双馈异步发电机在变速恒频风力发电系统中的应用

现代兆瓦级以上的大型并网型风力发电机组,多采用风力机叶片浆距可以调节的双馈异步发电机及变速恒频运行的方式。这种运行方式可以实现优化风力发电机组内部的机械负载及优化电力系统的电网质量;双馈异步发电机的变速恒频运行是建立在发电机交流励磁变速恒频发电技术基础上的。在变速恒频风力发电系统中,由于风能的不稳定性和捕获最大风能的要求,要求转子交流励磁电源不仅要有良好的变频输入、输出特性,而且要有能量双向流动的能力。     

双馈风力发电机交流励磁用变频电源拓扑浅析

变速恒频双馈异步风力发电机的控制主要是通过励磁变频器对发电机转子实施功率控制来实现，因而励磁电源的类型、特性对于风电机组的运行性能乃至所并电网的供电质量和运行稳定性至关重要。首先阐述了双馈型风电系统对励磁电源的要求，以此为标准对6种有潜力的频率变换电路分别进行了分析和评价，对如何选用提出了一些可供参考的观点，最后得出了有价值的结论：两电平电压型双脉宽调制（PWM）变换器是目前变速恒频双馈风力发电机交流励磁电源的优选方案，多电平PWM变换器与谐振式软开关变换器相结合是今后交流励磁电源的发展方向。     

大水坑风电场两种不同结构风电机组发电量的对比分析

随着中国风力发电的迅速发展,风电机组的发电量和可靠性备受运营商的重视。文中就大水坑风电场MWT/2.5 MW风机和MWT/1 MW风机2种不同结构的风电机组的发电量进行了对比分析,阐明了变速恒频风电机组对比变桨恒速方式的风电机组,在低风速下具有追踪最大风能的技术优势,大幅提高了风机的发电效率。     

响水风电场风力发电机组变速恒频风力发电技术

介绍响水风电场FD77-1.5MW风力发电机组的变速恒频风力发电技术、交流励磁双馈发电机的工作原理、变速恒频风力发电系统的运行区域以及交流励磁双馈发电机的矢量控制技术。     

电网电压骤降故障下双馈风力发电机建模与控制

双馈感应发电机（DFIG）在变速恒频风力发电中得到广泛应用，对DFIG采用矢量控制可使风电系统实现最大风能追踪和有功、无功解耦调节，从而获得优良的发电运行性能。但在传统的矢量控制方式中，通常认为是无穷大理想电网，忽略了定子励磁电流变化的动态过程，从而得到简化的DFIG数学模型，并以此作为电流内环控制器的设计依据。这种控制器在电网正常的情况下可使系统获得优良的动静态特性，但当电网出现故障时，其控制性能将恶化。为了提高电网电压故障情况下DFIG不间断运行能力，文中以DFIG的精确数学模型为依据，针对传统的2种矢量控制方式的不足，提出了改进的控制方案，并对改进前后电网电压骤降情况下DFIG的动态过程进行了仿真对比，结果表明改进方案可以有效控制转子电流，保护转子励磁变频器，提高DFIG变速恒频风电系统在电网故障下的不间断运行能力，是并网DFIG风力发电机的一种有效、实用的控制策略。     

基于IGBT的小水电变速发电技术

论述了小水电变速发电技术原理，以及基于IGBT的双PWM变频器的设计，采用交流励磁的小水电变速发电技术是提高机组效率、减小气蚀和振动的有效措施，并可显著提高电力系统的静态和暂态稳定性。随着电力电子技术的迅速发展，基于IGBT的变速恒频发电技术必将广泛应用于水头波动大或泥沙含量较高的小型水电站中。     

变速恒频风电机组运行控制

在PSCAD/EMTDC下建立了双馈型感应变速风电机组动态模型，基于该模型提出一种风电机组功率控制策略，并分析了机组约束条件对控制策略的影响。该策略实现了无风速测量下的最大风能追踪，并可以对风机捕获的功率进行控制，使风电机组在风力限制范围内承担系统功率调节任务。对一台2 MW双馈型感应变速风电机组进行了仿真，仿真结果表明控制方案在风速波动条件下能够准确、有效地对风电机组最大风能追踪，并能对有功、无功功率按计划进行独立调节。     

变速恒频风力发电系统最大风能追踪控制

根据风力机的特性,探讨了追踪、捕获最大风能的方法；在分析双馈型异步发电机数学模型和磁场定向矢量变换控制的基础上，提出了变速恒频风力发电机的有功、无功功率解耦控制策略，详细的仿真研究验证了控制策略的正确性和可行性。     

集成服务环境下风电并网的无功调节（一）无功调节

依据风电功率预测和地区系统无功优化运行方案，计算风电机组电气控制参考值，通过每台风电机控制器和变频器调节风电场注入系统的无功功率。提出了集成服务环境下风电场的无功调节策略，介绍了风电数据采集与监控（SCADA）系统的功率预测过程和参数整定过程。以基于双馈异步发电机的变速恒频风电机组为例，介绍了风电机组无功调节的实现方案。     

