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。     

风速分布差异对永磁风力发电机组故障特性的影响分析

为了更有效地辨识永磁风力发电机组的故障特征,从叶轮扫掠面内的实际风况出发,综合考虑风剪切、塔影效应产生的风速时空分布差异,并研究该差异对永磁风力发电机组故障特征的影响。首先介绍考虑风速时空分布差异后的风速模型（等效风速模型）,然后基于该模型对永磁风力发电机组常见的电气和机械故障特性进行理论分析,分别推导得出考虑风速时空分布后绕组不对称故障、叶轮不平衡故障以及这2种故障复合作用下的定子电流表达式;最后利用Matlab/Simulink平台进行仿真验证。研究结果表明,与现有的基于轮毂处平均风速的故障特征相比,考虑风速时空分布差异后,永磁风力发电机绕组不对称故障特征中含有3kP(k为整数,P为叶轮转频)为主的调制频率;叶轮不平衡故障特征频率除P和3kP外,还出现了P与3kP的耦合调制;复合故障下频率成分会更复杂。     

基于主动阻尼器的双馈式风力发电机组故障穿越控制策略

针对双馈式风力发电机组的故障穿越控制策略问题,分析电网对称故障时其转子电压和电流的瞬态特性,找出引起转子过电压和过电流的原因。在不增加励磁系统硬件的条件下,通过改进控制方法在转子中形成一个主动阻尼电阻,有效地限制由定子磁链直流分量引起的转子过电流。以2MW双馈式风力发电机组为例,对所提出的故障穿越控制策略进行仿真研究。仿真结果说明所提出的故障穿越控制策略的可行性和有效性,可提高双馈式风力发电机机组的故障穿越能力。     

基于等效风速的双馈风力发电机动偏心故障特性分析

文章综合考虑了自然条件下风剪切和塔影效应造成的风速时空分布差异问题,研究如何更好地辨识实际工况下双馈风力发电机气隙偏心的故障特征。首先对气隙偏心故障特征进行理论分析,推导得到了考虑风速时空分布差异时,偏心故障导致的发电机电磁特性变化规律;最后进行了仿真研究和实验验证。实验结果表明,风速时空分布差异会导致气动转矩产生波动,最终引起发电机电磁参量和风速分布参数的耦合,产生新的故障特征。研究结果完善了双馈风电机组故障诊断理论,对实际故障诊断有一定的理论参考价值。     

电网频率变化下双馈风力发电机组暂态特性分析

为研究双馈风力发电机(DFIG)在电网频率发生变化情况下的暂态特性,建立电网中风力发电系统数学模型,网侧和机侧变换器分别采用基于电网电压定向和电流前馈补偿的定子磁链定向矢量控制策略。根据建立的模型对电网频率变化情况下风力机输出特性进行仿真分析,仿真结果与实测数据进行比较验证模型的正确性。针对电网频率变化过程中引起的转子过电流提出用Butter Worth对转子电流进行低通滤波,可提高双馈风力发电机在电网频率瞬变情况下的穿越能力并取得较好的控制效果。     

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。     

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。     

基于撬棒保护的双馈风力发电机组低电压穿越控制策略研究

随着风力发电机组装机容量不断增大,在电网中的渗透率不断提高,电力系统在电网故障导致电压骤降时,对风力发电机组能够不间断运行的能力(低电压穿越能力)提出了更高的要求。文章依据辽宁电力有限公司电力科学研究院风力发电机组低电压穿越抽检测试结果,利用德国电力系统仿真软件DIgSILENT/Power Fac-tory搭建了双馈风力发电机组,提出基于撬棒保护(crowbar protection)的控制策略以实现双馈风力发电机组低电压穿越功能,并通过仿真实验验证电网故障情况下双馈风力发电机组的不间断运行能力,将仿真结果与现场实际测试结果进行比较,验证风力发电机组的控制策略及模型的准确性。     

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。     

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。     

基于Ansys的汽轮发电机组不平衡故障研究

利用有限元分析工具Ansys软件对实际汽轮发电机组进行建模,运用模态分析功能,计算各个转子的临界转速.运用谐响应分析功能,分析计算发电机端存在不平衡量时,轴系的振动响应特性,并将结果与实际机组进行比较.研究成果有较强的工程应用价值.     

大型风力发电机组柔体叶轮动力学分析

选取叶轮系统为研究对象,通过ANSYS分析获得关键部件的模态中性文件(MNF);在ADAMS中建立叶轮多柔体分析模型,经过对叶轮模型风载荷的分析、简化、加载、动力学仿真分析等,获得各种更真实、更准确的柔体叶轮的动力学参数,为后续大型风力发电机组关键部件的设计、分析、优化提供可靠的载荷依据,从而探索了一种对大型风力发电机组进行多柔体动力学分析研究的新思路,进而设计出高性能的大型风力发电机组。     

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。     

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。