基于风剪效应的独立变桨控制对漂浮式风力发电机性能的影响

随着风力发电机塔架高度以及叶片尺寸的增大,风剪效应对风力发电机性能的影响越来越显著,为此提出了基于风剪效应的独立变桨控制策略。分析了漂浮式风力发电机支撑结构的动力学模型,结合针对陆上风力发电机提出的基于风剪效应的独立变桨控制策略,并使用线性二次型调节技术（linear quadratic regulator, LQR）分别对3种漂浮式风力发电机的独立变桨控制器进行了设计,在Matlab/Simulink软件中搭建仿真模型并与Fast软件进行联合仿真。仿真结果表明：所采用的独立变桨控制策略对3种形式的风力发电机的功率、纵摇运动影响并不相同。独立变桨控制策略可以明显降低单柱式风力发电机的功率波动,但对张力腿式和驳船式风力发电机来说效果不明显甚至变得更差;而对于漂浮式风力发电机的纵摇运动来说,独立变桨和统一变桨控制策略对单柱式和张力腿式风力发电机的影响差别不明显,而对驳船式风力发电机来说,独立变桨控制策略使其纵摇角度变得更大。     

双馈式风力发电机与VQC的电压无功协调控制方法研究

在对双馈式风力发电机网侧交流器有功无功解耦控制与变电站电压无功综合控制装置VQC工作原理及控制策略掌握的基础上,以含双馈式风力发电机的并网风电场为主要研究对象,提出一种基于十三区图控制策略的双馈式风力发电机与VQC协调控制方法,并且通过仿真软件搭建双馈式风力发电机与VQC协调控制系统的仿真模型验证了该控制策略的有效性和可行性.     

直驱风电机组建模与仿真

针对研究对象直驱式永磁同步风力发电机进行了d-q坐标系下数学模型分析,主要包括风力机、永磁同步发电机、变流器数学模型的分析.从最大功率点跟踪原理出发,提出了风力机组网侧控制策略和发电机侧控制策略.在仿真软件MATLAB/Simulink下搭建了直驱风力发电机组的仿真模型;在正常和故障状态下对其进行仿真研究,并验证了控制策略的合理性和正确性.     

风力发电系统的暂态仿真模型研究

详细归纳了不同类型风力发电系统的暂态仿真模型,研究了包括空气动力系统、风机轴系系统、桨距控制系统和变频器在内的动态仿真模型,以双馈风力发电机为例,研究了变桨距恒频/变速风力发电系统的控制系统模型。最后,在电力系统分析软件DigSILENT PowerFactory上分别对异步风力发电机、双馈风力发电机和全换相同步风力发电机进行建模,模拟变风速条件下不同类型风力发电机的动态特性。仿真结果进一步验证了所研究模型的正确性。     

变速恒频双馈风力发电机并网控制

分析了双馈风力发电机的结构和运行特性,建立了空载并网数学模型;采用电网电压定向技术,研究了双馈电机空载并网控制策略;考虑发电机定子电压和电网电压相角差的随机性,提出了两种消除相角差的方案。用MATLAB/SIMULINK软件建立了双馈风力发电系统模型,仿真其并网过程。     

基于Bond Graph的风力发电机建模

简单介绍了Bond Graph的状态变量、标准元件和建模方法等基本概念。基于Bond Graph能深入描述系统内部变化过程,对复杂系统物理模型研究更具优势,将其引入电力系统,在笼型三相异步风力发电机数学模型的基础上,提出基于Bond Graph理论的风力发电机建模与仿真,重点研究分析了发电机abc-αβ0坐标变换的Bond Graph模型,以及描述发电机定子和转子之间电磁联系的惯性场、电量与机械量转换关系以及描述发电机机械转矩的Bond Graph模型,在此基础上得出完整的风力发电机模型,并利用20-Sim软件进行了仿真,仿真结果验证了该模型的正确性。     

基于Bond Graph的风力发电机建模

简单介绍了Bond Graph的状态变量、标准元件和建模方法等基本概念.基于Bond Graph能深入描述系统内部变化过程,对复杂系统物理模型研究更具优势,将其引入电力系统,在笼型三相异步风力发电机数学模型的基础上,提出基于Bond Graph理论的风力发电机建模与仿真,重点研究分析了发电机abc-αβ0坐标变换的Bond Graph模型,以及描述发电机定子和转子之间电磁联系的惯性场、电量与机械量转换关系以及描述发电机机械转矩的Bond Graph模型,在此基础上得出完整的风力发电机模型,并利用20-Sim软件进行了仿真,仿真结果验证了该模型的正确性.     

