永磁直驱发电机外转子铁芯机械响应研究
4
作者 何玉灵 杨佳文 +3 位作者 孙凯 吴学伟 朱晓光 罗浩然 《机械强度》 北大核心 2025年第4期27-38,共12页
针对外转子直驱永磁发电机在时变磁拉力载荷作用下外转子铁芯机械响应进行理论解析、仿真计算和试验验证。首先,解析了外转子发电机转子铁芯磁拉力的来源及其随载荷变化规律,确定了转子磁拉力表达式以及时间阶次和空间阶次特征。同时分... 针对外转子直驱永磁发电机在时变磁拉力载荷作用下外转子铁芯机械响应进行理论解析、仿真计算和试验验证。首先,解析了外转子发电机转子铁芯磁拉力的来源及其随载荷变化规律,确定了转子磁拉力表达式以及时间阶次和空间阶次特征。同时分析了外转子铁芯基本振动模型,确定了外转子铁芯基本振动方程。然后,建立了外转子直驱发电机的仿真计算模型,得到了单位面积磁拉力的时空阶次特征和典型日下随时间变化规律。将电磁场得到的单位面积磁拉力密度作为输入载荷导入结构场,进行磁-固(结构)耦合仿真,计算分析了外转子铁芯在参考时刻的变形和应力的分布及振动噪声响应的变化规律。最后,用一台13 kW外转子直驱发电机模拟实例印证了解析和仿真的准确性。研究结果确定了外转子铁芯所承受的时变载荷及其作用下的机械响应分布规律,发现了发电机运行时转子铁芯应该重点检测的时刻和部位,同时分析了时变载荷下的噪声特性,为发电机的维护和设计提供了一定的参考依据。 展开更多
关键词 外转子直驱永磁同步发电机 机械响应 磁拉力 时变载荷 电磁噪声
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气隙偏心对永磁发电机绕组绝缘温度特性影响
5
作者 何玉灵 白怡凡 +4 位作者 张文 李勇 徐明星 王晓龙 唐贵基 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第5期944-954,共11页
绕组绝缘温度是影响永磁发电机发电效率和运行安全的重要因素,现有研究主要关注正常工况下的损耗-温升特性,对于非正常工况下铁芯-绕组的损耗-热载特性和绝缘温升规律研究亟待深入。本文以一台5kVA永磁发电机为例,对气隙偏心前后的发电... 绕组绝缘温度是影响永磁发电机发电效率和运行安全的重要因素,现有研究主要关注正常工况下的损耗-温升特性,对于非正常工况下铁芯-绕组的损耗-热载特性和绝缘温升规律研究亟待深入。本文以一台5kVA永磁发电机为例,对气隙偏心前后的发电机定子绕组绝缘温度场进行了分析。对发电机气隙偏心前后的气隙磁通密度、定子电流和损耗表达式进行了理论推导;根据传热基本原理,建立了发电机磁-热耦合三维模型,应用有限元仿真得到绕组绝缘温度场结果;通过实验对理论和仿真结果进行验证。结果表明,随着气隙偏心程度的增大,发电机各部分损耗增加,定子铁心及绕组绝缘的温度随之升高。同时基于偏心故障下的定子铁心和绕组绝缘温升特性,提出了一种新型的定子铁心通风结构改善发电机的通风散热,通过对比2种不同结构下的定子温度场,表明该结构明显降低了发电机定子铁心和绕组绝缘温度,为通风结构的设计提供了一定的参考。 展开更多
关键词 永磁发电机 气隙偏心 定子铁心 绕组绝缘 温度场 有限元法 故障诊断 结构优化
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基于Popov超稳定的直驱式波浪发电系统滑模控制 被引量：1
6
作者 谢子森 杨俊华 +2 位作者 邱孟 黄纬邦 林汇金 《电测与仪表》 北大核心 2025年第1期176-182,共7页
直驱式波浪发电系统工作环境恶劣,速度传感器安装维护困难,为此提出基于模型参考自适应控制的速度观测器和滑模变结构算法相结合的控制策略。以永磁直线同步电机电压电流为输入,基于可调模型、参考模型和采用Popov超稳定性理论确定的速... 直驱式波浪发电系统工作环境恶劣,速度传感器安装维护困难,为此提出基于模型参考自适应控制的速度观测器和滑模变结构算法相结合的控制策略。以永磁直线同步电机电压电流为输入,基于可调模型、参考模型和采用Popov超稳定性理论确定的速度自适应律三部分,设计速度观测器。通过分析波能转换装置水动力方程,获得最大功率捕获时的期望电流,采用滑模控制算法快速跟踪之。仿真结果表明,所提出的速度观测器可实现速度精确辨识,滑模控制策略可准确跟踪电流期望值,功率优化效果明显,系统鲁棒性强。 展开更多
