“南车电机”成功研制高速永磁同步风力发电机

近日,一款拥有自主知识产权．最大功率为2．5MW的高速永磁同步风力发电机在南车株洲电机有限公司成功下线。该发电机具有效率高、体积小、结构紧凑、成本低、可靠性高、维护量小等诸多优点,采用全功率变流控制,使机组具有良好的低电压穿越性能;     

基于FCS-MPC的风力发电系统低电压穿越技术研究

提出了一种基于模型预测控制的直驱永磁风力发电系统低电压穿越方法，构建了包含网侧和机侧电流的价值函数，通过滚动优化实现风速变化时的直流电压稳定和最大功率跟踪。当并网点电压发生跌落时，利用一个比例函数降低电机转矩电流参考值，减少永磁同步发电机机组出力，通过将机侧与网侧间的不平衡功率传递至发电机转子，来稳定直流侧电压。最后通过仿真试验，验证了所提控制策略应用于直驱永磁风力发电系统低电压穿越控制的可行性和有效性。     

直驱型风力发电系统中永磁同步发电机的控制技术研究

研究了风力发电最大功率点追踪原理，建立了永磁同步发电机的数学模型，在此基础上，设计了一种适用于直驱型风力发电系统的永磁同步发电机的控制技术。控制系统采用零d轴电流分量控制策略，并采用电流滞环跟踪技术控制定子电流，实现速度闭环控制。在Matlab／Simulink平台上建立了系统仿真模型，实验结果证明系统能够变速运行实现最大功率点追踪。系统结构简单，响应快，输出电流近似正弦，谐波含量小。     

基于逆变器的虚拟同步发电机控制建模与仿真

微网系统作为今后智能电网的主要发展方向之一,被广泛关注.逆变器对微网的稳定运行起到关键性的作用,却对电力系统运行产生了不可忽视的影响.当逆变器电源采用下垂控制策略时,很难在扰动情况下为系统提供惯性与阻尼支撑,导致微电网易失去稳定.针对此问题,采用了一种虚拟同步发电机(VSG)技术,以普通光伏发电系统为基础,参照同步发电机的运行特性构建出有功-频率控制器和无功-电压控制器的基础结构,建立逆变器模拟虚拟同步机的数学模型,利用Matlab/Simulink仿真软件建模仿真.仿真结果验证了VSG控制策略对于逆变器控制维持并网稳定具有可行性.     

风机虚拟同步发电机的惯性控制研究

针对不含储能的风机虚拟同步发电机(VSG)系统提出了一种新型惯性控制方案,利用风轮转子的旋转动能补偿直流母线两侧的功率不平衡,并通过提高VSG的功率参考值增加逆变器的功率输出。仿真结果表明,该方案能够抑制直流母线的电压波动,加强风机虚拟同步发电机对电网的惯性支撑。     

提高年循环效率的永磁同步发电机-齿轮传动系统机电协同设计

为实现永磁同步风力发电机组轻量化、高年循环效率的设计目标,提出了一种永磁同步发电机-齿轮传动系统机电协同参数优化设计方法。首先建立风轮计算模型,以风电场实测的年风速工况作为风力发电机组的运行工况。接着建立齿轮传动系统的损耗模型,并基于有限元建立永磁同步发电机饱和磁链模型、转矩模型和损耗模型。在此基础上,为最大限度地发挥各参数下发电机组的效率潜力,采用非线性效率最优电流分配策略对发电机的控制电流进行优化。最后在发电机电磁约束、齿轮几何和强度约束、连续传动约束条件下,以发电机和齿轮的参数作为优化变量,以永磁同步发电机-齿轮传动系统的总质量和年循环风速工况下的总损耗作为目标函数,利用NSGA-Ⅱ算法对目标函数进行优化。该过程优化中嵌套优化,整个过程通过脚本自动化运行,最大程度地降低了系统的损耗和质量,减少了时间成本。基于上述方法对8 MW永磁同步发电机-齿轮传动系统进行优化,优化后系统总质量降低了40.2%,系统年循环损耗减少了461 562.53 kW·h,表明该方法有效地降低了系统的质量且提高了年循环效率。     

