双馈风电机组高电压穿越技术研究及测试研究

针对风电机组高电压穿越的问题,对双馈风电机组高电压穿越技术进行了模型仿真分析与现场测试验证。首先,对国内外主流电网运营商对高电压穿越的标准规范要求与技术指标进行了介绍;接着,根据双馈风电机组的特点,电网电压骤升故障对风机系统产生的危害进行了分析;然后,以WD100-2000型双馈风电机组为例,在Matlab/Simulink环境下建立了整机仿真模型,对电网电压骤升故障下双馈风电机组的动态特性进行了仿真分析。最后,联合中国电科院在张北现场进行了国内首次真正意义上的高电压穿越测试。仿真及现场测试结果均表明,机组能够顺利通过所有工况的高电压穿越测试,已经完全具备高电压穿越功能,对风电机组高电压穿越技术的研究及完善国内并网规则具有十分重要的意义。     

基于MATLAB/SIMULINK双馈风力发电机仿真模型的研究

在分析双馈式异步发电机(DFIG)交流励磁变速恒频发电运行原理的基础上,基于MATLAB/Simulink建立了含双馈风电机的电网模型,并分别对正常和故障情况下风机的运行情况进行仿真,验证了所建系统的正确性。     

PSS/E中的双馈风机模型

针对大型风电场接入电网带来的问题,采用PSS/E 32版本中的双馈式感应风力发电机(DFIG)模型进行了风电场特性及其并网的相关研究。首先对发电机-换流器模型(WT3G)、电气控制模型(WT3E)、风力机及传动轴系模型(WT3T)、桨距角控制模型(WT3P)以及保护模块的工作原理进行了详细分析,并针对WT3G的低压有功逻辑环节、WT3E无功通道中的无功控制和电压控制模块以及有功通道中的速度功率曲线、WT3P中桨距角控制的作用、WT3T中的气动力学模型进行了具体阐述,进而通过具有针对性的典型算例仿真,验证了双馈风机模型的特性和有效性。研究结果表明,闭环电压控制的参数输入对风机电压稳定性具有很大影响,此外PSS/E风机模型中不包含低电压穿越等保护模块,可通过自定义保护模块来满足电网技术规定的要求。     

变速恒频双馈风力发电机低电压穿越初探

变速恒频双馈风力发电机接入电网后,当电网发生故障(电网电压跌落时),需要风力发电系统保持与电网的连接,通过建模仿真证明变速恒频双馈风力发电机可以向电网发出无功功率,对电网电压跌落起到一定的补偿作用.     

基于Matlab的双馈风电机组的建模与仿真

在双馈发电机结构以及交流励磁变速工作原理基础上,通过双馈发电机矢量控制模型,基于Matlab/Simulink建立了含有风电机组的电网模型,并对风速波动和电网故障情况下的风机运行情况进行了详细分析,最后验证了所建模型的正确性。     

双馈风力发电机无速度传感器控制方法研究

建立了可用于控制算法研究的双馈风力发电机数学模型,在确定电网电压定向矢量控制策略的基础上,提出了采用基于转子电流的模型参考自适应方法进行电机转速观测的无速度传感器控制方法。在双馈风力发电系统模拟实验平台上对控制方法进行了实验验证,结果证明了无速度传感器定向矢量控制策略的有效性。     

双馈异步风力机BP神经网络空载并网控制

为减小双馈异步风力发电机组并网时对电网产生的冲击电流,降低电压误差,实现柔性并网,在双馈异步发电机数学模型的基础上,对基于定子磁链定向矢量控制的空载并网原理进行分析,利用BP神经网络对PID控制器的参数进行最优调节,建立BP神经网络PID空载并网控制策略;在Matlab/Simulink软件中建立双馈异步风力发电机BP神经网络PID空载并网的仿真模型.通过与普通PID空载并网控制仿真结果的比较表明,该控制策略的响应速度更快,对电网电压的跟踪能力更强,精度更高,是一种良好的并网控制策略.     