交流励磁变速发电机的原理与应用

概述国内外有关交流励磁发电技术的研究情况， 分析交流励磁发电机的控制原理及其不同于传统同步发电机的控制特性，即可以通过调节励磁来独立调节发电机的有功与无功．分析表明，交流励磁发电机具有许多传统同步发电机不具备的优点：通过改变励磁电流的幅度，可以调节机组发出或吸取的无功分量，以适应功率因数的调整，特别是可以深吸无功稳定运行；通过改变励磁电流的相位，可以快速完成发电状态的电磁调节过程，从而保证发电机电压或无功的快速调节；通过改变励磁电流的频率，可以适应发电机转速的变化，使其与原动机的最佳转速匹配，提高机组的效率，并显著提高电力系统的静态和暂态稳定性．三相交流励磁变速发电机在水电站具有广泛的应用前景．     

小型水电站变速发电技术的研究

概述了国内外有关小型水电站变速发电技术的研究情况，分析了双馈异步发电和交流励磁变速发电技术的控制原理及其不同于传统同步发电机的控制特性，即可以通过调节励磁来独立调节发电机的有功与无功，分析表明：变速发电技术将大大降低水轮机的气蚀及泥沙磨损，提高转轮寿命，同时振动减小，效率也将有较大提高，在水力发电、潮汐发电、风力发电等领域有着广泛的应用。     

基于机舱传递函数的风机性能评估

根据风电场SCADA系统10 min平均风速及平均功率,利用机舱传递函数(NTF)和Bin法计算出全场各机组运行功率曲线,通过功率曲线与保证功率曲线的保证率K值对各机组的性能进行评估。某风力发电场风机性能评估结果表明仍有32%风电机组的K值低于承诺值95%,偏离度最大的风电机组保证率K值仅为80%。通过对异常风电机组最大风能追踪区、恒转速区、恒功率区三种运行工况下风速、桨距角和发电机转速分析发现,部分工况区桨距角未达到最优状态,经常出现提前变桨动作,偏离了最佳叶尖速比,从而对风电机组发电性能有较大影响,异常风电机组的发电性能存在进一步优化提升的空间,对改善发电场发电效益具有重要意义。     

变速变频风力发电系统最优风能捕获运行方式

在分析异步风力发电系统模型的基础上,结合分频输电技术,提出了一种新型的异步风力发电系统运行方式———变速变频（VSVF）方式。对在该运行方式下通过以转子磁链定向的矢量控制技术来提高风电系统风能利用系数、捕获最优风能的控制方法进行了研究,并考虑和分析了尾流效应对风电系统风能利用系数的影响。在PSCAD/EMTDC中对异步风力发电系统在VSVF和常规恒速恒频（CSCF）2种方式下进行了建模、计算和对比分析。最后通过算例仿真进行了验证,结果表明采用新型运行方式可以有效提高异步风力发电系统的风能捕获能力。     

可变速发电电动机交流励磁技术路线探讨

介绍了可变速抽水蓄能机组采用的交流励磁方式的原理,对在抽水工况和发电工况下交流励磁的优势进行了分析,对国产化交流励磁装置的技术路线进行了探讨。     

变速水轮发电机组的研制的发展

本文综述了国外变速水电机组研制和发展情况，分析了变速机组的优点，水轮机变速特征，变速发电机交流励磁特点及变速机组的控制等，在结论中作者提出在国内研制和发展变速水电机组的具体建议。     

变速水轮发电机组的研制和发展

本文综述了国外变速水电机组研制和发展情况，分析了变速机组的优点、水轮机变速特征、变速发电机交流励磁特点及变速机组的控制等．在结论中作者提出在国内研制和发展变速水电机组的具体建议．     

一种双并网模式抽水蓄能电站的研究与应用

全功率恒频变速可逆式抽水蓄能电站不仅能够作为储能电源,还能够作为光伏和风电的调节电源,它具有平缓光伏或风电发电的波动,降低光伏或风电发电并网对电网的冲击,提高太阳能和风能的利用效率等优点。本文介绍了一种双并网模式抽水蓄能电站主设备的布置方式、运行模式以及协同控制方法,该模式在四川省春厂坝抽水蓄能电站中取得了良好的应用效果。     

微机控制变速水电机组探讨

本文叙述了国外变速水电机组发展情况和变速机组的优点；分别分析了水轮机变速特性、交流励磁变速发电机基本原理及变速机组微机控制；提出了在国内发展微机控制变速水电机组的建议。     

基于液压传动的海流能蓄能稳压发电系统仿真

在海洋能发电装置中采用基于液压传动的蓄能稳压方式可以较好地实现能量的最大捕获和输出功率稳定。实现这一功能的系统主要由能量输入系统、液压系统、发电系统和自动控制系统等组成。文中首先对系统进行数学建模及计算机仿真,然后在半物理仿真试验台基础上,对各种工况进行了仿真研究。计算机和半物理仿真试验台的仿真结果表明,该系统可以实现海流能发电装置的变速恒频控制,从而实现能量的最大捕获和输出功率稳定。     

基于双馈电机的变速恒频风电系统仿真研究

介绍了基于双馈电机的风电系统变速恒频运行原理,建立了定子磁链定向矢量控制数学模型。在此基础上,Matlab／Simulink为工具,搭建了系统仿真模型,实现了发电机输出有功和无功功率的解耦控制。仿真结果证明了理论分析的正确性,对今后的实验研究有一定的理论指导意义。