基于IPC的风力发电机组主控系统设计

以西门子IPC427C为控制器设计了1.5 MW双馈风力发电机组主控系统,详细介绍了该控制系统的结构、控制策略和人机界面。经现场运行表明,该控制系统稳定、可靠,实际应用效果良好。     

风电机组主控系统测试平台的设计与实现

为了降低风力发电机组主控系统测试环节的成本、保证测试的安全性,以工控机、板卡为硬件,Labview和Matlab/Simulink为软件开发工具设计了一种风电机组主控系统测试平台,实现了风电机组主控系统的实验室测试。平台的风电机组执行机构和传感器模拟、双馈发电机电网电压定向控制策略仿真、数据存储分析等功能运行良好,工作稳定。风能作为一种无污染的绿色能源,受到世界各国的日益重视,风力发电技术和产业近     

风电机组综合状态在线监测与远程诊断中心的建立

近年来,风电机组振动状态在线监测系统得到不断地应用和推广,但是仅对机组机械传动部分振动信号进行评估分析,监测手段过于单一,不能全方位捕捉机组故障状态.为此,提出在风电机组振动在线监测技术研究的基础上,进行风电机组叶片应变状态监测、齿轮箱油液在线监测、发电机电气参数监测及风电机组生产运行参数监测技术的研究,研制风力发电机组综合状态在线监测系统,并建立远程诊断中心,将风力发电机组振动在线监测系统全面升级为风力发电机组综合状态在线监测系统,以期为实现风电场少人、无人值守目标奠定坚实的基础.     

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。     

电网电压跌落时风机变流器功率平衡控制策略

风机变流器是风电机组实现低电压穿越的关键部件,其控制性能的提升有利于提高风电机组的低电压穿越能力。基于变流器功率平衡控制思想,提出了网侧变流器改进型负载前馈控制策略,提升了网侧变流器的稳压与能量转移能力,缓和了电网故障期间的系统能量失衡,改善了风机变流器及风电机组的低电压穿越能力。控制系统的小信号模型分析结果表明,上述控制策略的稳压与能量转移能力优于传统控制策略。永磁同步风力发电机组系统仿真进一步证明了上述理论分析的正确性。     

多种风电渗透率下虚拟转动惯量辅助调频研究

与常规发电机组不同,风力发电机组的转速与电网频率完全解耦.风机大规模并网后,系统的转动惯量降低,抵御频率扰动的能力减弱.为提升系统的安全稳定裕度,应使风机具有虚拟转动惯量并辅助电网调频.提出了风机虚拟转动惯量的控制方法,在不同风电渗透率工况下利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC开展仿真工作.仿真结果表明,所提出的控制策略增加了风电机组的虚拟转动惯量,使风机具有类似于常规机组的动态响应特性,从而提升了含风电并网的电力系统暂态稳定性.     

一种风力发电机组效能在线分析方法的设计与实现

目前,风力发电机组效能分析主要集中在计算机组的功率特性曲线.在功率特性曲线分析中大多采用经验或参照理论功率或风电机组运行的SCADA数据,这类方法不能对机组的功率特性进行准确评估.为此,首先设计了一种在线的分析方法,通过风力发电机组实际出力与风机功率曲线设计值的偏差实时计算和劣化趋势分析,实现风机效能在线分析.其次设计和实现了在线分析系统,该系统采用风机实时运行数据采集和通信模块、风机功率曲线偏差分析数据处理模块、与用户交互的JavaWeb程序设计和开发.最后以24台风机的风场能效在线分析作为实例,验证了所提分析方法的有效性.     

