直驱式风力发电系统的应用分析

结合目前市场应用和实验研究情况，综合评述了直驱式风力发电系统。具体介绍了5种直驱式风力发电系统的特点、优劣及应用状况，直驱式风力发电系统中应用的电力电子变换器概况。通过综合比较，指出了直驱式风力发电系统的应用前景。     

大型风电机组低电压穿越技术分析

本文首先介绍了当前风电市场主流的双馈式风力发电系统和直驱式风力发电系统的拓扑结构,并分析了不同的拓扑对电压跌落的不同动态响应;其次,本文分别对双馈式机组和直驱式机组的电机侧和网侧变换器的矢量控制算法进行了分析和总结。同时,分别对这两种机型的卸荷电路做了分析和比较;最后,通过对某1.5MW双馈机组进行低电压穿越的验证,不仅成功完成了符合我国电网要求的低电压穿越测试,更进一步完成了德国标准的零电压穿越测试。     

定桨矩直驱式风力发电系统的研究

以电励磁双凸极发电机为基础,建立了一套定桨矩直驱式非并网风力发电测试和实验系统.通过该系统,在风洞里测试了定桨距风力机的气动特性,为风力机气动特性的理论研究和实现风力发电系统的最大功率跟踪控制提供了实验依据.另外,在风洞实验结果的基础七,对转速反馈最大功率跟踪方法进行了建模仿真,仿真结果对设计和开发定桨矩直驱式风电系统具有很好的指导意义.     

直驱式永磁同步风力发电系统的整合模型与仿真

直驱式永磁同步发电机组具有控制回路少、控制简单的优点,在风力发电系统中得到越来越广泛的应用。文章针对直驱式永磁同步风力发电系统的结构、运行特性及功率传输特点,列写出各个模块的电压方程及状态方程,进而建立其整合模型;使用MATLAB进行仿真,验证了该模型的正确性及可靠性,对风电系统的控制策略研究提供了有效帮助。     

超级电容提高直驱永磁风力发电系统故障穿越能力的协调控制策略

为避免电网故障时风电机组脱网运行,针对电网不同故障类型,对直驱永磁同步风力发电系统的故障穿越进行研究,利用超级电容和Buck-Boost电路,以提高风力发电系统控制灵活性。文章研究永磁风电系统的双PWM变换器中的网侧变换器和超级电容储能的双向Buck-Boost变换器的协调控制策略,协调控制策略根据电网状况切换于电网故障和电网正常两种模式,并在Matlab/Simulink环境中进行仿真研究,结果表明采用超级电容可以提高D-PMSG WTGS的故障穿越能力,验证了所论协调控制策略的正确性和有效性。     

并网永磁直驱风电机组故障穿越能力仿真研究

随着电力电子器件成本下降,拥有全功率变换器的永磁直驱风机成为各国关注热点。风电场容量不断增大,要求风电机组具有故障穿越能力。本文以直驱同步风电发电机组为研究对象,利用matlab/simulink搭建了直驱同步风电机组的动态数学模型,对直驱同步风电机组故障穿越能力进行仿真研究,试验结果表明：在风电场接入点发生故障时,直驱同步风电机组具有故障穿越功能。尤其在电网发生电压跌落时,直驱风机能为系统提供一定的无功支撑。有效防止系统电压过多降落。提高了系统故障运行的稳定性。     

基于二极管箝位三电平变流器2MW直驱式风电系统研究

将高压大功率的三电平变流技术应用到直驱风力发电系统中,变流器电路结构为背靠背二极管中点箝位式三电平结构。三电平变流器采用空间电压矢量脉宽调制技术;机侧变流器采用基于最大转矩电流比的双闭环控制方案,实现了最大功率追踪且发电机运行平稳;网侧采用电网电压定向的矢量控制,实现了有功功率和无功功率的解耦控制,保证了直流侧电压的恒定,而且使得变流器工作在单位功率因数状态。研究结果表明,基于二极管箝位三电平变流器的2 MW直驱式风电系统,既实现了最大风能追踪和有功、无功的动态控制,又保证了向电网馈入高质量的友好型电能。     

