兆瓦级风力发电机组检测试验风洞设计

针对兆瓦级风力发电机组控制系统的研发调试受现场气候环境制约的现状,设计开发兆瓦级风力发电机组风洞试验测试系统,通过调节输出频率控制不同风机数量、不同气流出口运行效率进行仿真试验测试,积累了大量经验数据,为突破风力发电机组控制系统发展瓶颈提供了支撑.     

功率与载荷协同控制的风力发电机偏航控制策略的优化

采用GH Bladed对风力发电机组进行仿真,深入分析风力发电机组偏航误差与风力发电机组功率及风力发电机组偏航轴承载荷的关系,提出了基于功率与载荷协同控制的风力发电机组偏航系统控制策略的优化方案。通过对比可知,采用优化后的偏航系统控制策略,偏航轴承的极限载荷得到很好的控制,同时提高了风力发电机的发电量。     

基于风力机转速控制的液压型机组功率追踪研究

为解决液压型风力发电机组风能利用率问题,以机组输出功率最佳为控制目标,研究机组最佳功率追踪控制方法。建立了风力机特性数学模型和液压主传动系统数学模型,在数学模型的基础上提出了一种用直接风力机转速控制的最佳功率追踪控制方法,并对其控制率进行推导与分析。以30 kVA液压型风力发电机组实验台为基础,针对所提出的最佳功率追踪控制方法进行仿真与实验研究,结果表明该控制方法具有良好的控制效果。     

大功率直驱风电机组变流器的功率器件热负荷分析

风速变化和风机的空气动力特性对风电变流器功率半导体器件热负荷特性的影响亟待研究。针对这个课题,对风电变流器在风速稳定和变化剧烈情况下的功率半导体器件结温进行了计算和研究。其中研究对象为兆瓦级直驱风力发电机组,研究中使用了非定常叶素动量理论中的空气动力模型,并从风速频谱的角度研究了功率器件的热应力。研究结果表明,风电机组较强的惯性使得半导体器件热特性稳定,但风速对功率器件损耗占比有影响,同时低频风速变化对损耗也有影响。     

风力发电机组变桨控制系统分析

介绍了风力发电机组变桨系统的工作原理;研究了兆瓦级风力发电机组变桨距控制机构,对液压变桨距机构和电变桨机构的结构和各部分的功能作用做了详细的分析。     

基于双PWM的兆瓦级风电机组并网控制策略的研究

针对兆瓦级永磁同步发电机组并网的控制要求,根据三相电压型PWM整流器开关函数的数学模型,本文提出了基于背靠背双PWM变流器的风力发电机组的并网控制策略,建立了该策略的等效电路模型,并重点研究了基于直接电流控制双闭环级联结构的三相电压型PWM整流器的控制策略。通过对该并网控制策略的等效电路进行仿真分析,网侧输出的三相交流相电流的总谐波畸变率仅为3.64%,电流波形正弦度良好,验证了该并网控制策略的可行性。     

液压型风力发电机组低电压穿越控制方法研究

以液压型风力发电机组作为研究对象,根据机组低电压穿越控制过程对液压系统功率快速调整的要求,以发电机稳定于工频转速和液压系统瞬态调整时间最短为控制目标,提出一种基于直接控制变量马达摆角的低电压穿越控制方法。以30kV·A液压型风力发电机组模拟实验台为仿真和实验平台,针对提出的低电压穿越控制方法展开研究,仿真和实验分析表明,直接控制变量马达摆角的方法具有较好的低电压穿越控制效果。     

基于模糊控制的电动变桨距系统建模与仿真

以兆瓦级风力发电机组直流电动变桨距控制系统为研究对象,设计了一个变桨距模糊控制器代替传统的PID控制器,并利用Matlab对整个系统进行了基于电气原理的建模仿真,结果表明了此模型的正确性,且所设计模糊控制器具有很好的跟随性,控制效果良好。     

变速变桨距双馈风力发电技术研究

大型风力发电机组多具有变速变桨距功能,能够通过控制桨距角来调节机组的功率输出,使整个风力机的功率控制更为有效.通过对变速变桨距双馈风力发电机组的控制策略进行详细分析,给出了变速变桨距风力发电机组的MATLAB仿真波形,仿真结果验证了控制策略的正确性与可行性.     

兆瓦级变速恒频风力发电机组控制系统的研究

与失速型风力发电机组相比,变速恒频风力发电机组运行在额定风速以上时,输出功率平稳,且传动系统具有良好的柔性.针对兆瓦级变速恒频风电机组的上述特点,本文从硬件组成、系统控制和安全保护等三方面介绍了兆瓦级变速恒频风电机组的控制系统,并对大型风电机组整机控制和安全保护功能进行了深入的研究与试验.     

风机液压变桨机构的负载力分析及系统建模

变桨机构通过调节风机叶片的节距角来保证风机在多变环境下的稳定运行.变桨距系统利用曲柄连杆机构与叶片连接,实现直线往复运动与旋转运动的转换,机构形式使叶片转动的阻力矩与液压缸负载力存在非线性关系.以1 MW风机为例,根据曲柄连杆机构的运动转换关系,分析了液压缸负载力的非线性变化,并采用功率键合图法结合控制信号的方块图模型,建立了系统的数学模型,为系统优化提供了理论依据.     

