基于绕线式异步发电机的风电场并网暂态稳定机理分析

随着许多大容量风电场直接并入输电网,电网受风电的影响程度已不客忽视.针对目前基于绕线式异步发电机(WRIG)的风电场并网的情况,通过详细分析WRIG风电场的暂态特性,将WRIG风电场在暂态过程中的制动作用简化等值到近端同步发电机上,进而提出一种采用经典等面积定则定性分析WRIG风电场近端同步发电机暂态稳定性的方法.最后通过仿真验证了该分析方法的正确性,并比较了WRIG风电场与同步发电机参与系统暂态调节的效果.     

异步风电机组等值研究

风电机组的合理建模及等值是研究风电场对电网影响的关键。本文分析了异步风电机组的数学模型,研究了发电机等值模型参数的求解方法,考虑尾流效应计算了等值机的等值风速。以PSCAD/EMTDC为平台,构建了基于恒速异步发电机的风电场并网仿真模型。仿真研究了风电场的稳态运行特性及联络线路故障、频率变化、电压跌落等情况下的有功、无功、电压动态变化曲线,验证了等值方法的有效性和正确性。     

大型风电场的等值模型及其改进研究

随着风电场规模的日趋扩大,其随机变化功率对接入电网的影响也越来越受到重视。风电场并网的仿真研究中,通常将数十台甚至上千台风力发电机等值简化为由几台风电机组成的风电场模型。因此,如何在多方面因素的影响下建立符合实际情况的风电场等值模型极为重要。本文分析了风电场风速的实际状况,运用同调等值法,结合风速产生的尾流效应和时滞效应,对大型风电场中不同型号的双馈风力发电机(DFIG)进行了区域划分,将同一区域的风电机等值为一台风电机。最后,基于Matlab/Simulink仿真平台,验证了在不同风速情况、故障情况下的等值效果,证实了本文等值方法的正确性,为风电场并网研究提供了一种可靠的参考模型。     

不同风电机组对电网暂态稳定性的影响

为了研究由恒速异步风力发电机、双馈异步风力发电机和直驱永磁同步风力发电机组成的风电场对电网的影响，利用DIgSILENT/Powerfactory建立了风电场的动态模型，通过仿真分析比较了上述3种风电场对电网暂态稳定性的影响，以及风电场出口电压恢复情况和风电场的无功变化等，得结论：恒速异步风力发电机的稳定性较差，双馈异步风力发电机和直驱式交流永磁同步风力发电机能够提高电网发生故障后同步发电机的短期电压稳定性，减小系统所需的无功储备，有利于电网的电压稳定。     

基于聚类算法的风电场动态等值

风电机组在实际运行时,受尾流效应等因素影响,运行状态并不相同。为提高风电场实际运行模型的精度,提出了一种适用于双馈式风力发电机的动态等值建模方法。它将风电机组的状态变量矩阵作为分群指标,利用聚类算法将矩阵中的数据进行分群,将同群的风电机组等值成为一台风力发电机,实现了风电场的动态等值。利用PSD/BPA平台,对系统侧故障与风速变化2种情况仿真,并与传统等值方法及风电场详细模型对比。仿真结果表明,采用仿真过程中的状态变量作为分群指标是合理的,该模型与详细模型的动态特性基本一致,可以用来描述风电场的实际运行状态。     

在动态仿真中风电场模型的简化

分别针对异步风力发电机组风电场和双馈风力发电机组风电场,研究在动态仿真中风电场模型的简化.以风力机和发电机具有相同或相近运行点为风电场动态模型简化原则,依据尾流效应影响对风电场进行区域划分,将风力发电机组合并简化,建立风电场整体简化模型.针对风力发电机组类型和风速变化、电力系统短路的动态过程,通过仿真对比详细模型和不同程度的简化模型,验证各种简化模型的适用性,提出在动态仿真中风电场简化模型的应用建议.     

