兆瓦级变速恒频风电机组变速控制策略的研究

针对变速恒频风电机组的变速控制策略进行了研究,并以兆瓦级变速恒频风电机组为模型,对几种变速控制策略进行了仿真.在对仿真结果进行了讨论分析的基础上,结合大型变速恒频风电机组的整机特点和控制方法的可行性,该文采用了功率闭环的变速控制策略;最后在自主研发的1.5MW变速恒频风电机组控制系统及变流器样机上对变速运行的功率控制策略进行了大量实验和长期的现场试运行,验证了所提出的变速控制策略的可行性与实用性.     

基于PSCAD的并网型风机建模及仿真

建立了包含风速模型、风力机模型、发电机模型和控制系统模型的风力发电机组的整体动态数学模型;应用PSCAD软件,以建立的数学模型为基础搭建了变速恒频风电机组仿真算例;并以短路故障和渐变风干扰为例,对由一台单机容量为2 MW变速恒频风电机组并网后的运行特性进行了仿真研究.仿真结果表明了变速恒频风电机组良好的运行特性及影响该机型风机稳定的因素.     

兆瓦级变速恒频风力发电系统控制策略研究

在剖析双馈异步发电机工作原理的基础上建立了其两相同步旋转d-q坐标系下的数学模型,采用定子磁链定向矢量控制策略对变速恒频双馈风力发电系统输出有功、无功功率实现了解耦控制,设计了双馈异步发电机转子侧变换器的双闭环控制系统。以联合动力公司UP77/1500 IIA LT1.5 MW变速恒频双馈风力发电机组为研究对象,在MATLAB/Simulink平台下对系统进行了仿真试验。结果表明,在该控制策略下兆瓦级风电机组具有良好的运行特性。     

三种风力发电机组的建模与仿真

建立了包括异步感应式发电机、双馈感应式发电机和永磁同步发电机在内的3种不同的风电机组数学模型,针对不同的机组类型提出了相应的风力机模型和变频器控制策略.以建立的数学模型为基础确立了接入无穷大系统的风电场模型.模拟风力机风速变化情况,对各个风机模型在风速扰动下的响应特性进行了仿真分析研究,并将仿真波形进行了简单的比较.结果验证了所建模型的正确性,并且表明变速恒频发电机组与异步发电机比较而言具有更好的动态特性.     

基于转子储能的全功率变速水电机组低电压穿越控制策略研究

全功率变速水力发电机组是水力发电机组变速运行主要方式之一,能更快速度响应电网功率变化需求,对间歇性与随机性强的新能源消纳具有重要意义,其机组的低电压穿越能力是保障机组稳定并网运行的关键。提出了一种基于机组转子储能的低电压穿越控制策略,充分利用水力发电机组转子储能能力强和机组输入功率可以调节的特点,采用转子储能和调速器调节吸收控制电网电压跌落期间的机组不平衡能量,并根据电网电压跌落幅值通过网侧变流器向电网提供无功电流支撑。建立了系统各部件的数学模型,通过仿真比对了提出的控制策略与传统的策略,仿真结果表明提出的控制策略能有效抑制直流母线过电压,并向电网提供无功电流支撑,提高了全功率变速水力发电机组的低电压穿越能力。     

变速恒频无刷双馈风力发电机的建模与仿真

建立了包括风速、风力机和风力机机械控制部分、变速恒频无刷双馈风力发电机的整体动态数学模型：应用MATLAB软件中的SIMULINK环境,以建立的数学模型为基础搭建了变速恒频无刷双馈风电机组仿真模型。以渐进风和随机风为例．对仿真模型进行分析。仿真结果表明了变速恒频尤刷双馈风力发电机良好的运行特性及模型的正确性,并为无刷双馈电机在风力发电系统的进一步应用研究提供了可靠的理论依据。     

含变速恒频风电场的电网频率协调控制策略

为了深入挖掘变速风电机组的调频潜力,提出变速恒频风电机组以改进的超速与变桨协调控制为基础,并配合常规机组进行调频控制的协调控制策略。通过超速与变桨协调控制,变速恒频风电机组减载运行使风电场留有一定的备用功率,可以保证电网在负荷波动时的功率平衡和频率稳定。仿真分析表明,协调控制策略可以有效地发挥风电机组的有功发出能力,并提升电网的频率稳定性。     

