1.5MW双馈式变速恒频风电机组控制系统研究

变速恒频风电机组具有风能转换效率高、能吸收阵风能量、可以实现发电机和电力系统的柔性连接、“零冲击”并网、运行噪声小等优点,是国际上现代风力发电的主要发展方向之一。文章针对变速恒频风电机组的变速控制方式进行了研究,且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。并在对分析仿真结果的基础上,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,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,验证了变速控制方式的可行性与实用性。     

含变速恒频风电机组并网后的配电网无功优化

目前对广泛采用的变速恒频风电机组并网后的配电网无功优化问题还少见有研究。分析了变速恒频风电机组有功功率特性,建立了含变速恒频风电机组的配电网无功优化模型,并分析了风速变化对风电机组输出有功功率的影响。采用二进制粒子群优化算法对配电网中有载调压变压器和并联电容器组等无功控制变量进行优化,通过算例分析验证了该方法的有效性。     

大型变速恒频风力发电机组建模与仿真

建立了包含风速、风力机和风力机机械控制部分、双馈发电机、变频器及发电机电气控制部分的变速恒频风力发电机组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风电机组数字仿真工具。并以渐变风和随机风为例，对由10台单机容量为1500kW变速恒频风电机组组成的风电场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模型的正确性。     

变速恒频风力发电机组建模与仿真

建立了包含风力机、双馈发电机及发电机电气控制部分的变速恒频风力发电机组的整体动态数学模型；以该数学模型为基础应用MATLAB软件搭建了用于研究变速恒频风电机组和固定转速风电机组并网特性的数字仿真工具。并以风速发生阶跃变化及风速发生不规则扰动为例，仿真比较了具有相同参数的变速和固定转速的风电机组相应物理量的响应特性。仿真结果表明了所建模型的正确性及变速恒频双馈电机具有良好的动态特性。     

联网风电机组风速-功率特性曲线的研究

介绍了变速恒频风力发电机的基本运行机理及其PSASP/UPI仿真模型的开发原理。采用统计学方法分析了风电场中风电机组的实测运行数据,并在此基础上重新建立了适用于联网风电机组仿真模型的风速–功率特性曲线。仿真结果表明,该曲线更接近于风电机组的实际运行情况,在变速恒频风力发电机的仿真模型中,采用上述曲线能显著提高仿真的精确性。     

基于PSCAD的变速恒频风力发电机组动态模型构建及应用分析

为了实现对风力发电机组状态的动态化监测,提高风电机组整体运行的安全性与高效性,基于PSCAD技术提出了一种变速恒频风力发电机组动态模型的构建方法与应用策略。根据变速恒频风力发电机组的基础构成,分析变速恒频风力发电机组的运行特征,引入PSCAD技术,构建变速恒频风力发电机组的机侧变流器、风力机组控制系统的动态模型。结果显示,对于随机的1组变速恒频风力发电机历史运行数据,在电机转速不断变化的条件下,构建模型输出的发电机定子电压波形与电网电压A相的波形基本一致,保证了定子输出频率不变,符合变速恒频的核心特征,具有可行性与精准性,为风力发电机组的综合调控奠定了可靠的基础。     

六相电励磁同步风力发电机组的稳态模型

六相电励磁同步风力发电机(SP-EESWG)是一种特殊的变速恒频风电机组。以风电机组各部分的数学模型为基础,详细考虑风力机的风能利用特性、整流-逆变电路的稳态特性,以及机组所采用的最大风能跟踪控制、直流电容电压控制和并网逆变器控制对稳态特性的影响,建立了SP-EESWG的稳态模型,并将其应用于含SP-EESWG电网的潮流计算。最后,以单机无穷大系统和IEEE 14节点系统两个算例验证了所提模型的正确性和有效性。仿真结果表明,不同风速情况下,现有文献广泛采用的风电机组简化潮流模型与该模型的计算结果均有不同程度的误差。其中,一阶和二阶简化模型的误差较大,不宜用于SP-EESWG的稳态特性分析;当风速处于额定风速附近时,三阶简化模型与该模型的误差可以忽略。     

基于Matlab的变速恒频双馈风力发电场最大安装容量的确定

以变速恒频风电机组为主要研究对象,建立了双馈发电机的数学模型;介绍了风电场最大安装容量的计算方法。利用Matlab/Simulink建立了风电仿真系统的模型,论述了仿真的方法和过程;以IEEE-9节点系统为例,把风电场加入该系统,针对风电仿真系统模型,从静态和动态两方面综合进行考虑,计算并确定了其风电机组的最大安装容量。     

交流励磁变速恒频风电系统运行研究

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载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.     