双馈风力发电机低压穿越工况下的电磁场分析

随着双馈风力发电机大量的应用,风电机组的低压穿越情形越来越频繁,低压穿越工况对风力发电机早期故障的影响越来越引起人们的注意,人们迫切需要知道在低压穿越过程中电机内部的电磁场的变化情况。利用Matlab软件建立双馈风力发电机低压穿越模型,仿真得到整个低压穿越过程中电机内部的电流值,并将得到的电流值加载到由ANSYS软件建立双馈风力发电机模型中,利用ANSYS软件对整个低电压穿越过程中双馈风力发电机内部的电磁场进行仿真。     

基于变流器控制策略的直驱永磁风力发电机优化设计

直驱永磁风力发电机通过一个背靠背全功率变流器与电网相连,因此传统基于电网电压的直接并网同步发电机设计与分析模型不再适用于直驱永磁风力发电机。本文提出了一种新的直驱永磁风力发电机的设计分析模型,该模型综合考虑了变流器电流矢量控制策略对发电机特性和性能的影响,能更准确地反映直驱永磁风力发电机的实际运行状况。基于该模型,运用遗传算法对1.5MW、3MW、5MW、7MW和10MW五种功率等级的永磁直驱风力发电机进行了以材料成本最低为目标的优化设计,设计结果表明电机的重量和成本都得到了下降。最后运用有限元方法,对10MW永磁直驱风力发电机进行了空载、负载的性能仿真分析,仿真结果验证了本文提出的设计模型和优化设计方法的正确性。     

基于VisSim的SCIG风力发电机组动态模型建模与研究

给出了基于鼠笼型感应发电机(SClG)的风力发电机组的五阶与三阶动态模型,其中五阶模型包括定子、转子模型及简化的传动系统模型;忽略定子暂态过程后,得到包括转子模型及简化的传动系统模型的三阶模型.在VisSim仿真软件上实现了上述两种模型的建模,并针对各自的响应特征进行了仿真比较.仿真结果验证基于VisSim的SCIG风力发电机组建模的正确性,同时也为风力发电机组的仿真研究提供了一个新的途径.     

基于PSCAD的双馈风电机组建模与仿真

双馈感应风电机组仿真建模研究的文献很多,但鲜有描述双馈风电机组详细建模过程的。为此,介绍在PscAD／EMTcD软件中建立包含风力机、双馈风力发电机、变频器和控制系统的双馈感应风电机组的全过程,在此基础上搭建系统电磁暂态仿真模型并进行仿真分析。仿真结果表明所构建的模型可实现有功、无功功率的解耦控制和最大风能跟踪;实现保持直流母线电压恒定和交流侧单位功率因素控制;与实际双馈风电机组的风速-输出功率具有较高的一致性。     

基于遗传算法的直流电机风力发电系统最优励磁控制技术

针对风力发电系统发电机转速波动较频繁,难于同时对电压和频率的稳定性实施控制等特点,结合直流发电机的工作特性,提出了基于直流发电机的风力发电系统控制技术。采用基于遗传算法的最优励磁控制技术对发电机的励磁实施控制,使发电机获得了稳定的输出电压。从理论上分析了直流风力发电系统的可行性及其特点,重点分析和研究了基于遗传算法的直流风力发电机组最优励磁控制技术在稳定输出电压方面的性能,运用Matlab对该系统进行了仿真,并用直流电动机作原动机,通过调节电动机的转速模拟风速变化引起的风力机转速变化。在电力系统动态模拟试验室中进行了大量实验,通过比较和分析获取的数据和仿真结果,进一步验证了该方法的正确性和可行性。     

基于储能的直驱风力发电系统的功率控制

随着风力发电的电网穿透率的增加,风电系统与电网之间的相互影响也越来越大。风电系统输出功率的波动性和间歇性对电网的电能质量及其稳定性将产生较大的影响;与此同时,电网故障也会给风电系统带来一系列的暂态过程,甚至会危及到风电系统的安全运行。本文针对基于储能的并网永磁直驱风力发电系统的运行特点,提出了一种可行的综合控制策略,在使风电系统输出较为平滑的功率的同时,还具有较强的低电压穿越能力,使风电系统基本不受电网故障的影响。仿真结果很好地证明了所提出的控制策略的正确性和有效性。     

