基于直流电机模拟风力机的静态和动态特性

分析了风力机的静态和动态转矩特性，确定了风机模拟器的主要模拟对象，建立了风力机模型；制定了简单有效的转矩控制方案，搭建了基于DSP的直流电机风力机模拟硬件平台，应用LABWINDOWS开发了上位机界面。该风力机模拟系统不仅可以模拟不同风速时风力机的静态转矩特性，也可以模拟风塔效应和剪切效应所造成的转矩脉动，满足变速恒频风力发电系统研发的需要，可方便用于实验室条件下风电技术的研究。     

适用于风电机组传动链地面测试的改进型风力机动态模拟方法

风力机模拟器是风电机组传动链地面测试系统的关键部件之一,研究风力机静动态特性的精确模拟技术具有重要的现实意义。论文首先总结分析目前常用风力机模拟控制方法及其存在问题;在此基础上,阐述了风力机静动态特性模拟方法,推导给出了实现转动惯量补偿的风力机模拟系统输出转矩控制方程,针对动态转矩补偿引入的微分环节可能引起的系统稳定性问题,提出了基于龙伯格加速度观测器的改进型风力机动态模拟控制策略,并分析了系统稳定性;最后进行了仿真和实验研究。仿真和实验结果表明:采用所提控制策略,可以真实模拟实际风力机大转动惯量的动静态特性,在实现动态转矩补偿的同时无需引入微分环节,有效提高了系统运行的稳定性。研究结果可为风电机组的动态模拟提供参考。     

兆瓦级风力机风轮静态特性模拟器的研究

提出一种新型小功率实验平台模拟兆瓦级风力机风轮特性的控制策略.通过对兆瓦级风机转矩特性等功率缩小和低转速特性的准确跟踪,实现风力机风轮静态特性的模拟.利用原动机侧变换器能够模拟兆瓦级风机缩比转矩特性,发电机侧变换器可准确跟踪风机低转速特性.分别针对风速和转速变化两种情况进行了分析,结果表明该方案能准确模拟兆瓦级风力机风...     

兆瓦级风力机特性模拟器

针对传统的风力机特性模拟器只能对等功率风力机特性进行模拟的缺点,开发了一套新型的兆瓦级风力机模拟器实验平台。首先对实际风力机静态和动态转矩特性进行了分析,搭建了由变流器、异步电机和减速箱构成的风力机模拟实验平台,采用矢量控制方案分别对异步电机和发电机进行转矩和转速控制,使减速机输出的转速符合兆瓦级风力机实际运行的工况特性。在MATLAB/Simulink环境中,分别对风速变化和转速变化2种情况进行了仿真分析,结果表明该方案能准确模拟兆瓦级风力机的运行特性。     

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.     

基于直流电动机的风力机特性模拟

为采用直流电动机模拟风力机特性以满足实验室风力发电研究的需要,分析了风力机和直流电动机的运行原理,探讨了各自的功率及转矩特性,对比研究了两者运行特性的异同。制定了实现简单、特性优良的转矩模拟方案,它通过控制直流电动机电枢绕组电流来实现风力机转矩特性的模拟。建立了由PC机、数据采集卡和晶闸管调速器构成的风力机模拟硬件平台,开发了风力机模拟监控软件,在此基础上组成了完整的风力机特性模拟系统。对风速变化及机组转速变化两种典型运行条件下的风力机运行特性进行了模拟实验,模拟结果与理论数据达到了高度的吻合。基于转矩模拟算法的风力机特性模拟方案,可方便地应用于实验室条件下风力发电技术的研究。     

基于永磁同步电机的风力机模拟技术研究

根据风力机特性模拟的要求,分析了风力机模拟中转速、转矩和功率之间的关系,进行了风力机特性和永磁同步电机(PMSM)特性的比较,提出采用PMSM进行风力机特性的模拟;同时提出了基于风力机特性模拟的PMSM转子磁场定向矢量控制算法,满足风力机模拟的稳态和动态特性要求.最后从时间轴和转速轴的转矩特性两个方面进行仿真和试验验证,结果说明PMSM按照转矩-转速曲线模拟风力机特性时,能够与风力机功率-转速曲线相吻合.仿真和试验结果也表明PMSM能很好地模拟风力机在各种情况下的特性,并且具有较好的稳态模拟精度和动态模拟速度.     

一种简单易行的风力机模拟器

为了更系统、全面的对风力发电机组进行研究,设计了一套实验室用风力机特性模拟装置--风力机模拟器(WTS),该模拟器通过BUCK电路控制直流电动机工作在风力机特性的最佳转速或最佳转矩点,可以在不依赖于自然环境和风力机的情况下模拟风力机特性,可以模拟不同特性的风力机,而且可以任意设定风速的变化曲线,方便了实验室对风力发电系统的研究.     

基于永磁同步电机的风力机动静态特性模拟

风力机模拟系统使在实验室内开展风力发电技术的各项研究成为可能.以永磁同步电动机作为原动机,提出并设计了一套完整的风力机特性模拟系统.在分析了风力机静态特性的基础上,指出采用基于加速度反馈的动态转矩补偿可以实现风力机动态性能的模拟.对动态补偿环节进行分析,结果显示补偿环节中的滤波器对模拟系统的性能有直接影响,并以一阶低通滤波器为例,推导了风力机转动惯量与滤波常数之间的内在关系.在仿真研究的基础上,构建了一套完整的风力机模拟控制平台,对不同风速、负载以及转动惯量等条件下的风力机运行特性进行了模拟.实验结果验证了文中所用方法的可行性和相关理论分析的正确性.     