关键词 直驱式波浪发电系统 永磁同步直线电机 MRAS Popov超稳定
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永磁辅助同步磁阻起/发电机位置传感器零位标校方法
7
作者 谭越瑾 孔武斌 +2 位作者 刘子睿 李子旻 曲荣海 《电工技术学报》 北大核心 2025年第14期4494-4505,共12页
在航空起动/发电系统中,永磁辅助同步磁阻起/发电机兼具高功率密度和抗短路容错性能,有着良好的应用前景。由于该电机具有永磁磁链小、磁阻转矩大的特点,使用预定位法标校其位置传感器零位时,会出现转子稳定平衡点偏离电流矢量方向的现... 在航空起动/发电系统中,永磁辅助同步磁阻起/发电机兼具高功率密度和抗短路容错性能,有着良好的应用前景。由于该电机具有永磁磁链小、磁阻转矩大的特点,使用预定位法标校其位置传感器零位时,会出现转子稳定平衡点偏离电流矢量方向的现象。预定位法还存在易受摩擦转矩等干扰的问题。该文分析了磁阻转矩分量对预定位法的平衡点位置和定位精度的影响,推导了由摩擦转矩产生的角度误差的近似公式,得到了定位点和定位电流的选定依据。根据永磁辅助同步磁阻起/发电机的转矩特点,提出了一种新颖的基于不稳定平衡点的定位方法及其控制律的参数估计方法。所提方法利用PI控制器将转子保持在不稳定平衡点,从而可同时利用永磁转矩和磁阻转矩,有效减小摩擦转矩造成的误差。最后通过实验验证了所提定位误差估算模型和零位标校方法的有效性。 展开更多
关键词 位置传感器零位标校 永磁辅助同步磁阻起/发电机 转子位置检测 预定位法
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基于新型重力储能的风储一体化系统设计与控制策略
8
作者 陈凯垣 王海云 买买提沙比尔·玉苏甫 《电网与清洁能源》 北大核心 2025年第5期86-94,共9页
提出一种基于新型重力储能的风储一体化系统模型及其控制策略。首先,将新型重力储能并入风电机组直流侧,构建风储一体化的模型;其次,针对该模型提出相应的控制策略,其中机侧变流器采用最大功率跟踪控制,网侧变流器采用P/Q功率指令控制,... 提出一种基于新型重力储能的风储一体化系统模型及其控制策略。首先,将新型重力储能并入风电机组直流侧,构建风储一体化的模型;其次,针对该模型提出相应的控制策略,其中机侧变流器采用最大功率跟踪控制,网侧变流器采用P/Q功率指令控制,储能变流器采用定直流母线电压控制;最后,在电网侧附加频率下垂控制,实现重力储能主动参与调频。通过对系统内功率平衡及储能参与一次调频的仿真研究,验证了所提模型及控制策略的有效性。该模型有望将新型重力储能应用于高风电渗透率下的电网,有效平抑风电出力波动带来的安全稳定问题,提升电网对风能的消纳能力。 展开更多
关键词 风力发电 重力储能 永磁同步电机 功率平衡 风储一体化
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气体压力能发电系统模糊PI模型预测控制
9
作者 左明鑫 魏东 +1 位作者 熊亚选 赵若辰 《控制工程》 北大核心 2025年第6期977-986,共10页
在天然气所产生的废气等气体的传输过程中,调压系统需要将气体由高压调节到低压状态。这一过程中,气体的压力能可以通过膨胀机带动发电机工作进行回收。为此,设计、开发了气体压力能回收发电控制系统,在发电机转速控制回路中设计了模糊P... 在天然气所产生的废气等气体的传输过程中,调压系统需要将气体由高压调节到低压状态。这一过程中,气体的压力能可以通过膨胀机带动发电机工作进行回收。为此,设计、开发了气体压力能回收发电控制系统,在发电机转速控制回路中设计了模糊PI控制器,以实现PI参数的自适应整定;同时,设计了发电机转矩控制回路模型预测控制器,基于使发电机转矩和磁链稳定的优化目标进行电压矢量计算,以提高控制策略的效率,并通过延时补偿改善控制性能和鲁棒性。搭建气体压力能回收实验平台,利用压缩机调节空气压力来模拟气体压力的变化,并基于上述策略,采用DSP28335设计、开发了气体压力能回收发电控制器。实验结果表明,所提出的控制策略与传统直接转矩控制策略相比,在用户侧压力波动的情况下,使发电机转矩和转速波动范围大幅减少,提升了发电质量。 展开更多
