双馈感应风力发电机组动态模型的分析与比较

在大型风力发电厂中双馈感应风力发电机组将被广泛应用,深入了解双馈感应风力发电机组动态特性非常必要。文中给出了双馈机组的8阶、5阶和3阶模型。8阶模型包括完整的传动系统模型、定子模型和转子模型;5阶模型包括定子、转子模型和简化的传动系统模型;忽略定子的暂态过程后,3阶模型包括转子模型和简化的传动系统模型。在MATLAB／Simulink软件上实现了3种模型建模。完成了对2种情况的仿真,仿真结果验证了上述3种模型的正确性,并比较了各自的响应特性。仿真结果表明：8阶模型具有最精确完整的响应,但仿真时间最长;3阶模型采用最大程度的近似,但仿真时间最短;5阶模型适合大多数既要求较快仿真速度又要求较高精度的研究。     

大型风力发电机变桨距控制的建模及仿真研究

采用机理建模方法建立变桨距风力发电机组的各个部件的子模型,包括风速、风轮、传动系统和发电机模型,然后组合成整个机组的数学模型,并采用PID控制算法实现风力发电机组在低风速及高风速下对风能利用率的最大化,最后运用Matlab软件的Simulink环境进行仿真验证。     

基于Vissim的DFIG风力发电系统建模与仿真

在分析了双馈感应发电机(DFIG)风力发电机组数学模型的基础上,基于Vissim的直观界面和强大的数学功能,建立了DFIG风力发电机组的仿真模型。控制系统由网侧控制器及转子侧控制器构成,均采用矢量控制。仿真结果证明基于Vissim的DFIG风力发电系统建模的正确性及控制方法的有效性,为验证风力机组的各种控制算法提供了一种新的仿真平台。     

双馈风力发电机组并网控制策略及性能分析

为了实现双馈风力发电机组无冲击电流并网,基于电网电压定向矢量控制技术,提出了一种考虑转子电流动态调节特性的双馈风力发电机组空载并网控制策略。基于Matlab/Simulink仿真平台,建立了双馈风力发电机系统及其并网控制的数学模型,并对不同初始运行转速的双馈风力发电机组的自动并网运行特性进行了仿真。仿真实验结果证明无论初始转速为同步转速,还是超、亚同步转速,利用提出的并网控制策略,双馈风力发电机组能很好快速地建立定子电压,并网过渡过程定子电流基本没有冲击。     

直驱永磁同步风电机组电磁暂态模型降阶分析

针对风力发电系统的电磁暂态模型复杂、仿真速度慢,不适合实际工程应用的问题,研究了直驱永磁同步风力发电机组降阶模型。将暂态模型中传动系统模型与变流器模型进行降阶简化,由此得到了直驱永磁同步风力发电系统降阶模型,然后在DIgSILENT仿真软件中搭建详细模型与降阶模型,并通过时域仿真对详细模型与降阶模型的动态特性进行了比较。结果表明,降阶模型与详细模型具有较好的一致性和较高的精度,从而证明降阶模型也适合工程应用。     

直驱永磁风力发电机组的频率响应简化模型及其应用

基于直驱永磁风力发电机组（D-PMSG）详细仿真模型开展多风机虚拟惯量的协同控制研究,存在仿真计算耗时多、难以确定影响虚拟惯量控制的主要因素等问题,为此提出了一种D-PMSG的频率响应简化建模及适用于多机虚拟惯量控制研究的风电场频率响应简化建模方法。仿真结果表明,所提模型能够有效反映风机的频率响应特性,简化风电场建模的复杂度。     

双馈异步风力发电机组运行特性仿真分析

在分析双馈异步风力发电机组整体模型结构的基础上,引入了交流励磁变速恒频风力发电系统中基于定子磁链定向和定子电压定向的矢量变换控制技术,针对双馈风力发电机的变速恒频、最大风能捕获和有功无功解耦运行的需求,建立基于PSCAD/EMTDC软件的双馈异步风力发电机组仿真模型.仿真结果验证了模型在实现追踪最大风能的变化和有功、无功解耦控制功能上的有效性.     

