大型风力发电机组主控测试系统研究

大型风力发电机组运行环境复杂多变,运行工况具有不可预测和不可重现性等,主控系统必须具备高可靠性、高动态性能等特点.构建了一种大型风电机组主控测试系统,该系统建立了风电机组模型,模拟风场运行环境,实现了机组运行工况再现,使测试和调试不受风的随机性、间歇性等特性的影响,并制定了相应测试方案,总结了测试注意事项.经验证,该测试系统有效解决了风力发电机组控制系统全面动态测试难题,保证了主控系统的高可靠和高动态性能,缺陷得到提前暴露,缩短了研发周期,减少了现场调试时间,提高了风电机组主控系统研发、出厂质量.     

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。     

风电机组主控系统测试平台的设计与实现

为了降低风力发电机组主控系统测试环节的成本、保证测试的安全性,以工控机、板卡为硬件,Labview和Matlab/Simulink为软件开发工具设计了一种风电机组主控系统测试平台,实现了风电机组主控系统的实验室测试。平台的风电机组执行机构和传感器模拟、双馈发电机电网电压定向控制策略仿真、数据存储分析等功能运行良好,工作稳定。风能作为一种无污染的绿色能源,受到世界各国的日益重视,风力发电技术和产业近     

兆瓦级风电机组电动变桨距系统测试平台设计

大型变速恒频风力发电机组通常采用变桨距控制技术,使风电机组在额定风速以上输出平稳的功率,从而保证机组安全.电动变桨距系统因其结构简单,易于施加各种控制,可靠性高,在变桨距风力发电机组中得到了广泛应用.文中在分析兆瓦级风力发电机组电动变桨距系统工作原理的基础上,选择了永磁同步电机(PMSM)作为电动变桨距系统的执行电机,完成了兆瓦级风电机组电动变桨距系统及其测试平台构建方案的设计.测试平台的建设为兆瓦级风电机组电动变桨距系统的性能和可靠性测试提供了一个有效的途径.     

高原型兆瓦级风电机组控制系统的设计

风力发电机组的主控制系统,是风电机组的控制核心,它担负着机组稳定运行的重要任务。对于不同的运行环境、控制要求、并网要求,在设计时有其特殊性。本文主要针对高海拔环境应用风电机组,对高海拔环境对控制系统的影响,进行了专门的讨论;通过对控制系统进行系统研究,得出了高海拔机组主控系统的基本设计原则,对高海拔要求控制系统的设计有...     

一种全工况风电控制系统半实物仿真平台的设计

本文提出基于德国倍福TWINCAT控制软件包,GH Bladed风电专用仿真软件以及实物对拖系统搭建的全工况测试平台用以开发相应风力发电机组机型主控控制软件,通过该测试平台应用能有效克服全实物系统测试困难以及全仿真系统不能实时等困难,为新机型主控系统开发提供了坚实可信的测试依据。     

国产风电机组主控系统开发与应用

主控系统是风电机组的控制核心,但其国产自主化程度很低,对外依赖较大,是风电设备最薄弱的环节。在分析风电机组主控系统国产化现状的基础上,介绍了国内首批100%国产化风电机组主控系统——华能睿渥风电可编程逻辑控制器（PLC）系统的设计、开发与应用情况。针对软硬件适配性差、缺少CANopen模块等问题,设计了CPU、FPGA等核心芯片全国产的风电PLC模块,研制出国产CANopen通信模块。经权威第三方测试,该国产化风电机组主控系统功能性能、可靠性指标完全满足风电机组实际需求。经陆上 2 MW、海上5 MW风电机组示范应用以及陆上1.5 MW风电机组批量应用表明,该风电机组主控系统已具备较强的实时性、极高的环境适应性和抗电磁干扰等能力,完全满足各类风电机组应用要求,标志着我国风电机组控制核心实现了完全自主可控。     

特高压直流工程大型调相机组启动调试及关键技术

国家电网公司首次在特高压直流工程换流站中加装300 Mvar大型调相机组以作为动态无功补偿设备,要求其暂动态性能优,安全可靠性高,运维检修方便,该容量及应用需求的调相机在国内外均无设计制造先例,更无调试运行经验。结合特高压直流工程大型调相机组的功能要求及系统特点,介绍了大型调相机系统启动及调试的主要内容及要求。针对大型调相机组与常规发电机组的差异,着重阐述保安电源系统、励磁系统、同期系统、带负荷试验等调试中的关键技术问题,旨在为保证特高压直流输电工程调相机站调试的顺利进行和工程的按期投入运行提供重要参考。     

我国风电标准体系进一步完善

正中国电力科学研究院有限公司牵头编制的国家标准GB/T36994-2018《风力发电机组电网适应性测试规程》、GB/T36995-2018《风力发电机组故障电压穿越能力测试规程》获批发布,并将于2019年7月1日正式实施。国家标准《风力发电机组电网适应性测试规程》结合我国风电机组运行现状及电网运行对风电机组适应性的要求,规定了包括电压偏差适应性、频率偏差适应性、三相电压不平衡适应性、闪变适应性、谐波电压适应性等风电     

风力发电机组低电压穿越能力的试验分析

针对多起因系统故障引起电压跌落,导致风力发电机组脱网事故,对风电机组的低电压穿越能力进行分析,采用风电机组低电压穿越移动测试装置对风电机组进行低电压穿越能力测试。测试结果表明:风电机组低电压穿越能力测试可以精确记录风电机组低电压穿越期间电压、电流等各项参数指标,对并网风机及系统的稳定运行意义重大。     