关键词 模糊PI控制 模型预测控制 直接转矩控制 永磁同步发电机 能量回收
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基于模型预测策略的波浪发电无速度传感器滑模控制
10
作者 梁昊晖 杨俊华 +3 位作者 杨梦丽 王超凡 黄逸 罗琦 《电测与仪表》 北大核心 2025年第3期176-182,共7页
为提高复杂海况下直驱式波浪发电系统效率,降低设备维护费用,提出一种基于模型预测策略的无速度传感器滑模控制方案。以电机瞬时功率为成本函数,求解最优电磁力,并将之转换为参考电流。通过矢量控制和模型预测电流控制跟踪电流,实现系... 为提高复杂海况下直驱式波浪发电系统效率,降低设备维护费用,提出一种基于模型预测策略的无速度传感器滑模控制方案。以电机瞬时功率为成本函数,求解最优电磁力,并将之转换为参考电流。通过矢量控制和模型预测电流控制跟踪电流,实现系统最大功率捕获;依据参考电流判断速度方向,设计滑模速度观测器,实现无速度传感器控制。仿真结果表明,模型预测控制策略下系统能够运行在安全约束范围内,输出功率提高,滑模观测器观测精度高,可增强系统鲁棒性和安全性。 展开更多
关键词 波浪发电 模型预测控制 永磁同步直线电机 滑模速度观测器
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双三相永磁同步风力发电机共模等效电路
11
作者 李洁 庭黑斯 +1 位作者 郑晓春 梁硕 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第5期76-84,共9页
准确建立双三相永磁同步风力发电机(DT-PMSWG)内部寄生电容的共模等效电路是评估轴电压和轴电流的关键。针对DT-PMSWG 2套三相绕组中性点隔离的拓扑结构,提出DT-PMSWG的共模等效电路。首先,以一台10 MW DT-PMSWG为研究对象,分析发电机... 准确建立双三相永磁同步风力发电机(DT-PMSWG)内部寄生电容的共模等效电路是评估轴电压和轴电流的关键。针对DT-PMSWG 2套三相绕组中性点隔离的拓扑结构,提出DT-PMSWG的共模等效电路。首先,以一台10 MW DT-PMSWG为研究对象,分析发电机内部寄生电容分布,给出寄生电容的几何解析计算式,采用有限元法计算和验证寄生电容数值。其次,考虑DT-PMSWG绕组中性点隔离对发电机寄生电容网络的影响,提出DT-PMSWG的共模等效电路,利用提出的共模等效电路推导发电机定子端共模电压(CMV)分压至轴承两端的电压比例“轴承分压比(BVR)”和轴电压的解析表达式。最后,建立DT-PMSWG系统的共模等效电路仿真实验模型,对比验证所提共模等效电路的有效性和准确性,研究结论可以为DT-PMSWG轴电压和轴电流的研究提供理论依据。 展开更多
关键词 双三相永磁同步风力发电机 寄生电容 共模等效电路 共模电压 轴电压
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面向RTC的微秒级采样实时控制系统设计与实现
12
作者 周杏伟 胡文山 +1 位作者 刘国平 雷忠诚 《电子测量技术》 北大核心 2025年第5期1-12,共12页
随着现代控制系统对高实时性和高精度要求的不断提升,微秒级采样的实时控制技术已成为研究热点。针对现有技术高度依赖国外平台的问题,本研究基于STM32微控制器,设计并实现了一种具有自主知识产权的微秒级采样实时控制系统,重点解决了... 随着现代控制系统对高实时性和高精度要求的不断提升,微秒级采样的实时控制技术已成为研究热点。针对现有技术高度依赖国外平台的问题,本研究基于STM32微控制器,设计并实现了一种具有自主知识产权的微秒级采样实时控制系统,重点解决了控制任务的实时性、通信任务的高效性以及自动代码生成的复杂性问题。系统采用FreeRTOS实时操作系统进行任务调度,通过硬件定时器实现控制任务的高优先级执行,同时引入LwIP协议以实现低延迟网络通信,支持实验数据的高效上传与指令接收。此外,本研究提出了一种基于图形化框图的控制算法解析与自动代码生成方法,通过服务器对用户前端搭建的控制框图进行解析,并生成适配STM32硬件的高效控制代码。以永磁同步电机的场向量控制为案例的实验验证表明,所设计系统在微秒级采样下具备优异的实时性和控制性能,有效突破了国外技术封锁对相关领域发展的限制,显著提升了自主控制系统的研发能力。该成果为解决关键技术“卡脖子”问题提供了一种可行的技术方案,并展现出广泛的应用前景与推广价值。 展开更多