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。     

风电机组变速与变桨距控制过程中的动力学问题研究

讨论了额定风速以下的变速运行控制和额定风速以上的变桨距控制以及变速与变桨距两种控制策略的相互耦合关系;分析了风电机组主要部件包括叶轮、传动系统、塔架的各阶振动模态以及它们之间的相互影响力;提出了转矩控制对传动系统扭转振动和变桨距控制对塔架前后振动的影响力及控制方案;应用BLADED和MAT- LAB软件对主要控制环节进行设计及参数调整,并对机组的控制效果进行仿真。结果表明,所采用的控制策略和控制算法能够满足控制要求,并能有效地解决动力学问题。     

新型无刷双馈变速恒频风力发电系统的建模与数字仿真

无刷双馈变速恒频风力发电系统具有可靠性高和能够最大限度地实现风电能量转换等一系列优点。介 绍了无刷双馈风力发电机及其变速恒频风电系统的组成,建立了基于Simulink技术的发电机仿真模型,研究了该 种发电机的变速恒频控制技术。仿真研究初步验证了发电机模型与控制策略的正确性。     

基于MATLAB的并网风电场动态仿真

以并网型风电场为研究对象,建立了异步风力发电系统的动态数学模型,包括风速、风力机、异步发电机以及补偿电容器4部分,其中异步发电机采用三阶模型.利用MATLAB/Simulink建立了仿真系统模型,详细论述了仿真的方法和过程,并对风电场接入电力系统进行了动态稳定分析,验证了采用S函数和Simulink相结合的方法可以有效进行电力系统的分析与计算.同时对如何提高风电系统短路故障后的动态稳定性进行了研究,提出了采用x/r较小的联络线或适当提高电容器的补偿量都有助于提高短路故障后风电系统稳定性的改善措施.     

Turbine, generator, system modeling and impact ofvariable-frequency ripple currents on torsional stressing of generatorsin Poland and Sweden: Lithuania/Poland and Sweden/Poland HVDC links

This paper analyzes rectifier ripple current superimposed on the direct current of a 600 MW asynchronous bipolar link between Lithuania and Poland and a 600 MW asynchronous monopolar link between Poland and Sweden in evaluating possible torsional vibrations in steam turbine-generator-exciter shafts. The studies are performed for machines in Northeastern Poland and in Southern Sweden close to the inverter station which are most at risk. Analyses are performed for the generators in Poland for the Lithuania/Poland link and for the generators in Sweden for the Poland/Sweden link. The paper examines system scaling factors for the Lithuania/Poland Link. It then examines AC system scaling factors and generator scaling factors for modulation product harmonic currents impressed on generators connected to the Swedish Grid Network by the inverter. Amplitude of shaft torsional torque due to resonant excitation imposed by the link on the generators in Sweden is evaluated for different scenarios of system and generator load. First, theory which relates magnitude of harmonic AC current injected into the AC system by the inverter is summarized. Dispersion of the injected harmonic AC current to proportion the current to individual generators is then reviewed, considering impedance of the generators, loads, and other system elements. Significance of simple and detailed shaft train models of machine shafts as well as approximate (Id, Iq) and detailed (2d, 3q) generator damper models on resonant torques is reviewed. Then, effects of both power factor and generator load on generator scaling factors is illustrated     

Investigation of torsional instability, bifurcation, and chaos of agenerator set

In this paper, the nonlinear phenomenon known as Hopf bifurcation, chaos and asynchronous operation of a simple power system are explored. Firstly, taking into account the nonlinearity of the generator shaft and the interaction of mechanics and electrics in the generator sets, the authors obtain a transient model by combining Park equations and mechanics equations. Then the Hopf bifurcation, period-doubling bifurcation and chaos caused by too large a line resistance are investigated with nonlinear mode and Floquet theory. The bifurcation figure of the system is also given. Further study shows that the chaos attractor breaks up into asynchronous operation when the resistance becomes larger. This way of loss-of-stability is different from that caused by loss-of-excitation     

含风电场的电力系统潮流算法的改进

为了更好地计算含风电场的电力系统潮流,建立了异步风力发电机的稳态等值简化模型,并对原有电力系统潮流算法进行了改进。改进的算法在雅可比矩阵中引入了异步风力机滑差修正量,修正雅可比矩阵中对应风力发电机节点的元素,并运用MATALB编程实现含有风电场的电力系统潮流计算。将改进后的算法应用于接有风电场的4机11节点测试系统的潮流计算,结果和已有的两种典型潮流计算方法接近,表明改进后的潮流算法有效合理。     

