风力发电机组并网控制与仿真分析

用仿真方法研究了基于双馈异步发电机的风力发电机组的并网过程,分析了不同因素对发电机并网过程的影响。针对使风力发电机并网时可能产生较大冲击的各种因素,充分利用双馈感应发电机转子励磁的特点,提出了抑制和消除冲击的措施,以实现风力发电机组的快速、平稳并网。     

风电场变速恒频风力发电机之间谐波扰动研究

变速恒频风力发电机在工作过程中会产生谐波,当双馈异步风力发电机风速达到切入风速时,并入电网的双馈异步风力发电机与其他直驱永磁风力发电机之间会因为功率传递产生谐波扰动,文章研究分析了此问题,并根据瞬时无功理论和其他风力发电有关理论在Matlab中进行建模和仿真,仿真结果表明亚同步发电状态双馈异步风力发电机会因为功率传递受到正常工作直驱风力发电机的谐波扰动,扰动会随着风力发电机数量的增多而加剧。     

带有RCC的异步风力发电机系统的特性分析

介绍了带有转子电流控制器（RCC）的变桨距调节异步风力发电机系统的基本原理及其控制策略。基于Saber仿真软件，建立了变桨距风力机、绕线式异步发电饥、转子电流控制器以及风速等的仿真模型，并以此为基础深入研究了该类风力发电机系统的运行特性。仿真分析表明，引入转子电流控制可以明显改善发电机的输出电能品质，降低变桨距风力机的调节频率，延长变桨距机构的使用寿命。制作了一套7．5kW模拟异步风力发电机的RCC系统，对带有RCC的异步风力发电机系统进行了模拟实验研究。     

变速恒频风力发电机组动态模型及并网研究

分析了风力发电系统的特点,着重介绍了变速恒频（Variable Speed Constant Frequency,VSCF）风力发电机组运行的基本原理．在此基础上,探讨了风力发电机组各部分的仿真建模,并分析了目前适用于不同条件下的双馈感应式异步发电机（Double—Fed Induction Generator,DFIG）变速恒频（AC—Exited Variable Speed Constant Frequency,AEVSCF）风力发电机的数学模型。对含变速恒频风机电网系统的故障扰动过程进行仿真分析．结果验证了建模的正确性。在故障扰动的最后对未来风电机组建模的研究重点提出了一些建议。     

多机型风电机组机网扭振的模型与机理

分别针对风电场的定桨失速型、直驱式永磁型和双馈异步型风力发电机组3种主流机型的机网扭振机理进行了分析.建立了风力发电机组机网扭振研究的小信号分析模型,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3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.建立了整个模型的状态方程.通过仿真研究了上述3种机型风电机组机网扭振的单机对无穷大仿真模型,利用输电线路首端三相短路故障激发风电场和电网间的机网扭振现象,得到了转速和转矩的扭振曲线,扭振频率与计算得出的风力发电机组机械旋转系统固有频率吻合,验证了模型的准确性.     

变速恒频双馈风电机组参数扰动对并网控制的影响

通过对交流励磁变速恒频双馈风力发电机组(VSCF-DFIG)的空载并网矢量控制策略进行深入地分析和推导,首次正确地得到了双馈异步发电机参数扰动对并网过程中定子电压影响的量化表达式.仿真结果表明,双馈异步发电机转子绕组参数扰动会影响机组并网,降低并网成功率.探寻抗参数扰动的并网控制策略具有重要意义.     

并网异步风力发电机组模型及参数对其暂态稳定性的影响

建立了笼型异步发电机考虑定子电磁暂态的详细模型、忽略定子电磁暂态的简化模型、同时忽略定转子电磁暂态的稳态模型以及一个和两个质量块的风力机轴系模型.针对上述不同组合的5个风力发电机组模型,利用Matlab/Simulink对发电机端部发生三相短路故障情况下的机组暂态行为进行了仿真比较,并通过时域仿真求取了风力机组不同模型下机组故障临界切除时问.结果表明,采用不同风力机组模型对机组暂态稳定性分析结果有很大影响,发电机简化模型和两个质量块的风力机轴系模型较为合适.最后,以提出的合适模型为例,详细研究了风力机模型参数对机组暂态稳定性的影响.     