关键词 STM32 微秒级控制 实时操作系统 自动代码生成 永磁同步电机 场向量控制
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基于复系数扰动观测器的PMSM无位置传感器控制
13
作者 卢非凡 佃仁俊 刘振兴 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第6期117-122,128,共7页
为减小永磁同步电机无位置传感器控制由高频噪声引起的转子位置误差高频波动,提出一种具有带通滤波器特性的复系数线性扩张状态观测器(CC-LESO)。该观测器自适应的保留基频反电动势并抑制高频噪声,这种自适应观测器在基频处没有幅值衰... 为减小永磁同步电机无位置传感器控制由高频噪声引起的转子位置误差高频波动,提出一种具有带通滤波器特性的复系数线性扩张状态观测器(CC-LESO)。该观测器自适应的保留基频反电动势并抑制高频噪声,这种自适应观测器在基频处没有幅值衰减与相位延迟。为了减小永磁同步电机动态过程的角度误差,采用广义ESO代替传统锁相环同时观测转子位置、转速和负载总扰动;然后,将观测的负载扰动通过前馈补偿策略来提高控制系统的抗负载干扰能力;最后,通过MATLAB/Simulink仿真验证该方法的可行性。结果表明,在不同转速条件下,反电动势的THD保持在1%以内且转子位置观测误差保持在2°之内,在动态阶段的转子位置误差明显减小,实现了转速无超调控制。 展开更多
关键词 永磁同步电机 复系数线性扩张状态观测器 无位置传感器控制 广义扩张状态观测器
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基于改进型转子信息观测器的PMSM无位置传感器控制
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作者 邹恒祥 朱俊杰 +1 位作者 刘浩然 郑志安 《控制理论与应用》 北大核心 2025年第4期837-846,共10页
针对传统滑模观测器由于抖振而导致永磁同步电机转子信息观测精度低的问题,设计了一种基于二阶广义积分器(SOGI)的自适应高阶滑模转子信息观测器.首先,通过构造一种具有增益自适应跟踪算法的高阶滑模观测器,解决传统滑模观测器引入低通... 针对传统滑模观测器由于抖振而导致永磁同步电机转子信息观测精度低的问题,设计了一种基于二阶广义积分器(SOGI)的自适应高阶滑模转子信息观测器.首先,通过构造一种具有增益自适应跟踪算法的高阶滑模观测器,解决传统滑模观测器引入低通滤波器所造成相位滞后与幅值衰减问题,减少抖振对观测精度的影响;其次,使用SOGI与归一化正交锁相环技术获取位置和速度信息,将转子角频率反馈至SOGI模块作为其中心频率,减少负载扰动和死区效应引起的谐波和噪声的污染,并通过Lyapunov稳定性定理证明了系统的稳定性;最后,搭建永磁同步电机无位置传感器控制系统,通过仿真以及实验验证了该方法的有效性.实验结果表明,相比于传统的滑模观测器,改进后的转子信息观测器有效提高了转子位置估计精度,抑制了滑模抖振与谐波. 展开更多
关键词 表贴式永磁同步电机 高阶滑模观测器 自适应滑模增益 二阶广义积分器
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适应短路比与惯量变化的直驱风电机组跟-构网融合控制策略及功率支撑特性
15
作者 苏开元 刘朋印 +2 位作者 殷波 丛聪 谢小荣 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第15期5798-5809,I0006,共13页
