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交流励磁变速恒频风电系统运行研究 被引量:130
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作者 贺益康 郑康 +1 位作者 潘再平 刘其辉 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2004年第13期55-59,68,共6页
随着风电机组单机容量的不断增大,采用变桨距风力机实现最大风能捕获和利用的变速恒频发电已成为当前风电技术的研究热点。文中从理论到实践全面讨论了双馈发电机交流励磁变速恒频的发电原理、对交流励磁变频器的要求,以及为追踪最大风... 随着风电机组单机容量的不断增大,采用变桨距风力机实现最大风能捕获和利用的变速恒频发电已成为当前风电技术的研究热点。文中从理论到实践全面讨论了双馈发电机交流励磁变速恒频的发电原理、对交流励磁变频器的要求,以及为追踪最大风能捕获、实现发电机有功、无功功率独立调节和变速恒频下空裁并网控制的定子磁场定向矢量控制策略。实验风电机组的空载、并网、同步速上、下的发电运行全面验证了所提出的交流励磁变速恒频关键风电技术的正确性,为大型风力机组的工程实现奠定了一定的理论及技术基础。 展开更多
关键词 交流励磁 变速恒频 风力发电 空载并网 发电机矢量控制
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基于变桨距和转矩动态控制的直驱永磁同步风力发电机功率平滑控制 被引量:109
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作者 廖勇 何金波 +1 位作者 姚骏 庄凯 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第18期71-77,共7页
风能的不确定性以及风轮机自身特性使风力发电机输出有功功率随风速变化而波动,影响风电机组输出电能质量,严重时还会影响电网运行稳定性。在分析变桨变速直驱永磁同步风力发电机运行特性的基础上,提出了在全风速范围内结合风力机变桨... 风能的不确定性以及风轮机自身特性使风力发电机输出有功功率随风速变化而波动,影响风电机组输出电能质量,严重时还会影响电网运行稳定性。在分析变桨变速直驱永磁同步风力发电机运行特性的基础上,提出了在全风速范围内结合风力机变桨控制和发电机变速控制的发电机有功功率平滑控制策略。考虑到风能的随机性及直驱风能发电系统很强的非线性,设计了基于模糊理论的变桨距控制器和发电机转矩动态滑模控制器。对一台采用该控制策略的直驱永磁同步风力发电机的运行行为进行仿真研究。结果表明,提出的模糊变桨距控制能有效控制发电机转速运行范围,动态滑模控制能使发电机输出平滑的有功功率。与传统最大风能跟踪控制策略相比,所提出的控制方案能有效降低直驱永磁同步风力发电机输出有功功率的波动,控制发电机转速运行范围。 展开更多
关键词 风力发电 直驱永磁同步发电机 桨距角控制 模糊控制 动态滑模控制:有功功率平滑
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基于直流电动机的风力机特性模拟 被引量:73
3
作者 刘其辉 贺益康 赵仁德 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第7期134-139,共6页
为采用直流电动机模拟风力机特性以满足实验室风力发电研究的需要,分析了风力机和直流电动机的运行原理,探讨了各自的功率及转矩特性,对比研究了两者运行特性的异同。制定了实现简单、特性优良的转矩模拟方案,它通过控制直流电动机电枢... 为采用直流电动机模拟风力机特性以满足实验室风力发电研究的需要,分析了风力机和直流电动机的运行原理,探讨了各自的功率及转矩特性,对比研究了两者运行特性的异同。制定了实现简单、特性优良的转矩模拟方案,它通过控制直流电动机电枢绕组电流来实现风力机转矩特性的模拟。建立了由PC机、数据采集卡和晶闸管调速器构成的风力机模拟硬件平台,开发了风力机模拟监控软件,在此基础上组成了完整的风力机特性模拟系统。对风速变化及机组转速变化两种典型运行条件下的风力机运行特性进行了模拟实验,模拟结果与理论数据达到了高度的吻合。基于转矩模拟算法的风力机特性模拟方案,可方便地应用于实验室条件下风力发电技术的研究。 展开更多
关键词 风力机 直流电动机 模拟 特性 风力发电
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电网故障时永磁直驱风电机组的低电压穿越控制策略 被引量:85
4