MW级海上风力发电机组主控系统的设计

控制系统是风力发电机组的核心部分,是保证风机正常运行的关键。本文简单介绍风力发电机组控制系统的功能,针对MW级海上风力发电机组控制系统的设计特点,重点介绍MW级海上风力发电机组主控系统的结构布局,及其传感器设计。     

大型风机的独立变桨控制方法

为了缓解风力发电机组由于风速扰动所造成的疲劳载荷,给出了一种基于RBF神经网络滑模独立变桨控制策略。通过分析风力机的基本特性,提出将RBF神经网络滑模功率控制单元和独立变桨控制单元相结合的控制方式。RBF神经网络滑模功率控制单元通过对发电机电磁转矩及桨叶桨距角的控制来平衡风力机的气动转矩,使风轮保持额度转速,实现稳定风电机组的输出功率的目的。而RBF神经网络独立变桨滑模控制单元通过实时微调风机桨距角,来优化功率控制单元的统一桨距角信号,实现缓解风机结构疲劳载荷的目的。最后,通过建立基于RBF神经网络滑模独立变桨控制的风力发电机组进行相应的仿真与实验,证明基于RBF神经网络功率控制和独立变桨滑模控制相结合的方法具有良好的控制效果,稳定风机输出功率的同时,极大地缓解风机的结构载荷,降低风力发电机组的维护成本。     

风力发电机组状态监测系统设计与应用

风力发电机组状态监测系统的设计可以有效降低机组的检修维护费用,保障机组的安全稳定运行。对风力发电机组状态监测和故障诊断技术进行了深入的研究,设计了风力发电机组状态监测系统,并详细介绍了系统的结构与功能。通过系统在大型风力发电场的成功应用,验证了其对风力发电机组状态监测与诊断的有效性。     

大功率风电机组变桨系统故障诊断方法与技术研究进展

变桨系统是大功率风电机组重要的子系统,其主要功能是使桨叶快速高效地捕捉风能,最大限度地利用风能。作为故障频发的子系统,变桨系统能否正常运行直接影响机组的安全稳定运行。综述风电机组变桨系统故障诊断方法和技术的研究进展。首先,介绍变桨系统故障诊断的背景及意义;然后阐述变桨系统主要的故障类型、故障机理及相应的敏感参数,变桨系统故障诊断常用的三种方法,即基于解析模型、基于信号分析以及基于人工智能的诊断方法;最后,介绍基于SCADA系统数据的混合智能诊断技术的发展情况,对本领域未来的发展趋势进行了展望。     

VRB储能系统对风电场LVRT特性影响分析

为满足电网规定的并网风电场必须具有低电压穿越能力（LVRT）要求,提出一种在风电场并网点加入直接功率控制的钒液流电池（VRB）储能系统的拓扑结构来提高风电场LVRT.根据目前风电机组发展趋势风电场采用基于全功率双脉宽调制AC/DC/AC控制策略的逆变器的永磁直驱风电机组（PMSG）,VRB储能系统逆变器采用DC/AC双向功率流动的控制策略.所提出的控制策略通过协调控制风电机组机侧整流器、网侧逆变器和VRB变换器,实现平抑风电场出力和电压跌落时PCC点电压稳定控制及向电网提供一定的无功补偿.仿真结果表明,风速波动和系统电压跌落时,提出的方案可以有效平抑风电场出力波动,提高风电场LVRT能力,减小对系统安全稳定运行的负面影响.     

基于内模原理的海上风电机群干扰抑制研究

海上风力发电系统在运行中,因非线性电力电子设备使用等受到非谐波干扰的影响,对风电机组受非谐波干扰问题进行控制研究。首先,基于Hamilton能量理论,对单机系统进行Hamilton实现;其次,针对单机系统模型,设计内模控制器,使得风电机组在输入扰动的情况下能够稳定运行;然后,考虑受扰风电机群的网络化模型,在内模控制的基础上,设计分布式控制策略,调节系统稳定输出,保证整个风电机群在受非谐波干扰情况下,能够保持稳定运行。最后,通过仿真验证了基于内模的分布式协同控制策略能够有效地抑制干扰,提高风电机群的稳定性及可靠性。     