高渗透率并网风力发电的谐波特点及其抑制研究

为了研究分布式、高渗透率风电并网给电网带来的谐波问题,本文理论研究了直驱风力发电系统以及双馈风力发电系统的谐波特点,得出直驱风力发电系统的总电流谐波畸变率不变及双馈风力发电系统的谐波电流有效值不变的特点,利用实测系统验证了该结论的正确性,并针对风力发电的主要谐波给出了抑制方法。最后提出了适用于谐波分析的直驱风力发电系统以及双馈风力发电系统的简化等效模型,该模型可用于大规模的高渗透率并网风力发电的谐波研究。     

直驱永磁风力发电系统电网侧变换器的模糊功率控制

针对基于储能的并网永磁直驱风力发电系统的运行特点,提出了一种对电网侧变换器的模糊功率控制策略,当电网发生电压瞬时跌落时使电网侧变换器运行在模糊功率控制模式,依据电网电压跌落深度及风机输出功率大小通过模糊控制器来确定发出无功电流的大小,从而使风电系统能够适度地向电网提供一定的无功功率来支撑电网电压。仿真结果表明,所提出的控制策略正确、有效。     

基于SVPWM的直驱永磁同步风电系统GS-NSC研究

九开关变换器可实现直驱永磁同步风电机组并网运行及电压补偿功能。文章采用空间矢量脉宽调制方法,提高了九开关变换器直流电压利用率,对网侧九开关变换器(Grid-Side Nine Switch Converter,GS-NSC)的控制策略进行了改进。通过设计多种并网点电压故障工况,对直驱永磁同步风电系统的运行特性进行分析,仿真结果表明,网侧九开关变换器在非正常工况下可维持风电系统输出电压稳定,优先向电网注入无功电流支撑电网电压恢复,实现风电系统的故障穿越运行。     

一种基于矩阵变换器的海上风力机中压电能变换系统

矩阵变换器是一种新型交-交直接功率变换器,不需要中间直流环节,能够产生正弦的输入输出电流,并且输入功率因数和输出频率可调,具有能量双向流动特性,因此矩阵变换器在未来中压大功率海上风电中具有良好的应用前景.研究了一种基于三相-单相矩阵变换器的模块化变换器在海上风电中的应用,并对其控制策略进行了研究,该变换器随着级联单元数...     

采用耦合电抗器的兆瓦级永磁直驱风电变流器仿真研究

提出一种采用耦合电抗器的独立直流母线型永磁直驱风电变流器,分析其去耦等效电路和高阻抗环流路径,阐明耦合电抗器抑制环流的根本机理,并分别建立机侧变换器和网侧变换器的数学模型,根据所得模型分别设计控制策略,实现了永磁直驱风电变流器的并联运行,抑制了环流,解决了环流引起的不均流、波形畸变等问题,提高了系统的可靠性和效率。最后,对一组采用耦合电抗器的1.5 MW永磁直驱风电变流器进行了仿真验证,结果证明上述分析及控制策略的正确性。     

永磁直驱风电系统故障穿越技术研究综述

在分析永磁直驱风力发电系统拓扑结构的基础上,针对永磁直驱风电系统故障穿越时遇到的问题,从增加硬件电路和改进控制策略两方面对其实现电压故障穿越的方法进行了总结分析,然后对永磁风电机组的电压穿越技术的发展作了进一步的探讨。     

基于储能技术的直驱式风力发电机无功控制

风电系统中的电压源型变流器储能系统得到广泛应用,文章分析以超级电容器为储能元件,采用双向DC/DC变流器控制的储能系统对直驱式风机的影响,提出一种基于超级电容器储能的直驱式风力发电机无功控制策略。通过储能系统和风机变流器协调控制,维持直流电压恒定,提高直驱式风电系统的无功输出能力。最后基于3种无功控制方案的算例进行仿真,仿真结果验证了文章控制策略的可行性和有效性。     