基于PSCAD的双馈风电机组暂态等值模型研究

随着接入电网的风电场规模日益增大,电力系统暂态过程研究对风电场准确简洁建模的需求愈发迫切。本文研究了一种基于PSCAD仿真平台的降阶双馈风电机组等值模型。该等值模型保留了原双馈风电机组(DFIG)详细模型中的风力机模型、轴系模型以及发电机模型,同时采用两组独立可控电流源及其对应配套控制策略,替代了由电力电子装置构成、仿真计算资源需求大、精度要求高的背靠背PWM变流器组及配套控制系统。基于PSCAD的仿真分析对所搭建的双馈风电机组等值模型的基础控制特性、暂态响应特性,以及仿真计算效率进行了验证,证明了该模型既可以有效保持双馈风电机组的暂态响应特性,同时又大幅度提高了仿真计算效率。     

高速永磁同步风电机组低电压穿越的研究

研究高速永磁同步风电机组的控制策略,提高其低电压穿越能力。在matlab／simulink环境下构建了背靠背双PWM变流器并网的高速永磁同步风电机组仿真模型。模拟了发电机和变流器在电网电压跌落30％（0．6s）,60％（2s）时的运行情况。仿真结果表明：高速永磁同步发电机机组功率跟踪良好,在电网电压跌落时对电网提供无功...     

风电机组电磁暂态建模及验证

风电机组暂态响应特性对新能源基地及近区电网的安全稳定运行影响很大,建立准确的风电机组模型对新能源并网具有重要意义。现有风电机组模型大多采用典型模型,与风电机组实际响应特性有一定差距,不能满足电力系统仿真需求。提出“现场试验—控制硬件在环（control hardware in the loop, CHIL）—动态链接库（dynamic link library, DLL）建模”的风电机组电磁暂态建模方案。构建基于现场可编程门阵列(FPGA)的CHIL仿真平台,并以风电机组暂态特性现场试验为基准,验证CHIL建模的准确性。提出以DLL为核心的“去控制器”数字建模方法,将风电机组的源控制代码封装后接入数字模型,实现风电机组电磁暂态建模,并以CHIL为基准进行校验。通过上述两级时域一致性验证,证明了所提建模方案的可行性和准确性。     

风电接入对海上油田平台电网稳定性的影响

孤立电网接入风电可以节约燃料,降低运行成本。受风电特性的影响,风电穿透功率使电网在节约燃料的同时,也对电网稳定性造成了很大的影响。文章建立了包括燃气轮机在内的电网模型和多极永磁同步风力发电机模型,评价了由燃气轮发电机供电的海上油田平台孤立电网接入风电时的电网稳定性,并通过仿真研究了该海上油田平台孤立电网接入风电的最大穿透功率。PSCAD/EMTDC的仿真结果和中国海洋石油总公司建造的海上风力发电站的成功并网均表明,文中的平台电网能保持电网频率和负荷电压在规定的范围内。     

风电场并网的暂态稳定性分析

首先针对恒速异步风机和双馈变速风机的物理结构建立了数学模型,通过电力系统分析工具箱PSAT软件,建立了两机——无穷大的系统仿真模型;然后对含风电场并网的电力网络中,发生相同扰动后系统的动态响应行为进行了仿真对比,发现随着风电场并网容量的增加,风电场母线的频率曲线振荡幅值和风机转子角速度曲线的振荡幅值呈现减小的趋势。最后针对风力发电机的电气参数对风机转子角速度在扰动后的振荡幅度的影响进行了分析。     

基于双馈风电机组有效储能的变参数虚拟惯量控制

双馈风电机组采用电力电子变流器控制使得机械部分与电气部分解耦,大规模风电并网后电力系统总有效转动惯量下降,增加了系统的调频压力。文中通过对双馈风电机组运行及控制特性的分析,研究给出了反映机组有效储能的等效虚拟惯性时间常数的计算方法,提出了基于双馈风电机组有效储能的变参数虚拟惯量控制策略。该控制策略通过检测电网频率变化以及动态识别机组运行状态,修改控制参数控制机组有功输出,释放或吸收机组有效动能,对电网提供动态频率支撑。在理论分析基础上进行时域仿真验证,仿真结果表明,双馈风电机组变参数虚拟惯量控制在机组各种运行工况下实现了对系统频率的有效支撑,提高了电力系统频率稳定性,且保证了机组调频过程中自身运行的稳定性。     

基于Matlab/Simulink的双馈感应风力发电机组建模和仿真研究

以双馈风力发电机组为研究对象,建立了包括风力机、传动部分、双馈感应发电机、定子磁链定向的矢量控制策略、最大风能捕获策略的整体数学模型;应用matlab软件中simulink工具,以建立的数学模型为基础搭建了双馈风力发电机组仿真模型,并以两次阶跃风速为例对所建模型并网后运行特性进行了仿真研究。实现了双馈风力发电机组的最大风能捕获和功率解耦控制,仿真结果表明,双馈风力发电机组具有良好的运行特性,同时验证了所建模型的正确性和有效性。