基于串联动态制动电阻的异步风电机组暂态稳定性研究

以并网笼型异步风电机组为例,分析了利用串联动态制动电阻提高并网异步风电机组在电网故障下暂态稳定性的作用机理以及效果.建立了并网异步风电机组的数学模型,基于Matlab/Simulink仿真平台,对比分析了采用串联动态制动电阻、并联动态制动电阻以及无功补偿装置的作用效果.仿真结果表明,采用串联动态制动电阻可以有效改善并网异步风力发电机组的暂态稳定性;同时,采用串联动态制动电阻和无功补偿装置,可显著提高机组的暂态稳定性,减少对无功补偿的需求,降低风电场的运行成本.     

双馈感应风力发电机的负电阻效应研究

为评估双馈风电场经串补送出系统的振荡风险,该文重点对双馈风力发电机的负电阻效应进行研究.首先,结合双馈风力发电机常用的控制结构,通过分析其扰动响应特性建立端口导纳模型.在此基础上,通过等效电路分析建立异步发电机转子回路的等效阻抗模型.进一步地,对转子回路的负电阻特性进行研究,并定义2个特征指标来定性评估系统的振荡风险....     

转子电流混合控制的并网型绕线式异步风力发电机系统

在分析绕线式异步风力发电机系统转子变流器组成特点的基础上,提出一种新型转子电流混合控制的电路拓扑结构及其控制策略。分析了其中双馈运行和斩波调阻运行两种控制方式之间的切换过程和实现连续过渡的控制规律,并对该风力发电系统进行了动态仿真研究。结果表明,该控制方法兼备双馈控制法和斩波调阻法的一些优点,显著降低了转子变流器的硬件成本,实现了两种控制方式之间的连续过渡,可以满足变速恒频风力发电机系统的要求。     

Modeling and control of a permanent magnet synchronous generator dedicated to standalone wind energy conversion system

The interest for the use of renewable energies has increased, because of the increasing concerns of the environmental problems. Among renewable energies, wind energy is now widely used. Wind turbines based on an asynchronous generator with a wound rotor present the inconvenience of requiring a system of rings and brooms and a multiplier, inferring significant costs of maintenance. To limit these inconveniences, certain manufacturers developed wind turbines based on synchronous machines with large number of pairs of poles coupled directly with the turbine, avoiding using the multiplier. If the generator is equipped with permanent magnets, the system of rings and brooms is eliminated. The control of the permanent magnet synchronous generator (PMSG) can be affected with the implementation of various techniques of control. This paper presented a new approach mainly based on the control strategy of power production system based on the PMSG. In fact, a mathematical model that simulates the Matlab chain was established with the introduction of control techniques, such as direct control of the torque (DTC) to control the load side converter (LSC), the control of the speed of the turbine and the DC-bus voltage ensured by PI regulators. To show the performance of the correctors used, some simulation results of the system were presented and analyzed.     

并网异步风力发电机组模型及参数对其暂态稳定性的影响

建立了笼型异步发电机考虑定子电磁暂态的详细模型、忽略定子电磁暂态的简化模型、同时忽略定转子电磁暂态的稳态模型以及一个和两个质量块的风力机轴系模型.针对上述不同组合的5个风力发电机组模型,利用Matlab/Simulink对发电机端部发生三相短路故障情况下的机组暂态行为进行了仿真比较,并通过时域仿真求取了风力机组不同模型下机组故障临界切除时问.结果表明,采用不同风力机组模型对机组暂态稳定性分析结果有很大影响,发电机简化模型和两个质量块的风力机轴系模型较为合适.最后,以提出的合适模型为例,详细研究了风力机模型参数对机组暂态稳定性的影响.     

变速恒频风力发电系统及其控制技术研究

为了最大限度地利用风能,风力发电系统应采用变速恒频控制策略。分析了鼠笼异步发电系统、双馈发电系统、无刷双馈发电等变速恒频风力发电系统的原理、性能及特点,通过对比各种风力发电机和各种控制方法的优缺点,对未来风力发电机和风力发电控制技术的发展趋势做了展望: 风力发电机大型化;采用变桨距和变速恒频技术;风力发电机采用直接驱动;采用智能化控制等。