电网电压跌落下双馈风力发电机组暂态性能的比较分析

为了较全面地研究不同运行工况下并网双馈风力发电机组的暂态运行性能,该文基于双馈发电机电磁暂态模型,采用等效集中质量法,建立了考虑风力机和发电机之间传动轴扭转柔性的风力机两个质量块等效模型。在此基础上,基于定子电压定向的矢量控制策略,对风电机组在不同风力机输出转矩、不同电网电压跌落和不同故障持续时间下分别进行了暂态运行性能的仿真,并对风力机不同质量块等效模型的结果进行比较。结果表明,双馈风力发电机组暂态性能与风力机传动链柔性、电压跌落程度和故障持续时间等密切相关。     

双馈风力发电机组等效模型对机组暂态稳定性影响

为研究并网双馈风力发电机组的机电耦合作用对机组暂态性能的影响,采用等效集中质量法,在Mat-lab/Simulink环境下,提出一种基于叶片弯曲柔性和传动轴扭转柔性的风力发电机组3质量块等效模型。结合双馈发电机控制策略,分别以额定功率750 kW和3 MW的风力发电机组为例,对其在电网电压跌落和机械扰动两种情况下进行暂态稳定性仿真,并将仿真结果和传统的1质量块、2质量块等效模型的仿真结果进行比较分析。结果表明:随着单机容量的增加,叶片的柔性对机组暂态稳定性的影响逐渐增大,建立3质量块等效模型对研究大容量双馈风力发电机组暂态稳定性是必要和有效的。     

双馈式风力发电机组传动链优化设计

为智能优化双馈式风力发电机组传动链系统,基于最优拉丁超立方理论,采用Isight软件的simcode组件方法,将轴承、齿轮箱、主轴等各部件评估优化,搭建一套风力发电机组传动链优化设计平台,分析各参数对传动链目标值的影响敏感性。以1.5 MW双馈式风力发电机组为例,筛选出满足载荷要求的部件,并得出最优传动链设计。从设计参数对结果影响分析看,轮毂至浮动轴承之间的跨距参数对传动链成本影响较大,其余参数影响不明显。     

双馈风力发电机组的间谐波问题分析

分析了双馈风力发电机组的间谐波产生原理和DFIG间谐波的特点,然后对目前电力系统IEC框架下间谐波检测和存在的问题进行研究。文章采用高斯窗调节因子的S变换来检测变速风力发电机组的间谐波,并与IEC标准中的检测方法进行了对比,通过分析风电机组现场运行数据,说明DFIG输出的间谐波具有明显的特征频次,而这些特征采用已有的标准无法体现出来。     

双馈风力发电机组并网控制策略及性能分析

为了实现双馈风力发电机组无冲击电流并网,基于电网电压定向矢量控制技术,提出了一种考虑转子电流动态调节特性的双馈风力发电机组空载并网控制策略。基于Matlab/Simulink仿真平台,建立了双馈风力发电机系统及其并网控制的数学模型,并对不同初始运行转速的双馈风力发电机组的自动并网运行特性进行了仿真。仿真实验结果证明无论初始转速为同步转速,还是超、亚同步转速,利用提出的并网控制策略,双馈风力发电机组能很好快速地建立定子电压,并网过渡过程定子电流基本没有冲击。     

双馈风力发电机的频率控制策略研究

提出了双馈风电机组参加频率控制的2种控制策略,惯性控制策略和下降速率控制策略,建立了2种控制策略下的双馈机组的控制器模型.为充分发挥双馈发电机和常规发电机的快速功率调节能力,下降速率控制策略采用冲失滤波器提取频率变化的高频信号做为双馈发电机的频率输入信号,并对双馈机组的控制参数提出了基于ISE优化设计方法.建立了含风电机组的两区域AGC控制系统模式,进行了负荷扰动仿真,对2种控制策略下的系统动态性能进行了比较.仿真结果表明,基于下降速率的控制策略可以使双馈风电机组在频率调节中充分发挥有功调节作用.     