随着风电等新能源的大规模接入,电力系统强度与惯量复杂多变,为跟/构网单一控制带来挑战。针对此问题,该文提出一种适应短路比与惯量变化的直驱风电机组跟-构网融合控制策略并研究其功率支撑特性。首先,基于同步融合框架,设计机侧-网侧... 随着风电等新能源的大规模接入,电力系统强度与惯量复杂多变,为跟/构网单一控制带来挑战。针对此问题,该文提出一种适应短路比与惯量变化的直驱风电机组跟-构网融合控制策略并研究其功率支撑特性。首先,基于同步融合框架,设计机侧-网侧协同的风电控制策略,提出以短路比、惯量比为判据的融合系数表达式;其次,建立融合控制的有功-频率、无功-电压动态响应模型,分析其参数影响及支撑特性;最后,利用电磁暂态仿真验证控制策略有效性。结果表明,融合控制风电可根据电网短路比、惯量自适应调整跟-构网特性和备用容量,在复杂工况下实现宽短路比运行、有功支撑及稳定-经济性平衡。 展开更多
关键词 短路比 惯量 直驱风电机组 跟-构网融合控制
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基于鲁棒复合控制的直驱风电机组次同步振荡抑制策略
16
作者 方琛智 任永峰 +3 位作者 郭明珠 陈建 常勇 邬锦波 《太阳能学报》 北大核心 2025年第5期592-601,共10页
针对直驱风电机组与弱交流电网之间相互作用引发的次同步振荡问题,提出一种鲁棒复合控制的直驱风机次同步振荡抑制策略。首先,根据虚拟同步机(VSG)控制原理构建网侧逆变器序阻抗模型,根据其幅频特性曲线判断系统稳定性。然后,分析得出... 针对直驱风电机组与弱交流电网之间相互作用引发的次同步振荡问题,提出一种鲁棒复合控制的直驱风机次同步振荡抑制策略。首先,根据虚拟同步机(VSG)控制原理构建网侧逆变器序阻抗模型,根据其幅频特性曲线判断系统稳定性。然后,分析得出电流环PI控制器作为关键因素加剧了振荡,故采用自抗扰(ADRC)控制器进行替换,同时设计基于不确定性和扰动估计器(UDE)的附加阻尼控制器,以达到协同抑制扰动的目的。最后,利用Matlab/Simulink平台构建相应的单一控制与复合控制模型,仿真结果证明了鲁棒复合控制策略的可行性。 展开更多
关键词 稳定性 虚拟同步发电机 次同步振荡 附加阻尼控制 直驱风电机组
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计及多区域直驱风场经VSG控制的MMC送出系统小信号稳定性分析
17
作者 朱煜昆 贾轩 +4 位作者 潘霄汉 朱益华 涂亮 常东旭 王谱宇 《电力系统保护与控制》 北大核心 2025年第5期11-23,共13页
大规模直驱风场并网系统一般由永磁同步发电机(permanent magnet synchronization generator,PMSG)和模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)构成,两者连接后的相互作用机理较为复杂。同时直驱风机的全功率变流器和MMC... 大规模直驱风场并网系统一般由永磁同步发电机(permanent magnet synchronization generator,PMSG)和模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)构成,两者连接后的相互作用机理较为复杂。同时直驱风机的全功率变流器和MMC的常规矢量控制策略会使系统呈现出低惯量和低阻尼的特性,难以保证直驱风场经MMC送出系统的频率和电压稳定。针对此问题,建立了计及多区域直驱风场经虚拟同步发电机(virtualsynchronous generator,VSG)控制的MMC送出系统的小信号模型,对比了电磁暂态模型和小信号模型的动态响应,验证了小信号模型的正确性。当直驱风场的输出功率增加时,系统存在失稳的风险,采用参与因子法分析电压外环控制器和环流抑制控制器参数对并网系统稳定性的影响。基于根轨迹法得到参数的可行域,并对这些参数进行优化,通过PSCAD/EMTDC仿真验证了参数优化的有效性,为参数选取提供了理论依据。 展开更多
关键词 模块化多电平换流器 风电场 永磁同步发电机 虚拟同步发电机控制 小信号模型 特征根轨迹分析
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功率阶跃控制下系统频率最低点量化与提升方法