双馈风力发电机的空载并网控制研究

通过分析交流励磁变速恒频风力发电机组运行特点,将矢量变换技术应用到发电机并网控制上,应用了一种基于定子磁场定向转子电流开环控制策略,分析了定子电压、频率、幅值及相位的控制规律,建立发电机空载并网仿真模型,对并网前的空载运行、并网的过渡过程进行系统仿真.仿真结果表明,该控制策略有效地控制了发电机的定子电压与电网电压在幅值、相位、频率上的一致,是一种较理想的并网方式.     

在动态仿真中风电场模型的简化

分别针对异步风力发电机组风电场和双馈风力发电机组风电场,研究在动态仿真中风电场模型的简化.以风力机和发电机具有相同或相近运行点为风电场动态模型简化原则,依据尾流效应影响对风电场进行区域划分,将风力发电机组合并简化,建立风电场整体简化模型.针对风力发电机组类型和风速变化、电力系统短路的动态过程,通过仿真对比详细模型和不同程度的简化模型,验证各种简化模型的适用性,提出在动态仿真中风电场简化模型的应用建议.     

风电场建模及其对接入电网稳定性的影响分析

风力发电具有随机性和间歇性等特点,大量风电的接入对电网的稳定运行带来了不可忽视的影响.详细分析了风电场各个环节的数学模型,包括风力涡轮机、传动系统和风力发电机三个部分;基于PSASP的用户程序接口(UPI),采用Vc编写了用于风电场潮流和稳定计算的用户程序;结合河南方城风电场的实际情况,研究了风电场无功补偿容量的确定以及出口功率因数与转子滑差的关系;仿真分析了风力发电机组并网时对电网产生的冲击影响,并对风电场接入电网后的稳定性进行分析.仿真结果验证了所采用模型的正确性和实用性.     

风力机等效模型对双馈风机LVRT特性影响研究

风电机组单机并网容量逐步增大,为了较准确的研究风力机等效模型对双馈风力发电机组低电压穿越特性的影响,本文采用等效集中质量法,建立了同时考虑风力机叶片和传动轴柔性的风力机三质量块等效模型,以及考虑传动轴柔性的两质量块等效模型和忽略风力机柔性的单质量块等效模型。依据并网导则要求,建立了基于Crowbar电路的双馈风力发电机组低电压穿越控制策略。在电网电压不同跌落故障情况下,研究了采用不同风力机等效模型对双馈风力发电机组低电压穿越特性的影响。仿真结果表明：同时考虑风力机叶片和传动轴柔性的风力机三质量块模型更能准确地反映双馈风力发电机组低电压穿越有功功率特性。     

基于VisSim异步电机矢量控制系统建模与仿真

为了建立一个高效、工程化的异步电机控制系统仿真模型,基于VisSim仿真平台,在分析交流异步电机数学模型的基础上,建立了电机独立功能模块,如电机本体模块、矢量控制模块、速度控制模块、电流滞环控制模块等,再将各模块有机整合,搭建了交流异步电机控制系统的仿真模型。系统采用双闲环控制,速度环采用PI控制,电流环采用电流滞环控制。仿真结果证明了该模型的合理性、有效性,为实际电机控制系统的设计和调试提供了新的思路。     

Stability and nonlinear controller analysis of wind energy conversion system with random wind speed

In the recent years, globally wind energy has played a vital role in renewable sources in order to minimize the environmental consequence on power generation, As a result of this, computer models of wind turbines for power system stability studies have been developed and supplied to the consumer. Therefore, the development of such models is of particular consequence for stability of power system, which has been studied and can be structured and integrated into network simulation software are needed. However, in this contribution a nonlinear control design modeling is required to stabilize and analyze wind energy conversion system (WECS) by regulating the electrical frequency and stator voltage amplitude of the squirrel-cage induction generator (SCIG) at random wind speed approach is presented. A design scheme consists of dynamic wind turbine system and 3-phase SCIG unit. In this research study, we employ a unique technique based on feedback linearization technique through field oriented control concepts. The controllers were designed in simulated software Matlab in order to regulate the SCIG constraints. The validation of the developing system models will be appropriate to provide for large system stability and control.     

