海上风力发电机组载荷控制方法研究

根据海上风力发电机组的运行特点,分析了海上风电机组的载荷来源及其特殊性,通过仿真探讨了空气动力载荷、海波载荷等对海上风电机组的影响,随机的非线性风载荷和波浪载荷等都将给海上风机安全控制提出较大挑战,本文针对性地提出了主动空转控制、塔架加阻控制、抗台风控制等降低海上风电机组运行载荷的控制方法,仿真结果表明上述载荷控制策略有效的降低了海上风力发电机组的载荷。     

大型海上风力发电机组的载荷分析及载荷优化控制方法

海上风电具有风能资源丰富、发电利用小时数高、不占用土地、对生态环境影响小和适宜大规模开发等优点,同时,海上风电面临浮冰、台风、烟雾等复杂的自然条件,对海上风电机组技术要求更高,海上风电场建设难度更大、成本更高,风、波浪、潮汐和潮流等自然因素将影响风力机的动力学特性。本文分析了海上风力发电机组的载荷来源及其特性,以三叶片水平轴大型海上风力发电机组为研究对象,利用GH-BLADED仿真软件对其进行全耦合仿真,采用了分段停机控制、软切出、塔架加阻等控制方法降低海上风电机组运行载荷,结果表明以上控制方法有效降低了机组载荷。     

5 MW双馈风电机组低电压穿越的仿真分析

针对海上风力发电机组安全可靠运行要求的发展趋势,本文在阐述双馈风电机组控制原理的基础上,建立了双馈发电机及其变流器的控制模型。其次,在分析电力系统对并网风电机组低电压穿越原理基础上,比较分析了双馈风电机组低电压穿越的各种控制技术方案。最后,结合海上用5.0 MW双馈风力发电机组电气参数,对2种典型低电压穿越的转子电路保护措施进行了仿真比较。分析结果表明,采用二极管整流桥加IGBT和保护电阻构成斩波器的措施具有较好的暂态控制效果。     

变速风力发电机组的变桨控制及载荷优化

针对额定风速以上,如何抑制变速风力发电机组因反馈信号滞后引起的输出功率波动以及机组载荷等控制技术问题进行研究。在研究了传统变桨控制的基础上,提出基于风扰动的前馈补偿控制与传统PID反馈信号相结合的变桨控制策略。通过MATLAB环境下进行仿真研究,结果表明:桨控制策略能够快速使风力机的输出转矩保持在额定转矩附近,减小风机转速波动以及风电机组传动链扭振,从而降低风电机组承受的气动载荷使得系统运行更加平稳。     

双馈风电机组的功率控制技术研究

我国风力发电发展迅速,风电场的装机容量不断增大。由于风力发电机组输出功率具有波动性、间歇性等特点,大规模风电接入对电力系统的安全运行造成严重影响,制约了我国风电事业的持续发展。因此,对风力发电机组的有功功率和无功功率控制技术进行研究,使风力发电机组能够参与系统功率的调整具有重要意义。本文首先建立了变速恒频双馈风力发电机组的数学模型,并对双馈风力发电机组的有功和无功调控能力进行了分析。然后,本文提出了实现双馈风力发电机组的有功和无功控制的方法。最后,本文利用PSCAD/EMTDC仿真平台建立了双馈风力发电机组的仿真模型,并通过仿真验证了本文所提风电机组功率控制方法的可行性。     

漂浮特性对风力发电机塔基载荷性能的影响

为研究漂浮特性对风力发电机塔基载荷性能的影响,使用仿真技术进行分析.将漂浮平台和波浪载荷考虑到已建好的风力发电机组模型中,形成漂浮式风力发电机组分析模型.以NREL 5 MW数据为基础,利用FAST软件对漂浮式和基础固定式风电机组涉及的各典型工况进行载荷性能仿真,并将2种风电机组的仿真结果进行对比.研究结果表明：漂浮特性对风电机组塔基载荷的波动及极限载荷的影响显著,通过对比2种风电机组各典型工况下的仿真结果,得出漂浮式风电机组塔基极限载荷相比基础固定式机组结果呈现规律分布,并对规律分布的原因作出了分析.     