18
作者 伍双喜 李文博 +3 位作者 秦颖婕 闫斌杰 李佳朋 李宇骏 《上海交通大学学报》 北大核心 2025年第6期857-866,共10页
换流器型电源具有控制灵活、响应快的优点,利用其转子动能可实现对系统频率的快速支撑.针对现有方法缺乏控制对频率最低点影响的量化分析,无法在不同条件下有效提升频率最低点,提出一种基于功率阶跃控制的频率支撑策略,旨在提升频率最低... 换流器型电源具有控制灵活、响应快的优点,利用其转子动能可实现对系统频率的快速支撑.针对现有方法缺乏控制对频率最低点影响的量化分析,无法在不同条件下有效提升频率最低点,提出一种基于功率阶跃控制的频率支撑策略,旨在提升频率最低点.首先,分析功率阶跃控制下系统的频率响应,推导受扰后两次频率下跌时频率最低点的解析表达式.然后,基于该表达式,结合各风力发电机(风机)可释放的转子动能确定功率阶跃控制的最优参考值,实现多风机附加功率的协调分配.最后,在MATLAB/Simulink上搭建测试系统模型,数值仿真结果验证了所提策略的有效性. 展开更多
关键词 系统频率响应 永磁同步发电机 一次调频 功率阶跃控制
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双三相永磁同步发电机扩展虚拟矢量模型预测电流控制
19
作者 许德志 王凤洋 +1 位作者 和阳 王少卿 《电气工程学报》 北大核心 2025年第3期28-39,共12页
模型预测控制因其原理简单、响应速度快以及处理非线性约束方便等优势,广泛应用于多相电机控制系统。但由于电机气隙磁场畸变及整流器开关器件死区时间等非线性因素引起的谐波电流,特别是映射到谐波子空间的谐波电流会增加系统损耗,影... 模型预测控制因其原理简单、响应速度快以及处理非线性约束方便等优势,广泛应用于多相电机控制系统。但由于电机气隙磁场畸变及整流器开关器件死区时间等非线性因素引起的谐波电流,特别是映射到谐波子空间的谐波电流会增加系统损耗,影响发电系统性能。为抑制双三相永磁同步发电机定子绕组中的谐波电流,在现有的十二虚拟矢量的基础上进一步扩展,虽然增加了控制集中候选电压矢量的数量,但运算量并未增大。所提扩展虚拟矢量模型预测电流控制不仅可以有效减少定子电流谐波,而且可以提高发电系统运行性能。最后,通过试验验证了所提控制策略的可行性和优越性。 展开更多
关键词 双三相永磁同步发电机 谐波抑制 模型预测电流控制 扩展矢量
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基于量测模型的开环模式谐振风险判定
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作者 张星亮 杜文娟 王海风 《电力工程技术》 北大核心 2025年第3期140-149,共10页
开环模式谐振理论是解释直驱风机并网引发系统失稳机理的重要理论成果,但其理论研究中基于黑箱量测模型的开环模式谐振风险判定鲜有介绍。以往开环模式谐振风险的判定依赖于精确参数化模型,而实际应用中往往难以获取直驱风机的详细参数... 开环模式谐振理论是解释直驱风机并网引发系统失稳机理的重要理论成果,但其理论研究中基于黑箱量测模型的开环模式谐振风险判定鲜有介绍。以往开环模式谐振风险的判定依赖于精确参数化模型,而实际应用中往往难以获取直驱风机的详细参数,无法建立系统精确参数化模型。为此,文中提出基于量测模型的开环模式谐振风险判定方法。首先,将待研究直驱风机视为黑箱模型,通过扫频法注入电压扰动测量其频率响应;然后,采用矢量拟合技术对量测模型的频率响应进行拟合后得到阻抗传递函数矩阵,进而转化为时域状态空间模型接入闭环系统,利用基于量测模型的开环模式谐振通用分析方法判定系统失稳风险;最后,通过仿真算例演示开环模式谐振风险的分析与判定过程。结果表明:基于量测模型亦可以进行开环模式谐振风险的判定,且所提方法无须获取直驱风机内部详细参数,具有较高的工程实用性。 展开更多
关键词 开环模式谐振风险 量测模型 直驱风机 传递函数矩阵 矢量拟合 系统辨识 回归分析
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