作者 姚骏 廖勇 庄凯 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2009年第12期91-96,共6页
为提高永磁直驱风电机组所并电网的运行稳定性,研究电网故障下永磁直驱风电机组的运行特性以及提高其低电压穿越运行能力,文中提出一种适用于采用双脉宽调制变换器并网的永磁直驱风电机组的低电压穿越运行控制方案。通过在电网故障时限... 为提高永磁直驱风电机组所并电网的运行稳定性,研究电网故障下永磁直驱风电机组的运行特性以及提高其低电压穿越运行能力,文中提出一种适用于采用双脉宽调制变换器并网的永磁直驱风电机组的低电压穿越运行控制方案。通过在电网故障时限制发电机的电磁功率来限制输入至直流侧电容和电网侧变换器的功率,通过在电网故障时采用考虑发电机功率信息的网侧变换器电流闭环控制来实现直流链电压稳定控制,从而有效实现发电系统的低电压穿越运行。系统仿真结果表明,所提出的控制方案无需增加硬件保护装置,在电网对称及非对称故障下均可有效实现永磁直驱风电机组的低电压穿越运行。 展开更多
关键词 风力发电 直驱 永磁同步发电机 电网故障 低电压穿越
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永磁直驱风电机组的双PWM变换器协调控制策略 被引量:71
5
作者 姚骏 廖勇 庄凯 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2008年第20期88-92,107,共6页
永磁直驱风力发电系统中可采用全功率双脉宽调制(PWM)变换器作为永磁同步发电机(PMSG)的并网电路,当风速变化时,双PWM变换器的直流链电压会随着PMSG输出功率的改变而出现大幅度波动,这将不利于变换器功率器件的安全运行及整个发电系统... 永磁直驱风力发电系统中可采用全功率双脉宽调制(PWM)变换器作为永磁同步发电机(PMSG)的并网电路,当风速变化时,双PWM变换器的直流链电压会随着PMSG输出功率的改变而出现大幅度波动,这将不利于变换器功率器件的安全运行及整个发电系统的稳定运行。结合永磁直驱同步风力发电系统的运行特点,提出一种适用于永磁直驱风电机组的双PWM变换器协调控制策略。系统仿真和实验结果验证了所提出的控制策略的正确性,该方案可显著提高风速变化时双PWM变换器的直流链电压的稳定性,有助于提高发电系统的安全稳定运行能力。 展开更多
关键词 风力发电 直驱 永磁同步发电机(PMSG) 双脉宽调制(PWM)变换器 协调控制
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电网短路故障时交流励磁风力发电机不脱网运行的励磁控制策略 被引量:62
6
作者 姚骏 廖勇 唐建平 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第30期64-71,共8页
提出一种电网短路故障时保持交流励磁风力发电机不脱网运行的新型励磁控制策略。分析了电网短路故障时交流励磁发电机的暂态物理过程和转子过电流的原因。改进控制方案从限制电网故障时定子工频过电流的角度出发,有效限制了由定子电流... 提出一种电网短路故障时保持交流励磁风力发电机不脱网运行的新型励磁控制策略。分析了电网短路故障时交流励磁发电机的暂态物理过程和转子过电流的原因。改进控制方案从限制电网故障时定子工频过电流的角度出发,有效限制了由定子电流工频分量引起的转子电流交流分量,同时利用发电机定子电阻对定子磁链暂态直流分量进行灭磁,实现了故障时避免转子出现过电流的目的。建立了2MW商用交流励磁风力发电系统仿真模型,在电网对称故障和非对称故障条件下,对"crowbar protection"方案和该文所提方案进行了仿真对比研究。仿真结果验证了该文所提改进方案的有效性,实现了电网故障期间发电机转子励磁变频器的安全运行,提高了交流励磁风力发电系统在电网故障时的不间断运行能力。 展开更多
关键词 电网短路故障 风力发电 交流励磁发电机 电网故障励磁控制 不脱网运行
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基于Crowbar保护控制的交流励磁风电系统运行分析 被引量:53
7
作者 姚骏 廖勇 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2007年第23期79-83,共5页