基于MWorks的双馈风力发电系统建模与仿真研究

以双馈风力发电机组为例,采用面向物理对象的建模方法,基于Modelica语言的仿真软件MWorks搭建了双馈风力发电系统的仿真模型,得到发电机功率、发电机转子转速、发电机电磁转矩、风力机转速、发电机输出电压和输出电流等重要参数曲线,为风力发电机的研究提供了模型基础。     

双馈感应风电机组模型在DDRTS中的实现

以双馈式感应风力发电机组（DFIG）为研究对象,在DDRTS中建立了DFIG的模型,包括风速模型、风机模型、发电机模型和控制系统模型。系统采用了桨距角控制和发电机转速控制策略,而发电机转速控制采用了dq同步旋转坐标系下的矢量控制。在动态风速下对DFIG模型的运行进行了仿真分析,结果表明了模型的正确性。     

电网扰动故障下双馈风电机组建模及模型验证

针对分析风电机组并网对系统稳定性影响,需要建立风力发电机的模型的问题,对电网扰动故障下双馈风电机组的模型进行研究,并且开展了模型有效性验证。首先,建立了用于电力系统仿真计算的包括电网扰动模型、双馈发电机模型、变流器模型、风轮模型、传动链模型、变桨模型、变速变桨控制模型等的双馈风电机组模型。然后以WD77-1500型双馈风电机组为例子,在Matlab/Simulink环境下,搭建出该机型的仿真模型,并研究双馈风电机组在电网扰动故障下的动态响应特性;最后,通过分析对比模型仿真结果和现场低电压穿越测试结果,验证了该模型的正确性和有效性。模型验证结果表明,所搭建的风电机组模型适用于后续的风电场建模和研究对电力系统稳定性的影响,具有重要的工程应用价值。     

风电并网相关问题综述

介绍了风电场、发电系统及变流器的一些基本模型,主要论述了并网的技术及对电网的影响。随着风电场装机容量的增大和双馈型变速风力机的应用,各种有效的控制技术成为研究的热点。     

基于LabVIEW的双馈风力发电机组在线谐波分析研究

针对双馈风力发电机组在并网运行时,其电力电子变流装置将向电网注入大量谐波电流的问题,将基于LabVIEW的在线谐波分析技术应用到双馈风力发电机组的谐波监测分析中。开展了针对双馈风力发电机组注入电网谐波的傅里叶分析和小波包分析,提出了将傅里叶变换与小波包变换联合使用的方法;在LabVIEW上搭建了仿真平台,对双馈风力发电机组可能存在的谐波进行了仿真分析试验。试验及研究结果表明,对于平稳信号与非平稳信号进行谐波分析时,将傅里叶变换与小波包变换联合使用,两者的效能得到明显的提高,优于单独使用傅里叶变换或小波包变换,且可更准确地获取基波和谐波的实时波形与频域特性,谐波定位更准确,为谐波补偿提供了更可靠、准确的信息。     

提高切出风速限功率运行对MW级风机的影响研究

针对提高风电机组切出风速增大发电量会造成机组载荷过大等问题,基于叶素理论、惯性定律等力学基本理论对机组各部件载荷进行了理论计算研究,提出了一种提高切出风速限功率运行的方法,以NWP和NTM风模型作为仿真条件,利用bladed载荷仿真软件,对某公司2 MW风电机组开展了提高切出风速限功率运行的仿真试验研究。研究结果表明,在机组设计载荷范围内,通过提高切出风速限功率运行的方法可以提高理论年发电量约0.76%,机组各部件等效疲劳载荷随功率的增加而增大,极限载荷随输出功率的变化呈不同变化趋势,其与理论分析基本一致。该研究结果为计算MW级风电机组包络载荷、设定切出风速提供了参考。     

直驱永磁同步风电机组不对称故障穿越的研究

在分析不对称电网电压条件下直驱永磁风力发电机组并网逆变器数学模型的基础上,提出了正负序双电流闭环控制策略,完成风力发电机组在电网发生不对称故障下的不脱网运行.在PSCAD/EMTDC环境下建立基于IGBT背靠背变频器的1.5 MW永磁直驱风力发电系统仿真模型,仿真结果证明该控制策略的可行性.     