双馈风力发电机组低电压穿越技术的应用

随着风场装机容量的不断增大,风电机组输出至电网的电能质量问题变得越来越重要,而其中低电压穿越能力更是电能质量的直接体现。从低电压事件对双馈风电机组的影响开始说明,提出了基于软件控制的软穿越功能和基于硬件实现LVRT的控制方式,并对其进行了详细的解释说明。     

基于双环控制的双馈风力发电机组控制策略

在分析了双馈风力发电机组运行特性的基础上,提出一种基于双环控制的变换器控制策略。在转子侧,变换器采用定子磁链定向矢量控制技术,推导出了用转子有功电流和无功电流独立解耦控制有功功率和无功功率的策略,并实现了风能的最大跟踪;在电网侧,变换器采用电网电压定向矢量控制技术,构建了电流内环、电压外环的双闭环PI控制系统。利用PSCAD/EMTDC软件,构建了双馈风力发电机组仿真模型。仿真结果验证了所提控制策略的有效性和合理性     

双馈风力发电机组发电机轴承温度高的原因分析

风场应用中双馈异步风力发电机组发电机轴承在装机初期,轴承运行温度很正常。但运行了约两年多时间以后,经常遇到批量轴承高温报警停机的故障,严重地影响了业主的正常发电。产生的原因受到发电机轴承的设计、发电机冷却系统的设计和轴承的使用维护等因素的影响,往往难以准确地确定,使得这种问题长期没有得到有效解决。文章通过收集到的现场调查案例,结合滚动轴承设计的基本理论,对轴承高温报警停机故障产生的典型原因进行了分析,并对轴承现场维护提出了笔者的一些改进意见。     

3MW双馈型风力发电机组主机架结构有限元分析

通过对有限元方法理论的研究,采用ANSYS Workbench对风力发电机组主机架进行强度分析,考虑主轴系统对主机架强度的影响,用杆单元模拟主轴承滚动体,提高载荷的传递效果,机架应力分析结果满足强度要求,并在此基础上提供机架设计修改意见。根据疲劳分析理论,采用应力分析方法对铸造机架进行疲劳分析。为新型机架的结构设计提供了依据。     

叶轮质量不平衡故障下双馈风力发电机特性分析

针对双馈风力发电机组叶轮质量不平衡故障展开研究,综合考虑机组最大风能追踪控制策略(MPPT)以及转子侧矢量控制策略,分析叶轮质量不平衡故障对双馈风力发电机电气特性的影响,推导转子电流的解析表达式,并得出定子电流和功率的变化特性。然后在Matlab/Simulink平台进行仿真,并通过实验进行验证。仿真和实验表明,叶轮质量不平衡故障时双馈风力发电机功率发生波动,频率为叶轮转频及其倍频;定、转子电流中除基波外还包含调制谐波,调制频率为叶轮转频及其倍频。     

双馈风力发电机组有功功率多模型预测控制

针对双馈风机传统有功功率控制策略下存在的功率波动与超调量大等问题,提出一种在全风速范围内基于状态空间模型的有功功率多模型预测控制方法。该方法采用机组的状态空间模型,在控制过程中可充分考虑机组重要状态参数的变化与约束,避免其超出额定值。考虑到机组严重的非线性特性,根据风速的大小对机组模型进行分段线性化。引入预测控制算法,在目标函数中计及机组输出功率和发电机转速与目标值的偏差、桨距角和发电机转矩控制量及其增量等多项指标。在不同风速段,通过调整目标函数的权值,实现机组追踪最大风能或按额定功率满发等控制目标。仿真结果表明,所提出的控制策略可在保证风能利用效率、维持输出功率平稳的同时,减小输出功率和发电机转速的超调量。     

PSCAD/EMTDC环境下双馈风力发电机组的建模与仿真

介绍了一种在PSCAD/EMTDC环境中建立双馈风电机组模型以用于电磁暂态分析的方法。分析了风力机风速与输出转矩的关系,建立了机侧换流器的定子磁链定向矢量控制模型、网侧换流器的电网电压定向矢量控制模型,并考虑了低电压穿越控制策略。最后在PSCAD/EMTDC环境中建立了双馈风电机组的模型,仿真验证了建模方法的有效性和正确性。仿真结果表明,在PSCAD/EMTDC环境中,双馈风机建模方法能够准确地描述风电机组的电磁暂态特性。     