随着越来越多的交流励磁风力发电机接入电网运行,新的电网运行规则要求发电机在电网电压跌落时仍能保持不间断运行。为保护转子励磁电源和发电机,常采用Crowbar保护电路来限制电压跌落时转子回路的最大电流。文中通过仿真详细研究了电... 随着越来越多的交流励磁风力发电机接入电网运行,新的电网运行规则要求发电机在电网电压跌落时仍能保持不间断运行。为保护转子励磁电源和发电机,常采用Crowbar保护电路来限制电压跌落时转子回路的最大电流。文中通过仿真详细研究了电网故障时交流励磁风电系统的运行行为,就电压跌落程度及旁路电阻取值对Crowbar保护控制的影响以及采用Crowbar电路的系统运行特点进行了讨论分析。仿真结果验证了Crowbar电路的有效性,该方法可实现故障时交流励磁风力发电机不间断运行。 展开更多
关键词 风力发电 交流励磁发电机 电网电压跌落 不间断运行 CROWBAR电路
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双馈风力发电机交流励磁用变频电源拓扑浅析 被引量:32
8
作者 贺益康 何鸣明 +1 位作者 赵仁德 潘再平 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2006年第4期105-112,共8页
变速恒频双馈异步风力发电机的控制主要是通过励磁变频器对发电机转子实施功率控制来实现,因而励磁电源的类型、特性对于风电机组的运行性能乃至所并电网的供电质量和运行稳定性至关重要。首先阐述了双馈型风电系统对励磁电源的要求,以... 变速恒频双馈异步风力发电机的控制主要是通过励磁变频器对发电机转子实施功率控制来实现,因而励磁电源的类型、特性对于风电机组的运行性能乃至所并电网的供电质量和运行稳定性至关重要。首先阐述了双馈型风电系统对励磁电源的要求,以此为标准对6种有潜力的频率变换电路分别进行了分析和评价,对如何选用提出了一些可供参考的观点,最后得出了有价值的结论: 两电平电压型双脉宽调制(PWM)变换器是目前变速恒频双馈风力发电机交流励磁电源的优选方案,多电平PWM变换器与谐振式软开关变换器相结合是今后交流励磁电源的发展方向。 展开更多
关键词 双馈异步发电机 交流励磁 变频电源 变速恒频 风力发电
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我国风力发电产业发展的现状、问题与对策 被引量:12
9
作者 邓小凌 冯志文 《电力环境保护》 2001年第3期48-50,4,共4页
我国风力发电技术已趋成熟,在评述我国风力发电产业化政策、策略的基础上,针对产业化中存在的问题,提出了相关的对策及建议。
关键词 风力发电 产业化 对策 中国 产业发展
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风力发电的生命周期分析 被引量:20
10
作者 邹治平 马晓茜 《中国电力》 CSCD 北大核心 2003年第9期83-87,共5页
应用生命周期分析法(LCA),对风力发电的电厂用材冶炼、材料运输、电厂建设这3个阶段进行分析,分别计算3个阶段中的单位能耗和环境影响,并与燃煤发电进行比较。结果表明,每发10MW·h电量,风力发电可节省3.731t标准煤,减少排放粉尘0.4... 应用生命周期分析法(LCA),对风力发电的电厂用材冶炼、材料运输、电厂建设这3个阶段进行分析,分别计算3个阶段中的单位能耗和环境影响,并与燃煤发电进行比较。结果表明,每发10MW·h电量,风力发电可节省3.731t标准煤,减少排放粉尘0.49887t,CO_29.935t,NO_x0.0499872t,SO_20.07885t,说明风力发电具有显著的节能和环保效应。 展开更多
关键词 风力发电 生命周期分析 能耗 环境影响
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风力发电—中国重要的后续能源 被引量:17
11
作者 苏明军 《能源环境保护》 2005年第6期12-14,共3页
针对中国目前面临的能源短缺和环境污染问题,介绍了中国风能资源的分布及风力发电的特点和现状。提出在中国风能资源丰富地区大力发展风力发电。目前,风力发电是除水力发电外可再生能源开发利用中技术最成熟、最具规模开发条件和商业化... 针对中国目前面临的能源短缺和环境污染问题,介绍了中国风能资源的分布及风力发电的特点和现状。提出在中国风能资源丰富地区大力发展风力发电。目前,风力发电是除水力发电外可再生能源开发利用中技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式。大力发展风力发电,是解决中国能源和环保问题的重要战略措施之一。 展开更多
关键词 能源 风能资源 风力发电
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直驱永磁同步风力发电机单位功率因数控制 被引量:22
12
作者 姚骏 廖勇 +1 位作者 李辉 刘刃 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第6期13-20,共8页