双馈风电机组减载运行的协调控制研究

为了使收益和风能利用率最大化,双馈风电机组通常运行于最大功率点追踪模式下,但这样对并网系统来说风力发电机组此时无备用调节容量。在分析双馈风电机组有功功率控制方法的基础上,提出一种通过协调控制风力发电机转子转速和桨距角的策略,来实现双馈风电机组的减载运行,从而获得风力发电机组应有的可调容量。最后通过PSCAD软件建立仿真模型,验证该控制策略的正确性和可行性。     

VSCF双馈风电机组并网控制的研究

新疆地区地广人稀,风力资源丰富。近几年风力发电技术越来越成熟,在新疆建立大型风力发电厂是一个利国惠民的好项目。单独的风力发电机组的稳定性、可靠性、安全性都比较低。鉴于VSCF双馈风力发电机组具有柔性连接等特点,可考虑在新疆采用VSCF双馈风电机组并网运行。基于双馈感应发电机在国内外的发展状况,研究了VSCF双馈风力发电机组的原理、数学模型等内容,分析了风电机组并网的分段分层控制方法,同时,利用Matlab仿真平台进行了相应的仿真,验证了该分段分层方法的可行性和有效性。     

基于LQG的独立变桨控制技术对风电机组气动载荷影响研究

基于多体动力学理论建立风力发电机组动力学模型,针对风轮载荷分布不均问题,在传统变桨距控制策略的基础上,提出基于线性二次高斯算法(LQG)的独立变桨距控制策略,并在Matlab/Simulink中构建控制模型,实现风力机系统的联合仿真,对提出的控制策略与传统的变桨控制策略进行仿真比较。研究结果表明:文中提出的独立变桨控制技术不仅可以实现功率控制,而且有效地降低了风电机组关键部件的疲劳载荷。在载荷优化方面比传统PI控制器效果更明显,更适合大型风电机组变桨距控制。     

风力发电机组暂态仿真模型

随着大规模风电接入电网,分析风电对电网的影响越来越重要.电力系统暂态仿真是开展风电并网研究的一种重要手段,而建立准确、有效的风力发电机组暂态模型则是仿真工作的基础.文中简要回顾了恒速恒频机组、双馈机组和直驱机组的基本结构,整理和总结了风力发电机组中风轮、传动链、发电机、电力电子变频器以及控制和保护系统等重要环节的暂态仿真模型,并讨论了相关模型在风电并网问题研究中的应用方式,进而展望了风力发电机组模型研究工作的发展方向.     

海上风电机组故障容错运行研究现状分析

海上风电场可及性差,运行条件恶劣。风电机组故障率高,故障修复时间长且维护困难,一旦故障停运,经济损失巨大。统计并对比分析海上风电机组和陆上风电机组的历史运行数据,归纳海上风电机组关键部件的故障特点,分析风力发电机组常见的电气类故障及其对系统的影响。分别从软件容错、硬件容错两个方面总结现有海上风电机组容错运行的研究现状,归纳目前海上风电机组的容错方案,分析现有容错方案的应用可行性。进一步指出现阶段海上风电机组故障容错存在的主要问题,并对将来的研究热点进行了展望。     

风机独立变桨减载模型预测控制研究

针对风力发电机组在额定风速以上运行时承受的不平衡载荷波动问题,提出了一种基于状态空间模型的独立变桨模型预测控制策略。首先基于风机仿真软件FAST对风电机组非线性系统线性化;然后将建立的线性时不变(LTI)模型与非线性风机系统对比验证预测模型的拟合度;最后建立FAST-MATLAB联合仿真的NREL5MW风机模型,在湍流风模式下进行仿真。所提出的控制策略与传统PI控制策略相比,在稳定功率的前提下有效地减少了不平衡载荷,提高了风电机组运行稳定性。     

海上双馈电机开路故障容错性能评估

海上风电机组面临故障率高、停运损失大等问题,迫切需要及早发现运行故障、及时提供容错机制。构建基于西蒙决策理论的双馈风力发电机开路故障容错设计方案,选取电能质量和风力发电机组可靠性作为典型评估指标。结合双馈风力发电机组机侧变流器单相开路故障容错案例,给出量化的容错性能指标。结果表明及时有效的故障容错机制能够提高海上风电场的可用率,避免故障恶化,降低故障带来的经济损失。     

华锐风电:展望海上风电前景

在颇具前景的海上风电领域,华锐风电再次一马当先.近日,其出产了我国第一台自主研发、拥有完全自主知识产权的6MWSL6000系列风力发电机组,并在201 1上海国际海上风电及风电产业链大会暨展览会上,进行了该机组和上海东海大桥海上风电场项目并网运行现状等最新成果展示.     