基于变桨距控制策略的异步风电机组暂态稳定性研究

为了提高和改善在电网故障下并网风电机组的暂态稳定性,该文以并网笼型异步风力发电机组为例,考虑风力机传动链柔性带给机组振荡的影响,在典型变桨控制策略的基础上提出了一种增加以风力机转速为控制量的分阶段控制策略.通过建立并网异步风力发电机组的电磁暂态模型,基于Matlab/Simulink仿真平台,应用改进的变桨距控制策略,对电网三相对称短路故障下并网异步风力发电机组的暂态运行特性进行了仿真,并将其结果和多种不同变桨控制策略以及无功补偿策略的结果进行了比较.仿真结果验证了该文提出的变桨距控制策略能有效改善风力发电机组的暂态稳定性.     

应用STATCOM提高风电场的电压稳定性

风能具有随机性和间歇性,大规模风电场接入电网时会对系统的稳定性产生一定的影响。建立了风力发电机组模型,仿真分析了利用STATCOM改善风电场（由变桨距定速异步感应发电机组成）的静态和暂态稳定性。仿真结果表明,STATCOM可以有效地改善风电场的稳定性,在系统故障后提供无功支撑,提高了风电场的低电压穿越能力。     

永磁同步风力发电机转速桨距综合功率控制策略研究

控制技术是风力发电机组安全高效运行的关键,文章在分析变速变桨距风力发电机特性的基础上,针对永磁同步风力发电机,提出了一种综合控制策略,研究了变桨距控制和基于转速外环、电流内环的电机侧矢量控制;并且对描述发电机工作过程的风速模型、空气动力学模型、机械传动模型、发电机模型、控制系统模型等进行了研究,基于Matlab/Simulink搭建了模型,对风速变化时机组运行情况进行了仿真,验证了所建模型的合理性及控制策略的正确性。     

风力发电系统中组合风速的建模及仿真

在实验室进行风力发电系统模拟,风速模拟是其中重要的一个环节,正确的风速模型不仅可以反应风速实际变化情况,而且能给风力发电系统的模拟研究提供准确的参数。文章采用4分量组合风速模型,用Matlab/Simulink对组合风速进行建模仿真。仿真结果表明,该数学模型能够较精确地反映风速的实际突变性、渐变性及随机性等特点,适用于风力发电系统的模拟研究工作。     

中尺度风资源数值模拟试验分析

应用中尺度数值模式模拟地区的风资源状况是一种比较先进的方法。该模拟成果对大范围区域风能资源的宏观评估和风电场宏观选址具有很好的参考价值。着重介绍了WRF(Weather Research and Forecast)数值模式模拟方法,并采用该模拟方法对近海风电场的风资源进行了模拟。     

基于Matlab/Simulink的风力机性能仿真研究

随着风力发电技术的发展,变速风力发电技术成为了风力发电发展的趋势。风力机作为变速风力发电机组的重要部分,其性能影响到风力发电机组的整体性能。根据变速风力机的静态性能特点,采用Matlab／Simulink软件对其进行建模,并给变速风力发电机组风力机输入模拟变速风速进行仿真研究,给出了风力机的静态性能数据和仿真波形。结果表明：通过调节影响风力机性能的各因素,保持发电机的转速与主导风速之间特定的最优比例系数,使得风力机保持在最佳叶尖速比下运行,跟随变速风速可实现最大风能捕获;对变速风力机的静态性能研究建模方法是正确可行的。     

基于PSCAD的永磁直驱风电机组简化模型研究

针对风电机组的电磁暂态模型求解耗时长、仿真计算工作量大、数值收敛性差等不足,在研究直驱机电暂态及运行控制方式的基础上,利用PSCAD仿真工具构建了直驱风电机组简化模型,并分别在恒定风速、阶跃风速和电网故障三种工况下进行了仿真验证。结果表明,基于PSCAD的直驱风电机组简化模型可行、有效,在保证一定的计算精度下,可大幅提高计算速度,且当风机台数增加时,速度提高更加明显。     

