电网故障下风电机组轴系扭振抑制方法

通过全面分析不同故障类型和不同运行状态的双馈风力发电机电磁转矩特性以及由此激发的轴系扭振,得出了轴系关键参数对扭振的影响。分析结果表明,从降低模态耦合度的角度考虑的轴系参数配置方案对于抑制电网故障下的扭振无法取得显著成效,应当从削弱故障及恢复时刻转矩过冲和增加阻尼入手。随后提出了一种基于扭转角速度并通过附加电磁转矩实现的传动轴阻尼虚拟配置方法,针对扭转角速度可能难以获取的问题,在此基础上提出了与之等效的基于发电机转速的传动轴阻尼虚拟配置方法,通过大量PSCAD仿真验证了虚拟配置参数的一些特性以及2种参数虚拟配置方法的有效性。     

电网短路故障下双馈风电机组传动链扭振响应

电网故障引起的电磁转矩波动易造成风电机组轴系扭振疲劳损耗,严重时会造成轴系故障,有必要研究不同类型电网故障下风电机组传动链扭振响应及其对关键部件的影响。首先,采用集中质量法,考虑叶片柔性建立了风电机组传动链四质量块模型,基于小信号模型,采用模态分析法对风电机组传动链扭振特性进行分析。其次,为了表征不同故障类型对风电机组传动链轴系扭振的影响,在双馈发电机电磁暂态模型的基础上,推导了电网对称与不对称故障下电磁转矩表达式。最后,基于四质量块传动链模型,仿真分析了单相、两相和三相接地电网故障对机组传动链扭振响应的影响。结果表明,不同类型电网故障会影响不同传动链扭振频率及其不同关键部件;三相接地电网故障引起的传动链扭振幅值大,齿轮箱和发电机转子间轴上传递转矩可以较全面反映扭振响应频率;与传动链其他部件相比,发电机转子受到电网故障影响更大。     

含虚拟惯量的双馈风电机组扭振阻尼特性分析与抑制方法研究

阻尼是影响双馈风电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)轴系扭振的核心因素.在并网导则要求风电参与系统调频的背景下,当DFIG采用虚拟惯量控制响应系统频率变化时,其扭振的阻尼特性将更加复杂.采用阻尼转矩方法,首先分析了最大功率跟踪模式下DFIG轴系扭振的阻尼特性,推导了虚拟惯量引...     

基于储能系统的双馈风电机组机网扭振抑制策略

针对由电网侧电气小扰动引起的机网扭振现象,提出了一种储能系统(ESS)的双馈风电机组(DFIG)机网扭振抑制策略。通过建立储能系统的数学模型,提出了储能系统的附加阻尼控制策略,利用储能系统既能输出无功也能输出有功的特点,根据风电机组母线电压偏差信号及电网电压频率偏差信号,控制储能系统的无功及有功功率的输出,在电网发生故障或者干扰时,稳定母线电压,抑制频率波动,从而及时有效地抑制机网扭振。仿真结果表明,对于传输线路末端无限大电网的电压暂降和频率波动的干扰引起的风电机组轴系扭振,储能系统能够有效地进行抑制。     

基于电气阻尼-刚度控制的双馈风电机组轴系扭振抑制策略

针对现有扭振控制中,难以平衡抑振效果和响应速度的关系,以及高、低速轴的阻尼比变化速率不同导致整体阻尼比难以调节的问题,提出了一种双馈风电机组轴系扭振抑制策略。首先推导了机械扭转角与电磁转矩的传递函数,通过引入等效阻尼和刚度分析了高低速轴机电耦合阻尼比的差异。其次对电气刚度抑制轴系扭振的机理进行分析,根据阻尼和刚度的协调作用,提出基于电气阻尼-刚度控制的轴系扭振抑制策略,得到电气阻尼-刚度控制下的轴系阻尼比变化趋势。最后在搭建FAST-MATLAB/Simulink联合仿真双馈风电机组模块的基础上,引入湍流风与电网暂降激励,对所提策略的抑振效果进行仿真验证。结果表明,相较于传统的阻尼控制,所提策略能够充分发挥传动链的机电强耦合作用,在保证响应速度的同时具有更好的抑振能力。     