针对采用传统矢量控制的直驱永磁同步风力发电机存在电机运行功率因数降低的问题,提出一种适用于采用双脉宽调制变换器并网的永磁同步发电机单位功率因数运行控制策略。所提方案在实现永磁直驱风电系统最大风能捕获控制的基础上,通过控... 针对采用传统矢量控制的直驱永磁同步风力发电机存在电机运行功率因数降低的问题,提出一种适用于采用双脉宽调制变换器并网的永磁同步发电机单位功率因数运行控制策略。所提方案在实现永磁直驱风电系统最大风能捕获控制的基础上,通过控制电机侧变换器使电机d轴控制电压为零来实现永磁同步发电机的单位功率因数运行控制。系统仿真和实验结果表明:采用所提运行控制策略可有效实现永磁同步发电机的单位功率因数运行,有助于减小电机侧变换器的运行容量,同时该发电系统可实现最大风能跟踪控制、并网有功和无功功率独立控制以及变速恒频发电运行。 展开更多
关键词 风力发电 直驱 永磁同步发电机 单位功率因数 双脉宽调制变换器
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基于约束因子限幅控制的双馈感应发电机有功功率平滑控制 被引量:21
13
作者 陈波 吴政球 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第27期130-137,共8页
在分析双馈感应发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)运行特性和传统最大风能追踪控制(maximum power point tracking,MPPT)策略的基础上,给出一种基于约束因子限幅控制的DFIG有功功率平滑控制策略,提出功率输出限幅值可调的控... 在分析双馈感应发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)运行特性和传统最大风能追踪控制(maximum power point tracking,MPPT)策略的基础上,给出一种基于约束因子限幅控制的DFIG有功功率平滑控制策略,提出功率输出限幅值可调的控制思想,结合发电机转速控制和风力机变桨距控制来实现输出功率保持在任意给定值。给出了约束因子的表达式和取值规则。在Matlab/Simulink仿真平台上采用所提平滑控制策略,对一个9 MW风电场的有功功率输出特性进行研究,计算了2种控制策略下输出功率的平滑性能指标和方差值。实验结果表明,与传统最大风能追踪控制策略相比,所提出的平滑控制策略能显著减小发电机输出功率的波动,优化了系统的电能质量。 展开更多
关键词 风力发电 双馈感应发电机 约束因子 限幅控制 桨距角控制 有功功率平滑
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无刷双馈电机风力发电控制系统与仿真研究 被引量:14
14
作者 黄守道 王毅 +1 位作者 王耀南 李新田 《湖南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期37-40,共4页
从无刷双馈电机(BDFM)转子速d q模型出发,推导出BDFM的有功和无功功率数学模型,并设计了初步的变速恒频无刷双馈电机风力发电系统功率控制策略.计算机仿真结果表明,BDFM通过定子功率绕组发电,定子控制绕组通过变频器从电网吸收或向电网... 从无刷双馈电机(BDFM)转子速d q模型出发,推导出BDFM的有功和无功功率数学模型,并设计了初步的变速恒频无刷双馈电机风力发电系统功率控制策略.计算机仿真结果表明,BDFM通过定子功率绕组发电,定子控制绕组通过变频器从电网吸收或向电网反馈电能.系统响应快,稳定性好.该研究表明变速恒频无刷双馈电机风力发电的设想在技术上是可行的. 展开更多
关键词 仿真 无刷双馈电机 风力发电 变速恒频 功率控制
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我国发展风力发电的若干问题及对策 被引量:16
15
作者 纪世东 《电力设备》 2004年第1期36-38,共3页
根据国内风力发电发展现状,研究分析了风电发展存在的若干问题和影响因素,提出相应的措施和对策。
关键词 风力发电 中国 风能资源 电价 投融资 风电设备 扶持政策
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小型风力发电系统最大功率控制的扰动法 被引量:9
16
作者 齐志远 王生铁 《内蒙古工业大学学报(自然科学版)》 2005年第2期91-96,共6页
本文给出了结构简单、成本低、可靠性高的小型风力发电系统结构,提出了实现最大功率控制的扰动法.基于状态平均模型进行了仿真研究,仿真结果验证了最大功率控制扰动法的正确性和可行性.