基于遗传算法的风电场等值模型的研究

在分析笼型异步风力发电机组动态模型的基础上,利用含笼型异步风力发电机组的风电场详细模型的运行数据,提出了基于遗传算法的风电场单机等值建模方法和参数优化模型。针对风电场内机组参数完全相同和不同的两种算例,对风速扰动和风电场出口处发生三相短路故障下的风电场动、暂态运行特性进行仿真,并与风电场详细模型和容量加权单机等值模型时的结果进行比较。结果表明基于遗传算法的单机等值模型具有和详细模型一致的风电场运行特性;与风电场容量加权单机等值模型相比,能更好地表现风电场的动、暂态运行特性。     

Effects of electrical and mechanical parameters on the transient voltage stability of a fixed speed wind turbine

In this paper the dynamic behaviour of a wind turbine connected to the grid is examined. The model of the fixed speed wind turbine has been developed with the Simulink simulation tool (Matlab Inc.) It is composed of the induction generator, the shaft system, an aerodynamic model of the wind turbine rotor and the pitch control system. Using this model, a three-phase fault is applied close to the wind turbine and cleared by disconnecting the faulty line.The rigorous implementation of the simulink model allowed the authors to evaluate the exact dependence of various electrical parameters for the induction generator on voltage stability. Furthermore, the effects of wind turbine mechanical construction and of grid parameters on voltage stability are also evaluated and discussed.For each parameter, the terminal voltage and the generator rotor speed for different fault-clearing times are drawn. Finally, the terminal voltage and the generator rotor speed obtained for a fifth order model of the induction generator are compared with those obtained for a third order model. The differences between the two models are discussed. The results will help to understand transient stability phenomena in wind farms.     

传动链模型参数对双馈风电机组暂态性能影响

为了较准确地研究并网双馈风电机组机电耦合作用对其暂态性能的影响,考虑风力机和发电机之间传动轴扭转柔性因素,采用等效集中质量法,建立风力机传动链的等效为两个质量块模型.基于并网双馈风力发电机组的功率控制策略和电磁暂态模型,在电网电压跌落故障下,对采用两个等效质量块传动链模型时的机组暂态运行性能进行仿真,并和不考虑传动链柔性的等效为一个质量块模型时的结果进行比较.应用传动链柔性模型,选取不同参数值时的机组暂态效果进行仿真比较和分析.结果表明:考虑风力机传动链柔性有助于准确分析双馈风力发电机组暂态性能,其暂态性能和传动轴系刚度系数、风力机和发电机惯性时间常数密切相关.     

基于阻尼器的双馈风力发电系统扭振抑制策略

由风速扰动或网侧的电气扰动所引发的风机传动轴扭振现象会导致轴系机械零件疲劳过载,甚至损坏。提出一种对网侧电气小扰动引发机网扭振的抑制策略。该策略通过在转子侧逆变器功率控制环节引入阻尼器,当轴系发生扭振时,利用发电机转速波动信号产生阻尼功率,再附加到逆变器有功功率参考值上,使系统额外输出有功功率来增大系统阻尼,从而抑制轴系扭振。建立系统小信号稳定模型,分析扭振抑制原理,观察引入阻尼器后,系统主导扭振模态的特征根变化;并利用Bode图分析阻尼器对轴系扭振模态的抑制效果。最后,在Matlab/Simulink上进行仿真验证。结果表明,所提出的阻尼策略可以显著增大双馈风力发电系统的阻尼,增强对风力发电系统扭振尤其是低频振荡模态的抑制。     

风电机组等效模型对机组暂态稳定分析结果的影响

该文应用等效集中质量法,建立了同时考虑风力机叶片弯曲柔性以及风力机和发电机之间传动轴扭转柔性的风力机3个质量块等效模型。结合并网笼型异步发电机的电磁暂态模型,以额定功率330 kW(MADE-AE30)和3 MW的风力发电机组为例,在电网电压骤降和机械大扰动下,与风力机传统1个、2个质量块等效模型的机组暂态稳定性进行了     

风力发电机传动系统故障诊断的机电仿真研究

为了研究风力发电机组传动系统齿轮故障在发电机电流信号中的响应过程,扩展电流信号诊断方法的应用范围。在考虑齿轮啮合刚度变化和模拟断齿故障变化特征的基础上,建立齿轮副动力学模型;以典型的双馈风力发电机为对象,建立双馈发电机及其控制系统模型。利用齿轮副和发电机的转速参数关联两个模型,构建机电联合仿真模型。在理论上研究齿轮正常或存在断齿时的电流故障特征,并与试验台模拟故障试验比较。仿真与试验结果表明,发电机定子电流可以准确反映齿轮的故障特征信息,且在离网状态下,主要会引起电流信号的频率调制特征。