直驱式风电系统网侧变换器控制策略研究

研究了一种适合于直驱式风电系统网侧变换器的控制策略,该变换器选用三相电压源型PWM六桥臂拓扑结构。建立了网侧PWM变换器的数学模型,基于电网电压矢量定向,提出采用d,q轴电流线性化解耦控制策略及空间电压矢量SVPWM调制方式。在Matlab环境下的仿真结果表明,该系统运行稳定,动态响应快,输出直流电压稳定,且脉动很小,各项性能优良。     

直接驱动型全功率变流风力发电系统

从等效电路的角度分析了两级联H桥输出五电平的工作模式.为了满足直驱型风电系统对变流器的大功率要求,采用载波相移正弦脉宽调制技术(CPS-SPWM)控制级联H桥变流器,并对比了常规CPS-SPWM调制方法和对称调制法在实现五电平输出上的差异,经仿真和试验验证:这种拓扑结构满足直驱型风力发电系统对变流器的要求,说明CPS-SPWM调制方法适用于直驱型风力系统中的大功率变流器,在提高装置功率容量的同时,可以有效地减小变流器输出谐波,调节输出波形,提高整个装置的信号传输带宽.     

一种定桨距风力机测控系统的研究

在分析风力机动态特性的基础上,针对其失速状态工作点不稳定的特点,讨论了一种新型的风力机特性测量方法,建立了一套包括双凸极发电机、直流变换器、虚拟仪器测控装置在内的直驱风力发电系统测控平台.本系统以LabVIEW为核心测控软件,通过对风力发电系统负载的控制,实现了风力机的转速闭环,在风洞实验中,成功测试了某型风力机的气动特性.实验证明了该风机测控系统的可行性和准确性.     

稳定风电输出功率的控制策略研究

为稳定风电系统输出功率,提出一种在变流器的直流侧加入超级电容器(EDLC)储能的新拓扑结构,通过分析全功率双脉宽调制交-直-交变流器的控制策略,基于永磁直驱风电机组与电网连接的拓扑结构,提出超级电容器储能系统稳定风电系统输出功率的控制策略和输出功率的解耦控制方法,分析了风电系统输出功率初始值和超级电容器容量对输出功率稳定性的影响,并针对典型风速变化给出了输出功率初始值与超级电容器容量的整定范围。     

适合于直接驱动型风力发电系统的交叉型Boost变流器

采用一个现有的小功率永磁同步机和风力机直接耦合构建了一个直驱型风力发电系统。系统升压部分采用了两单元交错式Boost变换器(IBC),两个Boost变换器采用频率相同、存在一定相移角度的驱动信号,通过变换器并联,各个单元可以共同承担输入电流,因此电力电子系统具有更高的可靠性和效率。另外,通过并联也可以提高整个系统的性能(如维护简单,容错性高,散热性好)。仿真和实验验证了上述结论的正确性。     

RELIABILITY GROWTH ASSESSMENT OF DIRECT-DRIVE WIND TURBINE IN THE TRIAL OPERATION

以兆瓦级直驱式风力发电设备为对象,研究了研制阶段或试运行阶段机组可靠性增长的评估方法.依据可靠性增长及Bayes理论,结合直驱式风电机组现场试运行的工程背景,探讨了利用多台同步增长AMSAA模型评估风电机组可靠性增长的方法,并利用历史先验知识扩充信息量,重点讨论了均匀先验下AMSAA模型的Bayes置信限,并与经典置信限、无信息先验下的Bayes置信限进行对比.结果表明:试运行中的机组可靠性达到预定要求,用本方法对机组可靠性增长进行动态实时分析是合理的,且均匀先验下Bayes置信区间相对优于经典置信区间和无信息先验下的Bayes置信区间.