基于遗传算法的风电场等值模型的研究

在分析笼型异步风力发电机组动态模型的基础上,利用含笼型异步风力发电机组的风电场详细模型的运行数据,提出了基于遗传算法的风电场单机等值建模方法和参数优化模型.针对风电场内机组参数完全相同和不同的两种算例,对风速扰动和风电场出口处发生三相短路故障下的风电场动、暂态运行特性进行仿真,并与风电场详细模型和容量加权单机等值模型时的结果进行比较.结果表明基于遗传算法的单机等值模型具有和详细模型一致的风电场运行特性;与风电场容量加权单机等值模型相比,能更好地表现风电场的动、暂态运行特性.     

异步风力发电系统建模与仿真

根据风电机组在风电场中的位置的不同,建立反映不同风速变化的异步发电机风电场模型,将风电场接入简化的电力系统模型,对风电场风速变化时风力机的稳态运行以及部分机组出口发生相间短路故障的机组运行情况进行了仿真.仿真结果表明,异步风力发电机向系统发出有功的同时,需要从系统吸收一定的无功功率,适当的无功补偿有利于提高电压水平和风...     

考虑弃风的DFIG风电场动态等值模型

我国弃风现象严重,在此大环境下,为了得到更为准确的风电场模型,提出了一种考虑弃风的双馈感应异步发电机(DFIG)风电场的建模方法。该方法考虑了由于尾流效应导致风电场内各台风力机输入风速不同,兼顾调度部门向风电场下达的弃风指令,提出了以风能利用率Cp为分群指标,建立了DFIG风电场的多机等效动态模型,大幅度提高了仿真速度。该方法更贴近风电场实际运行情况,分群指标易于得到。通过PSCAD算例仿真及结果对比,表明该风电场等值模型的输出在稳态和故障情况下都能更好地拟合详细模型。     

基于遗传算法的风电场等值模型的研究

在分析笼型异步风力发电机组动态模型的基础上,利用含笼型异步风力发电机组的风电场详细模型的运行数据,提出了基于遗传算法的风电场单机等值建模方法和参数优化模型。针对风电场内机组参数完全相同和不同的两种算例,对风速扰动和风电场出口处发生三相短路故障下的风电场动、暂态运行特性进行仿真,并与风电场详细模型和容量加权单机等值模型时的结果进行比较。结果表明基于遗传算法的单机等值模型具有和详细模型一致的风电场运行特性;与风电场容量加权单机等值模型相比,能更好地表现风电场的动、暂态运行特性。     

定子为分数槽绕组的大型水轮发电机的饱和同步电抗的有限元计算

采用有限元法计算了定子为分数槽绕组的大型水轮发电机饱和同步电抗,并将精确法和简化法的计算结果进行了比较,表明简化法误差不大,却可以节省大量的计算机内存和计算时间。     

不同工况下永磁同步风力发电机饱和同步电抗的计算与分析

以一台400W永磁同步风力系统所用发电机为例,给出了不同工况下电机内电磁场的求解方法,计算了永磁体嵌入转子表面结构的永磁同步发电机的饱和同步电抗值,在此基础上进一步分析了不同运行工况下永磁同步风力发电机同步电抗参数的变化规律,并进行了相应的实验验证,可为控制系统的设计及风力发电机运行性能的进一步研究提供参考。     

用于电磁暂态仿真分析的永磁同步发电机风电场模型聚合方法

给出了一种用于大规模永磁同步发电机(permanent magnet synchronous generator,PMSG)风电场电磁暂态仿真分析的聚合模型的建模方法。建立了含PMSG的风电场简化电磁暂态仿真模型,对简化模型及其对应的全仿真模型的仿真结果进行了对比验证。分析了在不同电网故障情况下PMSG风力发电机组的响应特性。在此基础上,建立了2种风电场仿真模型:包含40台5 MW风力发电机组模型的风电场全仿真模型及其200 MW等效聚合模型。讨论了风电场聚合模型的聚合原则,给出了200 MW风电场模型的聚合过程。通过对2种模型在风电场故障过程中特性的对比研究,分析了风电场内部升压变压器和集电线路对聚合模型的影响,验证了该聚合模型的正确性和有效性。     

一种高性能调速永磁同步电动机的设计

运用简化的等效磁路与同步电动机相量图相结合的方法,提出了表面式磁钢结构永磁同步电动机设计思路,并给出了设计程序流程图。对设计过程中两个重要参数———定子漏抗和电枢反应电抗进行了深入的分析计算,并用一台27.5kW永磁同步电动机的试验数据验证了该方法的可行性。     