液压型风力发电机组并网冲击抑制研究

以液压型风力发电机组为研究对象,针对其并网冲击问题,建立了风力发电机数学模型、定量泵-变量马达液压调速系统数学模型、同步发电机与励磁系统数学模型,推导了并网过程的冲击电流与冲击转矩数学模型。以数学模型为基础,提出了液压型风力发电机组并网冲击抑制方法,即通过发电机稳速控制、励磁电压控制和准同期监控相结合对机组并网冲击进行抑制。以30kV·A液压型风力发电机组实验台为仿真和实验基础,对机组并网冲击抑制展开研究。仿真和实验结果表明,所提出的并网冲击抑制方法对并网冲击转矩和冲击电流具有较好的控制效果,基本实现了机组柔性并网。     

风力机定量泵-并联变量马达主传动系统并网控制

提出了液压型风力发电机组定量泵-双并联变量马达主传动系统并网的控制方法,即当首台变量马达处于并网状态时采用恒压控制方法实现下一台变量马达启动时系统不失稳,并采用结构不变性原理对双并联变量马达速度耦合进行解耦,当下一台变量马达启动后采用转速控制方法实现并网同步转速控制;建立了系统并网控制的数学模型,并进行了仿真研究,得到了不同风速(定量泵转速)条件下系统采用压力与转速控制的并网过程中定量泵转速、变量马达斜盘摆角、变量马达转速、系统高压压力的响应特性,验证了定量泵-双并联变量马达系统并网控制方法的有效性,为拓展液压型风力发电机组在大型及超大型机型中的应用奠定了理论基础。     

并网型直驱式风电机组的仿真分析

分析永磁直驱风电机组的优点并建立各部分的数学模型,根据变流器的数学模型。提出变流器机侧和网侧的控制策略,能够实现风电机组有功功率和无功功率的独立控制,获得较好的电能质量;利用仿真软件MATLAB／SIMULINK建立永磁直驱风电机组的模型,仿真了机组在风速阶跃变化时的运行时情况,仿真结果验证了模型的正确性。     

液压型风力发电机组的转速和转矩解耦控制

以液压型风力发电机组为研究对象,输出高质量电能为研究目标,针对机组存在的转速和转矩解耦问题展开研究。建立定量泵-变量马达液压传动系统数学模型。从液压传动系统出发,探究影响机组电能输出质量的关键因素,分析该多输入-多输出系统存在的耦合问题,并采用前馈解耦补偿控制方法解耦。分析变量马达和比例节流阀对液压系统输出转速与转矩的控制规律,得到基于高电能质量控制的转速和转矩解耦控制器。以30kVA液压型风力发电机组半物理仿真实验台为基础,针对提出的控制方法展开研究。仿真和实验结果表明：液压型风力发电机组输出的转速和转矩实现了解耦控制,有效地实现了液压传动系统的稳速控制和传输功率波动的平滑控制。研究结果为液压型风力发电机组高质量电能输出控制和电网友好性能提高奠定了基础。     

小型水平轴可变偏心距风力机输出特性分析

由于机械强度和发电机容量等限制，当超过额定风速后小型风力机的输出功率值会不断增大，因此需要采取有效措施控制输出功率。设计了一种具有功率调节功能的水平轴可变偏心距风力机，并对单台1.5 kW可变偏心距风力机样机进行了流场数值模拟及风洞试验。研究结果表明：随着偏心距的增大风轮内外表面最大压力向一侧集中分布，风力机后方速度的亏损程度逐渐降低；当超过额定风速12 m/s后，风力机发生左右偏心可使输出功率值减小，当风速为15 m/s、偏心距为75 mm时，左右偏心所对应的最低输出功率分别为1 353 W和1 539 W，调控误差分别为9.8%和2.6%。上述结果充分验证了可变偏心距风力机功率控制的可行性，同时也为风力机电控系统的设计提供了理论及试验依据。