大规模风电接入下电力系统调频特性建模与分析

随着电力系统中风电接入比例的不断提高，风电接入对电力系统的影响日益凸显。由于风电具有随机性、间歇性和波动性等特点，风力发电系统的可靠性对电力系统的频率造成较大影响。基于对含风电电力系统动态功率-频率特性的分析，在双馈风电机组的控制系统中增加了一个综合惯性频率控制模块，使得双馈风电机组依靠转子产生的动能完成电力系统的一次调频过程。仿真结果表明，附加的综合惯性频率控制模块能在负荷增加时响应频率变化，从而很好地控制电力系统的频率。     

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.     

第三届上银优秀机械博士论文摘要选登

正论文名称:高性能永磁式同步风力发电机之设计论文作者:台湾科技大学/萧钧毓指导教师:叶胜年《研究领域:电机机械、电力电子、电力系统》黄仲钦《研究领域:永磁电机设计(风力发电及电动载具)、市电并网(小型风力及太阳能系统)》本论文旨在提出一套高性能风力发电机的设计准则,包含高效率、高感应电动势、低电压谐波失真、低转矩涟波及低顿转转矩为目标,利用田口法及磁石修弧技术作定子与转子之优化,并用同一发电机结构     

基于运行数据的风力发电机选型研究

高海拔、低风速区域风能的规模开发具有重要的商业价值，选择能够更好地适应高海拔、低风速环境的风力发电机，可以有效地提升风电场的综合效益。基于运行数据对青藏高原柴达木盆地H风电场的2种不同类型的风力发电机进行分析比较，对2种类型风力发电机的基本参数、功率曲线、发电量及故障数据进行统计分析，得出在青藏高原高海拔、低风速区域以G型风机为代表的直接驱动型外转子永磁同步发电机的综合性能优于以X型风机为代表的齿轮驱动型内转子永磁同步发电机，为该地区高海拔、低风速环境下的机组选型提供一定的参考。     

新能源汽车增程器用外转子永磁同步发电机设计

为配套新能源汽车增程器用发电机,设计一款额定功率63 k W的外转子永磁同步发电机。从发电机结构、电磁材料、磁体结构、冷却结构等方面分析了外转子永磁同步发电机的设计要求。利用JMAG建立了该电机的的二维有限元仿真模型,并对性能进行了仿真,最后进行了试制、调试及实验。结果表明:增程器用外转子永磁同步发电机,性能良好、高效率工作区域占比高。     

高比例风电接入的电力系统静态电压稳定控制策略分析

作为一种可再生能源，风电一定程度上解决了国家用电需求高涨的问题，但高比例风电并网后电力系统的稳定控制问题，尤其是静态电压稳定性问题日益突出。为稳定控制高比例风电接入的电力系统静态电压，首先对静态电压稳定性进行分析，并结合内蒙古某市电网实例，采用P-V曲线连续潮流法，根据高比例风电接入系统的负荷裕度计算，提出无功补偿和发电机机端电压调整两种适合该电力系统的静态电压稳定性控制策略。结果表明，采用无功补偿和发电机机端电压调整策略后，该电力系统静态电压稳定负荷裕度均有明显提升。     

永磁同步风电系统建模及直接反馈线性化控制

构建了空气动力学系统、永磁同步发电机子系统和反馈线性化控制子系统的模型,并给出了具体的MATLAB仿真模型。给出了直接反馈线性化控制的基本原理和实现方法,将该控制策略应用到永磁同步风力发电系统中,采用微分几何线性化理论和最大风能捕获原理,实现了坐标变换和非线性系统状态反馈,达到了永磁同步风电系统线性化,并在MATLAB环境下给出了具体的仿真框图和实现技术。通过系统联合仿真,表明所建永磁同步发电系统模型可以有效实现对控制系统性能的测试,反馈线性化控制具有更高的控制性能,能够确保最大风能捕获。通过研究,找到永磁同步风电系统这一非线性系统的线性化控制策略,从而提升系统的控制品质。     