基于负载转矩观测的风力机动静态特性模拟

为提高风力机模拟系统的模拟准确性,在分析模拟系统与实际风机系统运动方程的基础上,根据2系统速度相等的原则,提出基于负载转矩反馈实现风力机动静态特性模拟的控制策略。控制策略中所需的负载转矩值由滑模观测器(sliding-mode observer,SMO)实时观测得到。同时,分析了滑模观测器的等效滤波效果,分析表明,滑模观测结果等效于对实际负载转矩进行1阶滤波处理。最后利用RT-L AB实时控制器进行实验,结果表明,所提方法能正确观测出负载转矩,以此为基础构建的风力机模拟系统可灵活模拟不同机械参数下风力机的运行特性。     

基于异步电机的风力机特性模拟

分析了风力机的运行原理,对比了风力机与异步电动机特性的异同,提出了简单有效的转速控制方案,搭建了"工控机+数据采集卡+变频器+异步电机"的风力机模拟平台,应用LabVIEW软件开发了上位机界面.将该风力机模拟系统应用于新型的定子双绕组感应风力发电系统,实现了模拟风力机在不同风速及不同负载下按照风力机的特性运行,满足了定子双绕组感应风力发电系统进行最大风能追踪的控制策略研究.实验结果表明,该方法实现简单、控制精确,可方便用于实验室条件下风力发电技术的研究.     

风力机模拟技术综述

随着风力发电技术研究的日益深入,风力机模拟技术也在近十年得到了快速发展。风力机模拟器可以用来取代实际的风力机,为在实验室内进行风力发电技术的研究提供了有效途径。在研究风力机特性的基础上,详细介绍了目前国内、外风力机模拟的具体方案,并对各模拟方案进行了对比、分析与总结。     

风场与风力机模拟系统的设计与实现

为了满足变速恒频风力发电技术的研究需要,提出了一种基于谱密度分析的自回归风速模型;并结合基于叶片微元受力分析的风力机转矩计算模型,设计了一套风场与风力机模拟系统。试验证明,该系统能够根据外部设定,结合主控制器指令,真实地模拟风力机在不同风况下的实际运行状态,同时驱动直流电机输出风力机模拟风轮转矩。该系统的实现,为实验室条件下研究风力机的运行提供了一套完整的解决方案,为风力发电技术的试验开发做出了现实铺垫。     

基于叶素理论的风力机模拟系统研究

在不具备风场环境或风力机的实验室的情况下,建立风力机输出特性模拟实验平台,对风力发电系统的研究具有重要作用.本文考虑涡流的影响,对叶素进行权系数分配,采用叶素理论建立风轮转矩模型,并根据风力机和直流电动机具有较大相似特性,利用控制直流电动机的输出转矩来模拟风力机的特性,搭建了交流励磁变速恒频风力发电系统实验平台.实验不...     

风电系统故障特征分析

故障特征分析是继电保护研究的基础,文中旨在通过风电机组的受控特性并结合电力电子器件的特点,揭示风电电源对电网故障响应的电气量特征,为现阶段研究含风电系统的继电保护奠定基础。文中首先从风电机组的结构出发,分析了影响风电电源故障特征的因素;然后通过对风电机组受控特性分析,并结合单台风电机组低电压穿越测试数据,给出风电电源受控下的故障特征;最后通过风电场电磁暂态仿真模型下的故障数据和现场故障录波数据,验证了所给出的一般故障特征。研究结果表明,风电电源在控制作用下和在电力电子自身特点限制下,具有弱馈、谐波、频率偏移和电源阻抗不稳定等特征。     

基于风机特性模拟的风力发电系统

分析了风力机和直流电动机的运行原理,给出了直流电动机模拟风力机的理论依据。提出了实现简单、特性优良的转速、转矩控制模拟方案,通过控制直流电动机电枢电流来实现风力机转矩特性的模拟。搭建了基于风力机特性模拟的直驱式变速恒频风力发电系统试验平台,实现了模拟风力机在不同风速、转速下系统的稳定运行状态,验证了模拟方案的可行性和正确性,满足了该风力发电系统并网逆变和最大风能追踪等方面实验室研发的需要。     

孤立系统的风电接入容量及低电压穿越特性的仿真分析

重点研究了孤立系统的风电接入容量及低电压穿越特性.结合国内第1座海上风电站项目,基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC,搭建了海上油田平台的直驱永磁风电机组、燃气轮机发电机组、平台负载等的详细动态模型.通过仿真,研究了该孤立系统的最大风电接入容量,以及在此系统配置下,当公共联络点发生短路故障时整个孤立系统的低电压穿越能力.仿真结果表明,该孤立系统风电接入容量最大占负荷的21.6%,这为后续的示范应用提供了参考.     

风力发电控制问题综述

论述风力发电机组在提高机组容量、改进功率调节方式、变速恒频运行、发电机和电力电子技术等方面的进展。由于风能的能量密度低，具有不稳定性和随机性，控制技术是大型风力发电机组安全高效运行的关键。分析大型风力发电机组的动态特性，如强非线性、运行工况的频繁随机切换、定桨距风轮空气动力学的不稳定性、有效风速的不可测性和干扰因素多等特点。机组控制系统的基本目标分为4个层次：保证可靠运行、获取最大能量、提供优质电力、延长机组寿命。基于线性化模型的控制方法对于风电系统并不适用，论述对风力发电机组具有较好控制性能的智能控制。该方法是研究风力机控制问题的重要途径之一。