江苏启建风力发电重点实验室

江苏在新能源领域重点布局的风力发电技术省级企业重点实验室在国电联合动力技术(连云港)有限公司正式启动建设。该实验室将重点围绕风力发电机组整机设计及仿真系统、防盐雾正压空气循环系统设计、海上风况和波浪载荷下风电机组动力学等开展科学技术前沿研究和原创性产业技     

风力发电机组状态监测与智能故障诊断系统的设计与实现

风力发电机组状态监测和故障诊断技术,可以有效降低机组的运行维护成本,保证机组的安全稳定运行。阐述了风力发电机组的基本构成。在介绍风电机组常见故障的基础上,分析了机组中的主要部件齿轮箱和发电机的故障。针对齿轮箱和发电机的故障提出了一种智能诊断的新方法,并以此设计开发了风力发电机组状态监测与智能故障诊断系统,详细介绍了该系统的原理、结构及功能。     

风机并网与解裂对电力系统的影响及应对策略

并网型风力发电机组由于受其固有功率特性的影响,启停时会对电力系统产生较大的冲击电流,引起系统电压跌落,影响系统功率平衡。以异步风力发电机组为例,在常规研究的基础上,提出在风力发电机组出口端加延迟控制器,构建风力发电机组并网模型,分析风电机组并网与解列对电力系统的影响,合理安排各台机组的最佳并网时间,避免多台风力发电机组同时并网,减小风电启动对电力系统安全运行的影响。选取中型规模风电场为例,构建内部接线图及并网模型,并仿真验证。该研究成果对风电并网运行具有一定的工程借鉴意义。     

变速风力发电机组调频控制策略研究

根据变速风力发电机组的运行特点,提出一种调频备用功率控制策略。在正常情况下,调整机组最优功率-转速曲线,使机组运行在次优功率捕获曲线上,减少一部分有功输出,留作调频备用功率;当系统频率变化时,通过调节桨距角和机组有功功率参考值,改变风电机组有功输出,参与系统频率调整。通过一个具体仿真算例分析了风电机组增加惯性响应控制、一次调频控制与备用功率控制等多种控制环节对系统频率的调节作用,并研究了当频率突变时有无AGC控制对风电机组调节特性的影响。     

虚拟惯量控制方式下永磁风力发电机组轴系扭振机理分析

基于风电并网系统的状态空间平均模型,分析传统比例微分(PD)虚拟惯量控制方式下兆瓦级直驱永磁风力发电机组(D-PMSG)的轴系扭振机理及其影响因素,提出一种改进型PD虚拟惯量控制方法,以抑制D-PMSG轴系低频扭振。分析表明,传统PD虚拟惯量控制的引入,会降低DPMSG轴系的阻尼比,影响机组的稳定运行;降低PD虚拟惯量控制的微分系数的模值可以提高风电机组轴系的阻尼比,却会降低风电机组的频率响应能力。所提出的改进型PD虚拟惯量控制方法,通过引入永磁发电机组转速补偿项,从而提高系统阻尼比。该方法能在保证风电机组的频率响应能力的同时,有效抑制虚拟惯量控制引起的轴系低频扭振,提高系统的稳定性。仿真实验验证了理论分析和改进型PD虚拟惯量控制方法的有效性。     

双馈式变速变桨风电机组的桨距控制

针对大型双馈式变速变桨(variable-speedandvariable-pitch,VSVP)风力发电机组在额定风速以上如何维持输出电功率稳定和降低塔架振动等问题,对其控制技术进行研究。在研究传统变桨距控制策略的基础上,提出非线性转矩的统一变桨距控制策略。针对风电机组的塔架前后和侧向振动,提出基于加速度反馈的桨距和转矩阻尼滤波控制方式。以2 MW变速变桨风力发电机组为验证对象,基于Bladed软件平台对该控制策略与传统的变桨距控制策略进行仿真比较。结果表明:所提出的控制策略能够稳定电功率输出,降低塔架振动和载荷。