运行工况下风电传动系统机电耦合建模及其动态特性分析

为研究风电传动系统在变速变载运行工况下的机电耦合动态特性,构建的包括齿轮系统动力学模型、永磁同步发电机有限元模型以及风机运行控制模型的风电传动系统机电耦合模型,计入了齿轮时变啮合刚度以及发电机齿槽效应、磁饱和等非线性因素.仿真分析了风电传动系统在启动、发电运行工况下的动态响应和机电耦合动态特性.研究结果表明:启动工况下...     

风电场在可变风速下对频率的综合控制策略

针对可变风速下风电场频率控制问题,将变速风力发电机(VSWT)的超速控制和变桨距控制结合起来提出了减载控制策略,该策略不仅可以存储电能来满足配电网的约束需求,而且有助于初次调频控制。根据VSWT在高风速下运行的比例来调整风力发电机的静态频率差系数,实现在功率约束下对配电网的频率控制。     

考虑光伏调频的新型电力系统频率态势预测

以光伏为代表的新能源高渗透率并网带来一系列电力系统频率安全稳定问题,因此,需要对光伏参与调频下的电力系统频率态势进行预测分析。该方法在传统电力系统频率响应模型的基础上,考虑光伏附加频率控制策略,量化分析多资源参与调频下的电力系统频率态势及其与调频控制单元关键控制参数的量化关系。结果表明,光伏参与电力系统调频可提高系统频率稳定性,且基于模型分析法的电力系统频率态势预测方法具有可行性。     

双馈风力发电机交流励磁及其幅度频率控制

叙述了双馈发电机变速恒频原理及电网侧和转子侧变频器矢量控制策略.与传统的同步发电机直流励磁不同,提出了一种无需转子位置编码器信号的幅度频率控制策略,仿真验证了幅度频率控制策略的有效性.     

我国率先攻克虚拟同步机电网技术

正世界上首个具备虚拟同步机功能的新能源电站,日前在位于河北省张家口市的国家风光储输示范基地建成投运,这相当于给电网装上一个"水龙头",使原本任性的新能源机组由"我行我素"变为"协调统一",可主动支撑电网频率、电压波动。风电、光伏等新能源并网的最大技术难题就此被一举攻克。据国网冀北电力方面介绍,虚拟同步发电机技术是一种通     

测量相位的新方法

测量相位的新方法郑玉森，尹松青（天津大学电力及自动化系）０引言在许多控制和测量装置中，尤其是电力系统，需要测量交流电压信号的频率和相位及其变化。例如，在同步发电机与系统同期并列时，必须检测并列开关两侧电压间的相位差；在同步发电机的励磁调节器中，需要检...     

全永磁驱动带式输送机控制策略及动力学行为

针对传统异步电机驱动和液压绞车张紧带式输送机存在的传动效率低、运行维护困难、张紧响应慢等问题,设计了一种集永磁电机直驱与永磁张紧于一体的全永磁驱动带式输送机,制定了全永磁驱动系统矢量控制策略与机-电耦合动力学模型;利用Matlab/Simulink建模仿真与煤矿井下现场试验相结合的方法,研究了全永磁驱动带式输送机在空载启动、满载启动、变载运行等工况下的矢量控制策略与机-电耦合动力学行为。结果表明：全永磁驱动带式输送机在多种工况下均能实现转矩与转速的快速响应和动态调节,具有良好的动态特性;多台电机间可维持功率平衡与同步传动,具有较强的抗干扰能力;永磁张紧装置可以实现张紧力动态调节,有利于提高带式输送机驱动效率、张紧响应速度以及整机协调可控性;全永磁驱动系统可实现对带式输送机的智能驱动与动态张紧,在机-电耦合动力学行为仿真试验与现场试验中得到的电机动态特性规律基本一致,表明其可满足煤矿井下带式输送机实际工况需求,具有较高的推广应用价值。