基于PSAT的风机接入电网模型的研究

为了分析不同类型的风机接入电网后,能否与已有电网兼容的问题,在分析了电力系统仿真软件PSAT内置的5阶双馈风力发电机组机模型及其电压、转速和桨角的控制形式的基础上,根据某1.5 MW双馈风机的机械及电气数据,建立了风机接入电网模型及接入电网的典型接线形式,并在潮流计算模块与时域计算功能模块的基础上,编制了仿真程序,最后在阵风与湍流风模型下对风机转速、电压、功率的变化进行了动态仿真。仿真及研究结果表明,运用该方法分析所得结果与实际的风机特性一致,利用PAST内置的风机模型能很好地进行风机接入电网的兼容性分析。     

基于有限元结构动力学模型的塔架振动分析

为深入了解风机塔架的动态特性,并解决运行过程中的塔架振动问题,研究了塔架有限元动力学方程的建模方法,建立了塔架动力学方程; 依据动力学方程,研究了塔架模态的求解方法,得到了塔架基础刚度、塔架质量及塔架刚度对塔架模态的影响趋势,为风机塔架制造、安装过程提供理论参考依据。并依据动力学方程,研究了塔架动力学相应的求解过程,进而设计了基于塔架激励减缓的多目标变桨控制方法,仿真和风场实验结果表明,此方法可有效减小塔架振动告警,减小风机停机次数,从而提高发电量。     

基于改进的粒子群算法的风力机叶片优化设计

基于有限叶片变环量气动计算模型,加入攻角随风速的变化处理,根据风电场中来流速度的概率分布,并以风力机最大年发电量为目标,建立优化模型,使用改进的粒子群算法进行搜索,寻找全局最优解.采用改进的粒子群算法设计的优化程序,设计了1.3 MW定桨失速型风力机叶片,并与现有的风力机叶片作比较.优化后,风力机叶片的弦长明显减小,达到额定风速后的功率输出情况,也满足了定桨失速型风力机的功率控制要求,说明本文所述的优化设计方法的有效性和实用性.     

新能源主动支撑电网能量获取及调配策略研究

为满足新能源风电主动支撑电网的调频需求,实现风电大比例友好接入电网,分析了风机实物轴上能量获取及转化特征,推导了实物轴上惯性能变动量化公式,同时推导了变桨方式能量调配计算方法,得到三维动态联合储能及能量调配控制实现策略.然后,把风机能量调配策略应用于风机虚拟同步机控制中,设计了风机虚拟同步机控制策略,融入正常风机控制逻辑中,实现了风电主动支撑电网的控制策略.控制策略经仿真及现场实验的检验,结果表明,风机能量调配策略能精确预留风机调频备用能量,风机虚拟同步机控制能实现电网主动支撑.     

基于控制方法的风机塔架减振研究

为利用控制方法减小兆瓦级风机运行过程中塔架的振动量,对塔架结构动态特性和塔架激励源动态特性进行了分析研究。以某2 MW机组为例,进行了塔架振动情况评估。基于评估结果,设计了增加气动阻尼的塔架振动控制方法,并进一步设计了直接加阻的主动控制结构,结合振动过大时主动降功率运行手段,实现了塔架振动的控制器干预。在许继WRTS-800和PRDS-600仿真实验平台上进行了仿真验证和等效疲劳载荷计算;在实验风场进行了现场实验,并对实验数据进行了统计分析。研究结果表明,采用该方法,塔架等效疲劳载荷明显减小,主动控制减振效果明显。     

电液比例变桨距风力机半物理仿真试验台

针对风力机变桨距控制研究的重要性，提出风力机电液比例变桨距系统半物理仿真试验台的设计方案。通过风力机空气动力学分析和模型研究，为变桨距控制提供了理论基础。当仿真风速信号在额定风速上下变化时，加载装置实时模拟作用在变桨距液压缸上的风力负载，同时仿真平台中电液比例变桨距执行机构控制桨叶节距角发生相应的变化，通过风力机模型实现半物理仿真，最终输出功率稳定在额定功率附近，达到了变桨距功率控制的要求。     

风力机最大能量捕获及功率稳定性研究

通过对风力机空气动力学特性的分析,提出了风力机组变速运行最大能量捕获及变桨距控制实现功率稳定的理论依据.详细研究了变速运行控制方法、变桨距机构设计及控制方案.数字仿真表明,在风速低于额定风速时变速运行捕获能量比恒速运行捕获能量大;节距调节控制可以很好地使输出功率稳定在额定功率左右.     

基于BEM-GDW综合理论对风力机叶片优化

基于一种新的风力机气动性能理论——BEM-GDW综合理论,考虑实际年风速分布概率,以年发电量最大为目标,结合遗传算法搜索寻优,建立叶片优化设计程序。运用此程序,对某2MW水平轴风力机叶片进行优化设计。优化后的风力机叶片的扭角、弦长及相对厚度的分布均保持光滑并连续性过渡,便于生产和加工。同时叶片捕风能力与年发电量较之原叶片都大大提高,具有一定的理论和工程实用价值     

基于Matlab的双馈风力发电机的模型研究与仿真

分析了双馈发电机交流励磁变速恒频发电运行原理,给出了双馈发电机矢量控制模型,通过Matlab／Simulink仿真,证明了可实现系统输出有功功率、无功功率的独立解耦控制。