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。     

面向新型电力系统的双馈风力发电机并网控制策略研究

双馈感应风力发电机是一种具有三相励磁绕组结构的异步电机,其运行具有变速恒频的特点,因而在新型电力系统中的风力发电领域有着重要的应用价值。利用Park变换,构建了dq坐标系下的数学模型,实现了电机的有功、无功功率的解耦控制。并且利用电压定向矢量控制的方法,实现双馈感应风力发电机的变速恒频运行。之后搭建一套完整的双馈感应风力发电机及其控制系统的模型,并对所提控制策略的效果进行了验证。仿真结果表明,该控制策略对功率指令值具有良好的跟踪效果,并可以在变化的风速下实现稳定的变速恒频运行。     

变速恒频双馈发电独立电源的励磁控制策略

根据变速恒频双馈发电独立电源的运行情况,提出了一种采用定子磁场定向的交流励磁变速恒频双馈发电机模型及控制策略,分析了电机运行的稳态和动态性能.仿真结果表明,采用矢量定向控制,发电机与原动机之间可以完全解耦,发电机定子电压、定子电流的频率、相位与转子的实际转速和瞬时位置无关.     

变速恒频风电机组运行控制

在PSCAD/EMTDC下建立了双馈型感应变速风电机组动态模型,基于该模型提出一种风电机组功率控制策略,并分析了机组约束条件对控制策略的影响。该策略实现了无风速测量下的最大风能追踪,并可以对风机捕获的功率进行控制,使风电机组在风力限制范围内承担系统功率调节任务。对一台2 MW双馈型感应变速风电机组进行了仿真,仿真结果表明控制方案在风速波动条件下能够准确、有效地对风电机组最大风能追踪,并能对有功、无功功率按计划进行独立调节。     

基于异步电机的风力机模拟实验平台的研究

提出了一种风力发电系统研究和实验平台的设计方案,利用逆变器控制的异步电动机模拟风力机特性,驱动风力发电机运行.首先分析了风力机的功率和转矩特性,讨论了风力机的转矩模拟方案.通过给定风速和实测转速,按照风力机特性可计算出应输出的转矩.控制异步电机输出同样的转矩,便可实现风力机的模拟.异步电机采用了带有前馈解耦的间接磁场定向矢量控制,其dq轴电流可分别对磁链和转矩进行控制,其转矩响应可满足控制要求.在变风速和变转速两种典型运行条件下的实验结果表明,异步电机可以准确的对风力机特性进行模拟.该平台可方便地用于实验室条件下的风力发电系统研究.     

变速恒频双馈风电机组最大风能捕获非线性控制策略

针对变速恒频双馈风电机组,讨论了基于空气动力转矩和风速估计的最大风能捕获问题.在分析了风力机特性和双馈感应发电机基本电磁关系的基础上,建立了变速恒频双馈风电机组非线性数学模型,并运用反馈线性化理论设计了非线性控制器.该控制器具有2个输出变量,即发电机转子侧d轴和q轴电压分量.q轴电压分量用于强迫风力机运行于最优转速,实...     

变速恒频风力发电系统的并网控制分析

通过对风力机的风功率特性分析,阐明了为最大限度地利用风能风力发电系统的主流控制方式是变速恒频的控制方式,对交流整流子、电磁滑差联接、转差频率励磁、磁场调制、交—直—交变换、双绕组双速异步、高滑差异步以及开关磁阻等几种常见的变速恒频风力发电系统的并网控制进行了介绍及对比分析,并着重分析了变速恒频双馈发电机风力发电系统的并网控制。     

变速恒频双馈风电机组恒功率非线性控制

为了有效减少变速恒频双馈风电机组额定风速以上时的功率和转速波动,提出了一种同时考虑桨距角和双馈感应发电机转子励磁电压调节的新型恒功率控制策略。在分析风力机特性和双馈感应发电机基本电磁关系的基础上,建立了变速恒频双馈风电机组的非线性数学模型,并利用反馈线性化理论设计了非线性控制器。仿真结果表明,所提出的控制策略与现存的仅...     

双馈型变速恒频风力发电机矢量控制模型的研究

从当前风力发电系统中使用恒速恒频存在的问题出发，提出了把双馈型变速恒频发电机应用于风力发电中，并且使用定子磁场定向的矢量控制方法研究双馈型风力发电机，建立了变速恒频风力发电系统的矢量控制数学模型，分析了风力发电机运行时的动态性能。结果表明风力发电机系统实行矢量控制后，发电机和原动机之间可以完全解耦，发电机定子电压的频率、相位与风速的大小无关，从而减少了对电网的冲击。     

双馈电机转子交流励磁矢量控制电压波形分析

以矢量控制作为转子交流励磁控制方法，建立了双馈电机在变速恒压、恒频发电机运行时的数学模型和仿真模型。对启动和较大转速扰动时的动态过程进行了计算机仿真，得出了转速变化时转子交流励磁电压和定子输出电压的动态波形。结果表明，双馈电机采用转子交流励磁的矢量控制后，具有良好的动态特性，但又存在值得注意的问题。为励磁变频器的设计和控制提供了有意义的依据，对风力机的选用也十分有用。