关键词 风力发电 最大功率控制 扰动法
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电网短路时交流励磁风电机组网侧变换器控制策略 被引量:16
17
作者 姚骏 廖勇 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2008年第12期83-88,共6页
电网短路故障时交流励磁用双脉宽调制(PWM)变换器应提供足够的励磁电压实现交流励磁发电机的不间断运行,要求双PWM变换器直流链电压在故障时波动较小。分析并提出一种电网短路故障时交流励磁风电机组电网侧变换器的控制策略,该方案在电... 电网短路故障时交流励磁用双脉宽调制(PWM)变换器应提供足够的励磁电压实现交流励磁发电机的不间断运行,要求双PWM变换器直流链电压在故障时波动较小。分析并提出一种电网短路故障时交流励磁风电机组电网侧变换器的控制策略,该方案在电压跌落时仅利用电流内环控制电网侧变换器,并于电压正常时采用带前馈的双闭环电压控制策略控制电网侧变换器。通过仿真验证了所提出的方案在电网短路故障发生和切除时稳定控制直流链电压的有效性,为故障过程发电机不脱网励磁控制奠定了基础,同时该方案也能有效保护直流侧电容及提高系统的稳定性。 展开更多
关键词 风力发电 交流励磁发电机 电网短路故障 低电压穿越 双PWM变换器 电网侧变换器
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小型风电系统变步长扰动M PPT控制仿真研究 被引量:11
18
作者 房泽平 王生铁 《计算机仿真》 CSCD 2007年第9期241-244,共4页
最大功率跟踪(MPPT)策略是提高风电系统功率转换效率的重要方法。文中提出了变步长扰动MPPT策略,并在MATLAB仿真环境中,开发了带有此策略的小型风电系统仿真模型。该模型包括风力机模型、永磁发电机(PMSG)模型、DC/DC斩波器模型、负载... 最大功率跟踪(MPPT)策略是提高风电系统功率转换效率的重要方法。文中提出了变步长扰动MPPT策略,并在MATLAB仿真环境中,开发了带有此策略的小型风电系统仿真模型。该模型包括风力机模型、永磁发电机(PMSG)模型、DC/DC斩波器模型、负载功率采样模型和MPPT控制模型等。利用该模型进行计算机仿真,给出了一定风速下负载功率和发电机输出功率的仿真结果。结果表明:实现了变步长扰动MPPT策略控制的仿真,与传统固定步长MPPT策略相比,提高了最大功率跟踪的快速性和准确性,进而提高了风能转换效率。 展开更多
关键词 风力发电 变步长扰动法 最大功率跟踪 仿真 功率控制
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电网电压不平衡时永磁直驱风电机组的控制策略 被引量:18
19
作者 姚骏 陈西寅 +1 位作者 廖勇 黄嵩 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2011年第14期99-106,共8页
详细分析了电网电压不平衡条件下永磁直驱风电机组的运行情况,根据电网电压不平衡条件下风力发电机组不同的运行要求,提出基于三种可选控制目标的网侧变换器控制方案,同时采用正序电网电压定向方式简化得到网侧变换器的正、负序电流参... 详细分析了电网电压不平衡条件下永磁直驱风电机组的运行情况,根据电网电压不平衡条件下风力发电机组不同的运行要求,提出基于三种可选控制目标的网侧变换器控制方案,同时采用正序电网电压定向方式简化得到网侧变换器的正、负序电流参考量。所提方案可实现在不平衡电压条件下抑制并网有功功率/直流链电压二倍频波动,抑制并网无功功率二倍频波动或抑制网侧负序电流的控制目标,进一步提高了电网电压不平衡下永磁直驱风电系统运行的稳定性和可靠性。通过对电网电压不平衡下永磁直驱风电系统运行行为进行仿真计算和对比分析,验证了所提控制策略的正确性和有效性。 展开更多
关键词 风力发电 电网电压不平衡 直驱 永磁同步发电机 控制策略
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电网电压不平衡下采用串联网侧变换器的双馈感应风电系统改进控制 被引量:13
20
作者 姚骏 廖勇 +1 位作者 李辉 陈西寅 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第6期121-130,共10页
为进一步提高电网电压不平衡下采用串联网侧变换器的双馈感应发电机(doubly fed induction generator,DFIG)风电系统的运行性能,研究了适用于该系统的改进运行控制策略。提出电网电压不平衡下采用串联网侧变换器的DFIG系统的3种可选运... 为进一步提高电网电压不平衡下采用串联网侧变换器的双馈感应发电机(doubly fed induction generator,DFIG)风电系统的运行性能,研究了适用于该系统的改进运行控制策略。提出电网电压不平衡下采用串联网侧变换器的DFIG系统的3种可选运行方案,以此为基础提出串联网侧变换器与并联网侧变换器的协调控制策略,并建立了在双同步dq旋转坐标轴系下两者的控制模型。所提系统协调控制方案无需改变电网电压不平衡下转子侧变换器的控制策略,在实现发电机输出功率无二倍频波动、电磁转矩无二倍频波动以及定、转子三相电流平衡的同时,可实现电网电压不平衡下整个系统或总输出有功功率无二倍频波动(同时可实现直流链电压无二倍频波动)或总输出无功功率无二倍频波动或整个系统无负序电流注入电网的不同运行功能,进一步增强了不平衡电压下DFIG风电系统的运行能力。对一台采用串联网侧变换器的DFIG风电模拟系统在不平衡电压条件下的运行进行了相关实验,实验结果验证了该文所提改进控制策略的可行性。 展开更多
关键词 风力发电 双馈感应发电机 电网电压不平衡 串联网侧变换器 改进控制
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