大型变速双馈风电机组动态稳定性仿真分析

介绍了变速双馈风力发电机组的基本结构,建立了双馈风电机组在dq坐标系下的动态数学模型。应用MAT-LAB/Simulink搭建了系统仿真模块,对大型双馈风力发电机组的动态稳定性做了仿真研究。仿真结果表明了所建模型的正确性,以及在风电系统中利用变速技术后可以大大提高风能的利用率,改善了电力系统稳定性,并说明了变速双馈风力发电机组具有具有良好的动态特性和低电压穿越功能,为今后大型风电场的建立提供了可靠的理论依据。     

风机接入对系统阻尼特性影响的研究

大规模风电接入电网后,其运行对系统的小干扰稳定性将产生一定的影响,为研究风电在不同运行工况对系统动稳定性的影响。基于CEPRI9v6系统算例针对风电场的接入进行了小干挠稳定性仿真研究。深入分析了风电机组在典型阵风、渐变风、随机噪声风风速扰动情况下,恒速异步风力发电机组、变速恒频风力发电机组分别接入系统时对系统阻尼特性的影响,并且通过系统仿真算例,验证了分析结果,为大规模风电并网时风电机组选型以及系统稳定分析提供了建设性意见。     

基于51单片机的风力发电机组润滑系统

为解决风力发电机组各轴承及齿轮在运行时能自动加注润滑油脂的问题,通过单片机技术开发了一套独立于风电机组主控的润滑自动控制系统,利用单片机对风电机组各轴承及齿轮工作信息的采集并结合预设的工作参数,自动进行内部程序的处理,进而对润滑泵的工作状态加以控制。通过仿真验证,结果表明该系统实现了对风电机组润滑系统的自动控制。     

大规模风电并网动态特性模拟与分析

研究大规模风电并网动态特性,对提高电力系统稳定性具有重要意义。分析了风力发电机组、水力发电机组和汽轮发电机组的工作原理并建立了对应的数学模型,构建了含风力发电机组、水力发电机组和汽轮发电机组的多源混合电力系统模型,在风速波动条件下,对该系统模型进行了仿真分析。仿真结果表明:当风电机组输出功率发生变化时,该多源混合电力系统模型能够准确描述电力系统主要参数的动态变化特性。     

风力发电机组状态监测与智能故障诊断系统的设计与实现

风力发电机组状态监测和故障诊断技术,可以有效降低机组的运行维护成本,保证机组的安全稳定运行。阐述了风力发电机组的基本构成。在介绍风电机组常见故障的基础上,分析了机组中的主要部件齿轮箱和发电机的故障。针对齿轮箱和发电机的故障提出了一种智能诊断的新方法,并以此设计开发了风力发电机组状态监测与智能故障诊断系统,详细介绍了该系统的原理、结构及功能。     

VSCF双馈风电机组并网控制的研究

新疆地区地广人稀,风力资源丰富。近几年风力发电技术越来越成熟,在新疆建立大型风力发电厂是一个利国惠民的好项目。单独的风力发电机组的稳定性、可靠性、安全性都比较低。鉴于VSCF双馈风力发电机组具有柔性连接等特点,可考虑在新疆采用VSCF双馈风电机组并网运行。基于双馈感应发电机在国内外的发展状况,研究了VSCF双馈风力发电机组的原理、数学模型等内容,分析了风电机组并网的分段分层控制方法,同时,利用Matlab仿真平台进行了相应的仿真,验证了该分段分层方法的可行性和有效性。     

风力发电机组故障分析与智能诊断

随着中国风力发电的比重及机组容量的不断增大,机组一旦发生故障,不仅影响风电场自身的安全,而且对电网的稳定运行造成重大影响。故障分析与智能诊断技术是降低大型风力发电机组故障率与运维费用的主要手段之一。文中详细分析了风力发电机组主要部件的故障,在对风力发电机组状态监测和故障诊断技术深入研究的基础上,提出了基于小波包和BP神经网络的智能诊断方法,以此开发了风力发电机组状态监测与故障诊断系统,通过系统在大型风力发电场的成功应用,验证了其对风电机组故障诊断的有效性。     

高原型风机电气系统的设计分析

高原环境条件会影响风力发电机组电气系统的性能,只有摸清高海拔环境条件对风电系统各个部件的影响,才能设计出稳定运行的风电机组。本文阐述了高原环境对电气系统的各种影响因素,针对电气设备、电缆选型以及变流器水冷却系统提出了科学的优化方案。     

随机载荷激励下的风力发电机组首次穿越模型

大型化和轻量化发展后的风力发电系统时变复杂度逐渐增大。同时,风电机组所受载荷具有随机性,导致各组件的长时间振动加剧,进而出现严重损坏,破坏系统的稳定性。通过综合风电机组机械传动模型、确定性载荷模型和随机载荷影响,建立了随机载荷下的首次穿越模型。并结合风电机组的电气动态模型,构建了统一的机电动态模型。采用拟不可积Hamilton随机平均法,建立了相应的Hamilton函数和一维?Ito扩散过程的随机模型,为后续的风力发电机组稳定性和可靠性研究打下基础。以国产某750?k W机组为例建立了相应的统一的机电动态模型,并通过Matlab仿真验证了随机载荷下风力发电机组的首次穿越现象。算例结果表明,该模型具有较好的适用性和可操作性。     

变桨定速风机系统控制器设计

系统控制是大型风电机组的核心技术之一。目前,我国自主研制的风电机组系统控制器受开发与测试条件的制约,其技术成熟度和运行可靠性还远未达到商业化水平,国内市场几乎被进口产品所垄断。本文针对变桨定速风力发电机组系统控制器的功能进行简单介绍,并对其故障诊断和保护、偏航解缆、液压泵控制、变桨控制、刹车控制等各项功能的软件实现进行全面阐述。