同步发电机T_d~′和T_d~″近似算式分析

研究对比同步发电机直轴时间常数复杂近似算式和由其导出的简易近似算式的误差。分析简易近似算式误差小于复杂近似算式误差的条件,并以45台同步发电机实际数据对其进行验证,分析近似算式传统推演方法存在的问题,研究推演简易近似算式的合理前提和方法。认为简易近似算式误差小于复杂近似算式误差的条件为σ′d>0.5,绝大多数同步发电机满足这一条件。复杂近似算式推演采用的假设条件不符合同步发电机实际,建议废弃复杂近似算式,并给出了一种直接由直轴时间常数准确算式推演简易近似算式的简明方法。     

基于Matlab与遗传算法的风电容量

搭建了含励磁和调频系统的同步发电机以及随风速变化的异步发电机系统的数学模型和仿真模块,以新疆布尔津风电-水电互补网络为实例,对系统在风电容量渐增、突增两种情况下的动态稳定性进行了仿真,并将仿真结果与系统的实测运行情况进行了对比分析.仿真结果说明,系统逐步投入所有风电机组,系统稳定;若同时投入所有风电机组,系统失稳;仿真结果与实际运行情况基本吻合;从遗传算法的角度建立了求解风电容量的数学模型,编程计算了系统风电容量的最佳配置,计算结果表明当风电容量占系统总容量比例超过15.23%时,风-水电互补系统稳定性破坏,该结果从仿真分析得到了验证.     

大型同步发电机断股故障情况下电磁场和温度场的计算与分析

以一台150MW空冷汽轮发电机为例,建立电机二维电磁场计算分析模型,利用有限元法,对电机断股情况下的负载电磁场和参数进行了计算,对断股情况下气隙、定子槽部和齿根部的磁通密度分布规律进行了研究,对比分析了断股前后电机交直轴同步电抗变化;通过合理的假设,建立了电机一个齿槽范围内的三维温度场计算模型;以电磁分析为基础,得到不...     

农村小型水电站励磁系统改造设计

针对新疆老旧小型水电站发电机普遍采用双绕组电抗分流自励恒压系统,在并网运行时容易产生振荡、失磁,甚至失步而解列现象,导致并网运行困难的问题,设计了一种改造简单、成本低、并网运行可靠、安全性好的新励磁方法,即可控两相零式电抗分流励磁系统。试验表明,该系统比原系统电压整定范围大且经济,能可靠并网运行,在小型水电站自励恒压同步发电机运行中该系统是一种值得推荐的新励磁系统,对设计改造农村小型电站具有应用参考价值。     

永磁同步电动机电抗参数研究

永磁同步电动机电抗参数是电机性能分析和优化设计的重要依据.由于永磁同步电动机转子磁路结构多种多样,与普通同步电机有很大差别,电抗参数用现有计算方法难以计算准确,不仅导致延长研制过程、加大研制费用,而且使设计优化和性能仿真缺乏科学依据.本文利用ANSOFT软件对永磁同步电动机的交、直轴电枢反应电抗参数进行计算,计算结果与试验测试结果吻合较好,在此基础上总结出永磁同步电动机电抗参数的变化规律,为永磁同步电动机设计提供了依据.     

六相交直流同时供电发电机直流侧突然短路电流分析

通过适当处理六相交直流同时供电（双绕组）发电机两套绕组之间的耦合,建立了其d-q-0系统的简化学模型;在此基础上,应用海维赛德运算微积法和叠加原理,分析了其稳态和直流侧突然短路运行,给出了定子和转子的时间常数以及交流侧完整的短路电流表达式;通过适当简化处理,得出了估算交、直流侧最大冲击电流和最大电流到达时刻的计算公式,并与普通三相电机突然短路的最大电流估算公式进行了比较,得出了到达最大电流时刻提前的结论;通过试验验证该文所得结果。该文对两套绕组之间耦合的处理大大简化了双绕组发电机的数学模型,为分析双绕组发电机的其它性能奠定了基础;所得结论和所用方法同样适用于其它结构的双绕组发电机,具有普遍意义。