基于风速时空分布的双馈风力发电机组叶轮质量不平衡故障特性分析

综合考虑自然风速时空分布以及风剪切、塔影效应的影响,分析叶轮质量不平衡故障对双馈风力发电机组电气特性的影响。首先对故障特性进行理论分析,分别推导得到了考虑风速时空分布前后叶轮质量不平衡故障下转矩和定子电流的解析表达式及其变化特性;然后在Matlab/Simulink平台进行仿真验证。理论和仿真表明,考虑风速时空分布以及风剪切、塔影效应的影响后,叶轮质量不平衡故障将导致定子电流中存在转频及3k(k=1,2,…,n)倍转频的调制频率,但以转频和3倍频波动为主。其中3k倍频是由风速时空分布造成的,其幅值不会随故障程度变化。使用等效风速替代平均风速,该研究更加贴合自然界中风力机实际运行状况,可为实际风力机运行中的故障诊断提供参考。     

大型风力发电机组自振频率的分析

应用集中质量法的基本原理和方法对复杂的大型风力发电机组结构进行合理的简化，建立相应的动力学模型和运动方程分析机组的自振特性，通过求解线性齐次方程组导出机组最主要的n阶自振频率。经验证，此法简便实用且能获得较为满意的精度，可为大型风力发电机组结构动态设计提供参考。     

计及电网频率偏差的双馈风电机组频率控制策略

针对电力系统发生大扰动时,双馈风电机组采用现有下垂控制方法不能充分利用自身旋转动能为电网提供频率响应服务,提出一种计及电网频率偏差的变系数双馈风力发电机组频率控制策略。该方法通过将下垂系数与电网频率偏差耦合,可根据电网频率变化量灵活地调节下垂系数,实现在系统发生大扰动时风电机组更有效地为电力系统提供频率支撑,并借助EMTP-RV仿真平台搭建含高比例风电渗透率的电力系统模型,验证所提控制策略的有效性。仿真结果表明,在不同风速场景下,当电力系统发生不同扰动时,双馈风电机组采用该策略均可有效提升自身频率响应能力,减少系统最大频率偏差,特别是在大扰动场景下,效果更加明显。     

孤岛双馈异步风力发电机组自抗扰控制研究

针对孤岛运行双馈异步风力发电机输出电压易受负载切换影响、PI控制器对电机参数依赖性高等问题,建立了包含励磁电流动态过程与电机参数误差的数学模型。将电机参数误差和励磁电流动态过程分别视为系统的内扰与外扰,应用分离性原理和零极点配置方法设计双闭环自抗扰控制器替代PI控制器,扩张状态观测器可实时估计系统总扰动,并通过前馈进行补偿。建立兆瓦级DFIG孤岛运行仿真模型进行验证,结果表明文章控制方法能够有效抑制负载切换引起的电压扰动和电机参数变化的影响,提高了系统抗扰动性能。     

双馈感应异步风力发电机组的低电压穿越要求及技术分析

随着风电机组装机容量的持续高速增加,大规模风电场的建设,各个国家(地区)的电网对风电场的要求日趋严格。本文依据国内外的风电场接入电网规则,对风电场接入电网的低电压穿越(Low Voltage Ride Though,LVRT)要求做了详细介绍,并对目前风机主流机型双馈感应异步风力发电机组(Doubly-Fed Induction Generator,DGIG)的LVRT主要技术进行了综合分析与对比,最后对各技术进行改进并对该问题提出今后的研究方向。     

双馈风力发电机组经串补并网的次同步振荡分析

大规模风电采用串联补偿技术可以提高风电的利用率,但是串联补偿技术会增加风力发电机组的次同步振荡的可能。利用PSCAD建立5.0 MW的双馈风力发电机组经串补并网的模型,利用特征值法对该模型的次同步振荡的模态进行了分析,得出了影响次同步振荡的影响因素。最后通过时域分析法进行了验证,得到验证结果和特征值分析结果是一致的。