双馈风电机组传动系统扭振抑制自抗扰控制

扭振是造成风电机组传动系统零部件疲劳损伤的主要原因之一。为了通过控制减小风电机组传动系统疲劳载荷,本文在分析风电机组传动系统中非线性不确定因素作用的基础上,设计了一种扭振抑制自抗扰控制器。该控制器将传动系统中的非线性不确定因素作用和外界扰动归结为系统总扰动,通过扩张状态观测器进行实时估计,并在发电机转矩控制中给予补偿,增强了控制器的适应性和鲁棒性。以3MW双馈风电机组为控制对象的试验结果表明,该控制器可以在不影响机组发电量的前提下抑制传动系统扭振,明显减小齿轮箱的转矩波动,从而减轻扭转载荷对主要零部件的疲劳损伤。     

双馈风电机组轴系扭振理论与扭振控制技术研究进展

针对日趋大型化、复杂化的双馈风电机组,机组轴系的动力学研究与扭振控制技术对其降低振动和噪声、延长机组的使用寿命和提高轴系可靠度有重要意义.首先,综述了机组轴系的建模方法等相关领域的研究进展;然后简述了风电机组轴系扭振控制方法与最新技术相关研究领域的研究进展.通过归纳文献资料,对扭振理论和扭振控制技术的研究难点进行了简要...     

旋转扭振电机及其数值仿真研究

旋转扭振是内燃机曲轴轴系无法避免的问题，为研究这种振动的后果及用动力消除这种振动的方法，需要一种能真实地模拟内燃机轴系在旋转时又扭振的装置。本文描述以电动机为基础的动力模拟系统，为旋转扭振模拟探索了一种新方法。本文提出的系统经过实验验证，达到设计要求。文中还对系统进行计算机程序仿真，为进一步研究该系统提供有力手段。     

大型双馈风电机组电网故障穿越过程载荷特性分析

目前,针对大型双馈风电机组电网故障穿越过程载荷特性的研究不足。首先,基于弹簧-阻尼-质量建模方法,建立了双馈风电机组传动链轴系载荷响应模型及塔架左右方向运动响应模型,获得系统固有谐振频率及阻尼系数解析表达式,理论分析结果表明,电网故障穿越过程可能引起传动链扭振和塔架左右晃动。其次,建立GH Bladed-MATLAB联合仿真模型,并基于此研究了电网对称与不对称故障对传动链轴系及塔架左右载荷特性的影响,仿真结果验证了理论分析的正确性。最后,进一步研究了不同有功恢复策略对机组载荷的影响,结果表明,有功功率恢复速率过快会导致机组载荷大幅增加,并得出了"机械友好型"风电机组故障电压穿越控制原则。     

双馈式风电机组机网扭振的建模与仿真

建立了双馈式风力机组机网扭振的小信号分析模型,包括风力机的机械旋转系统模型、发电机模型、控制模型及电网模型.其中机械旋转系统包括风力机的桨叶、高速轴、齿轮箱、低速轴和发电机转子,等效为三个集中质量块-弹簧模型;发电机、电网及控制模型均在 dq 坐标系下建立.推导了整个模型的状态方程.在电磁暂态仿真软件 EMTP 中建立...     

有机械联系的多电机传动系统的负荷均衡控制和扭振抑制

存在两类有机械联系的多电机传动负荷均衡控制系统,经转矩环系统和经转速环系统,主要差别在于对由弹性和间隙引起的扭振抑制能力不同,研究了扭振产生机理,抑制方法,在什么情况下宜选用哪类系统,帮助系统设计者正确选用。还介绍了一种抑制扭振的有效措施——转速差补偿,两类系统都适用。分析结果已在工业产品中得到应用。     

大容量永磁同步风电机组系统谐振与抑制策略

风电机组变流器是变速恒频风电机组的核心部件,变流器电网侧滤波器在保证良好并网特性的同时也给系统带来了谐振稳定性问题.基于风电机组变流器网侧滤波器动态特性进行分析,揭示了风电机组谐振机理,提出了虚拟变阻尼谐振抑制策略.在MATLAB/Simulink中建立了2.0 MW直驱型永磁同步风电机组仿真模型,实现了风电机组谐振与抑制的全过程仿真.利用电网谐波发生模拟装置,首次在2.0 MW永磁直驱风电机组上进行了机组谐振与抑制现场试验.仿真与现场试验证明了理论分析的正确性与谐振抑制策略的有效性,对实际运行时风电机组的谐振问题和风电机组变流器设计具有指导意义.     