计及风机运行状态差异的风电场频率协同支撑控制

尾流效应会导致同一风电场内风机的调频能力各不相同,为了充分利用风电场内每台风机的调频能力以提升系统的频率表现,提出了一种计及风机运行状态差异的风电场频率协同支撑控制策略。所提控制策略分为2个阶段：在频率支撑阶段,采用无领导一致性算法使风机与邻近风机实时交换状态信息,实现合理的功率分配,并在此基础上自适应调整调频系数以保障风电场的安全运行;在风机由频率支撑阶段切换至转速恢复阶段,采用渐进转速恢复控制实现两控制间的平滑过渡,缓解二次频率跌落问题。以含风电场的4机2区系统和3端4区系统为算例进行仿真分析,仿真结果验证了所提控制策略向上调频和向下调频的控制效果相比于集中式控制的优越性。     

基于模型预测控制的风电场故障穿越有功无功优化控制策略

电网故障易造成并网风电场内风力发电机端电压骤变进而导致风力发电机跳闸,威胁风电场的安全运行.提出一种基于模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)的风电场故障穿越有功无功优化控制策略.首先,基于下垂控制,根据并网点(Point of Common Coupling,PCC)电压得出故障下的...     

双馈风力发电机组低电压穿越试验与分析

在分析双馈风力发电机组主控系统、变流器、变桨机构协同控制的基础上,提出了通过调整叶片的桨距角,减少风能的捕获,防止机组超速的变桨机构控制策略及电网电压恢复后快速、稳定恢复有功功率输出的功率给定策略。110 kW小功率试验台模拟试验及2MW双馈风电机组低电压穿越测试说明,控制策略能够满足不同风况下,双馈风电机组低电压穿越过程中转速及功率恢复的控制。     

基于直流电机的风力机仿真

以风力机能量转换原理为基础,建立了风力机运行特性的数学模型。以该模型为研究对象,详细分析了直流电动机模拟风力机的控制策略及仿真方法,并在Matlab环境下组建了风力机特性模拟系统,利用该系统给出了在不同风速下的仿真输出特性曲线。仿真结果表明,采用PI调节的电流闭环算法的风力机特性模拟方案,具有较高的精确度及较快的动态响应,可以方便地应用于实验室环境下风力发电技术的研究。     

风力发电机制动闸的状态检测系统

设计了风力发电机制动闸状态监控系统,给出了硬件电路设计,包括西门子S7-200PLC、温度传感器、压力传感器、速度传感器和触摸屏显示器.利用工控组态软件建立了制动闸状态检测界面.系统能实时显示制动闸的工作状态,对保证风力发电机的安全运行具有重要意义.     

风电机组变增益组合控制技术研究

以捕获最大风力发电机组功率为目的,提出了变增益分段组合控制策略。该控制策略通过分析变速恒频风电机组主要采用的两种变速变距控制方法,根据功率-转速曲线,提出了变增益式分段组合控制策略,将变速恒频风电机组发电运行分成3个区域:低于切入风速,高于切入风速低于额定风速和高于额定风速,针对每个区域分别采用不同的变增益组合控制方法和实现方式;并通过Bladed软件仿真验证了组合控制策略的可行性,在不同运行区域控制结果能够满足控制策略的要求。     

计及ROCOF与转子动能的风电机组自适应下垂控制策略

风电机组参与调频可提高风电并网系统的频率稳定性,但现有下垂控制难以兼顾频率响应特性和风机自身运行状态。为此,文中提出一种计及频率变化率(rate of change of frequency, ROCOF)与转子动能的自适应下垂控制策略,充分利用转子动能参与调频,确保风机稳定运行。首先,根据系统频率情况,将ROCOF划分区间,通过分段函数构建下垂系数与ROCOF的耦合函数,确保风电机组在扰动初期释放更多能量,提高风机对频率的支撑能力,减缓频率跌落速度。然后,引入转速影响因子,根据风机自身运行状态调整下垂系数,防止风机转子失速,避免频率二次跌落。最后,在MATLAB/Simulink平台上搭建风火联合系统仿真模型验证了所提控制策略有效性。仿真结果表明所提策略在保证风机转速稳定的同时,能有效利用风机转子动能改善系统频率响应特性。