基于Matlab/Simulink的双馈感应风力发电机组建模和仿真研究

以双馈风力发电机组为研究对象,建立了包括风力机、传动部分、双馈感应发电机、定子磁链定向的矢量控制策略、最大风能捕获策略的整体数学模型;应用matlab软件中simulink工具,以建立的数学模型为基础搭建了双馈风力发电机组仿真模型,并以两次阶跃风速为例对所建模型并网后运行特性进行了仿真研究。实现了双馈风力发电机组的最大风能捕获和功率解耦控制,仿真结果表明,双馈风力发电机组具有良好的运行特性,同时验证了所建模型的正确性和有效性。     

Dynamic models of wind farms with fixed speed wind turbines

The increasing wind power penetration on power systems requires the development of adequate wind farms models for representing the dynamic behaviour of wind farms on power systems. The behaviour of a wind farm can be represented by a detailed model including the modelling of all wind turbines and the wind farm electrical network. But this detailed model presents a high order model if a wind farm with high number of wind turbines is modelled and therefore the simulation time is long. The development of equivalent wind farm models enables the model order and the computation time to be reduced when the impact of wind farms on power systems is studied. In this paper, equivalent models of wind farms with fixed speed wind turbines are proposed by aggregating wind turbines into an equivalent wind turbine that operates on an equivalent wind farm electrical network. Two equivalent wind turbines have been developed: one for aggregated wind turbines with similar winds, and another for aggregated wind turbines under any incoming wind, even with different incoming winds.The proposed equivalent models provide high accuracy for representing the dynamic response of wind farm on power system simulations with an important reduction of model order and simulation time compare to that of the complete wind farm modelled by the detailed model.     

大型失速型风力发电机动态特性研究

通过分析主动失速型机组的来流风速、气动、机械传动与发电机等部件的机理,建立了机组各主要部件的子系统模型(如气动模型、传动模型、发电机暂态模型、补偿电容模型、电网模型和控制系统模型等),近而得到了全系统的动态非线性模型。通过对机组全系统动态机理模型的数字仿真,得到机组在特定来流工况条件下的动态特性。所建立的模型和仿真结果为今后研究风电场与电网之间的相互影响提供了理论基础。     

基于中微尺度耦合模式的风电场风资源评估方法研究

针对传统风资源评估方法采用假设的入流风廓线模型而无法考虑宏观大气环流对风电场内风流动影响的问题,文章基于中尺度WRF模式和微尺度CFD模型,研究了基于中微尺度耦合模式的风资源评估方法。首先,建立基于WRF模式的中尺度数值模拟方法和基于CFD方法的微尺度风资源评估方法;其次,研究了中微尺度数值模拟方法的耦合原理,构建了从中尺度模拟结果中提取微尺度建模计算边界附近风速廓线的方法,建立了中微尺度耦合风资源评估流程;最后,通过某复杂山地风电场进行验证。验证结果表明,中尺度模拟结果可以改善微尺度CFD模型的入流边界条件,并有效降低风资源评估的误差。     

Wind-Turbine Model for System Simulations Near Cut-In Wind Speed

This paper presents a wind-turbine model for energy capture and switching simulation at lull wind conditions. The model includes aerodynamics as well as the control parts. It allows to study turbine behavior dependent on different controller settings and wind-speed characteristics. Based on such simulations, control parameters can be optimized regarding energy capture and turbine profits near cut-in wind speed. This was applied to a standard 1.5-MW wind turbine. Model validation was done using measurement data of different wind turbines. The model is kept as simple as possible considering the modeling of system components. However, all simplifications taken are allowable for energy capture and switching simulation. They guarantee shortest simulation times.     

应用于小型风力发电系统的Buck电路

提出了应用于小型风力发电系统的Buck电路结构.采用几何参数法(K-G法)设计电感;并基于PWM开关模型,建立了Buck电路的小信号交流模型.在Matlab环境下,分别建立了Buck电路的电路仿真模型和传递函数仿真模型,并利用该模型构建了以蓄电池和电阻为负载的风电系统模型.对蓄电池恒压和浮充充电的仿真结果表明,Buck电路能满足风电系统功率控制的要求.