定速异步机型风电场机网扭振建模及仿真

以定速异步风电机组为例,建立包括三质量块轴系数学模型在内的风机模型,在此基础上建立了定速异步机型风电场多机小扰动仿真模型,研究该机型下同型风电场扭振模态及其相关因子,并对比不同风机数量及布局的风电场扭振模态。结果显示,风电场机组间轴系扭振模态出现双谐振尖峰现象,风机数量增加将导致扭振模态特征值实部趋于正半轴并且阻尼比降低;风电场机组间存在扭振传递作用,风电场风机数量和布局将影响系统的小干扰稳定性。     

新型联合仿真在双馈风电机组电网不平衡故障下的应用研究

由于双馈电机的定子绕组与电网相互连接,双馈电机对电网的故障较为敏感。在电网所有故障类型中,不平衡故障发生的频率更高。文中建立了新型联合仿真方法,利用Ansoft Maxell,MATLAB/Simulink以及Ansoft Simplorer三个软件联合仿真搭建了1.5 MW双馈发电系统,这三部分的联合仿真,既可以考虑电机模型真实因素,也能完全实现模拟双馈发电系统。模拟了双馈电机在B型单相接地故障下的暂态过程,得出了在B型单相接地故障下双馈电机的定子磁链以及转子电压等电气量的变化过程。最后,联合仿真结果与理论分析一致,验证了该仿真方法的有效性。     

风剪切和塔影效应作用下直驱式风电并网系统虚拟惯量控制

风剪切和塔影效应使直驱式风电机组成为强迫功率振荡扰动源,虚拟惯量控制可使风电机组同时具备向系统提供惯量支持和抑制扰动的能力。通过分析虚拟惯量控制中比例-微分环节对系统阻尼、风机轴系扭振和扰动源的影响,提出了虚拟惯量控制的改进方案。在VIC补偿量中引入风机输出功率给定量和二阶带通滤波器,实现了比例、微分系数的等效等比增大。算例分析和仿真结果表明,改进方案在不减少系统阻尼和不降低轴系稳定性的前提下,提高了虚拟惯量控制对强迫功率振荡扰动抑制的能力。     

应用于微电网的并网逆变器虚拟阻抗控制技术综述

微电网是由分布式电源、储能装置和负荷等组成的统一整体,随着分布式电源渗透率的不断提高,微电网的应用越发广泛。在实际运行中,微电网中通常会出现并联逆变器功率分配不均、谐波污染、串并联谐振、故障电流和励磁涌流过大等问题。虚拟阻抗技术能够改变并网逆变器的阻抗特性,对于上述问题的解决效果颇佳,而且实现简单,因此具有广泛的应用前景。全面综述了虚拟阻抗的应用场景和相应的实现方法,并结合自适应虚拟阻抗这一现阶段的研究热点,探讨了未来的研究趋势和可能遇到的关键问题。     

汽轮发电机电气参数对次同步扭振阻尼的影响

汽轮发电机是联系轴系机械系统与电力网络的中间环节,其数学模型的表现形式及参数精度对次同步扭振研究的可行性及结论有着直接的影响。通过对机电系统闭环特征值的计算分析,研究了汽轮发电机电气参数对次同步扭振阻尼的影响,指出应注意发电机次暂态电抗参数精度对次同步扭振阻尼有较大影响。     

8/6极双凸极永磁电动机驱动系统容错型拓扑结构

驱动系统的可靠性问题得到了广泛关注,本文提出了8/6极双凸极永磁(DSPM)电机驱动系统容错型拓扑结构,并建立了场路耦合联合仿真模型。在对8/6极DSPM电机的运行特性及常见的故障状况进行详细分析的基础上,对此拓扑结构的控制策略以及电机在不同工作状态下的运行特性进行了分析研究,样机的实验结果验证了该拓扑结构的有效性以及仿真分析结果的正确性。仿真和实验结果表明,此拓扑结构可以有效地降低故障对电机运行产生的影响,从而为8/6极DSPM电机驱动系统的容错控制打下了基础。