兆瓦级模块化永磁风力发电机定子冷却系统设计与分析

兆瓦级永磁直驱发电机是风力发电发展的重要趋势,其冷却系统设计的合理性是判断发电机可靠性的一个重要指标.针对大功率永磁发电机体积大、散热困难、耗散产热功率大及永磁体易受温度影响发生不可逆退磁等问题,以3.2 MW模块化永磁直驱发电机为例,设计了一种定子通道式水冷方案,并应用流固耦合方法建立计算模型,与壳套式水冷方案和定子...     

大型定子内永磁风力发电机的设计

提出新型定子内永磁发电机的基本结构和工作原理,根据国内风力发电设备生产和应用的实际情况,进行1.5 MW定子内永磁风力发电机的设计工作.接着提出定子内永磁风力发电机的主要设计参数和设计原则,最后给出直接驱动定子内永磁风力发电机的设计实例.设计和分析结果表明大型定子内永磁风力发电机设计方案的可行性和正确性.     

模块化多相永磁风力发电机串并联直流海上风电场电压协调控制

为满足高电压、大功率、高可靠性的风电场直流输电系统电能传输需求,该文提出基于模块化多相永磁风力发电机的新型串并联直流海上风电场拓扑,以及模块化多相永磁风力发电机串并联直流海上风电场电压协调控制方法。首先,建立基于模块化多相永磁风力发电机的直流风力发电系统数学模型,设计了模块化多相永磁风力发电机无差拍功率预测控制器,来提升dq轴电流跟踪精度和动态响应速度,并补偿无差拍预测控制器中的单拍延迟;然后,针对模块化多相永磁同步发电机串并联拓扑结构特点,提出一种考虑直流风电场潮流的功率-电压协调控制策略,通过实时调节风机的有功功率参考值,来抑制串并联直流风电场的风机过电压;最后,搭建了基于模块化多相永磁风力发电机的3×6×5 MW串并联直流海上风电场的模型,来验证所提无差拍功率预测控制和功率-电压协调控制的有效性。     

永磁直驱风力发电机变流系统的谐波分析

结合中国海油总公司设计建造的国内第一座海上风电站的仿真研究项目,分析了一种考虑到现有开关器件功率水平,符合MW级直驱永磁型风力发电要求的变流电路,即多重化并联结构.将其主要电路即多重化并联升压斩波器及空间脉宽调制(SPWM)逆变器的输入输出特性与单重时进行了比较分析,并通过PSCAD建模及仿真,验证了该多重化电路结构在提高系统容量的同时,有效抑制了谐波的输出,从而提高了电能质量,满足对孤立网络的并网要求.     

永磁直驱风力发电机变流系统的谐波分析

结合中国海油总公司设计建造的国内第一座海上风电站的仿真研究项目,分析了一种考虑到现有开关器件功率水平,符合MW级直驱永磁型风力发电要求的变流电路,即多重化并联结构。将其主要电路即多重化并联升压斩波器及空间脉宽调制（SPWM）逆变器的输入输出特性与单重时进行了比较分析,并通过PSCAD建模及仿真,验证了该多重化电路结构在提高系统容量的同时,有效抑制了谐波的输出,从而提高了电能质量,满足对孤立网络的并网要求。     

一种双定子低速稀土永磁同步风力发电机设计研究

根据应用在风力发电装置中的稀土永磁同步发电机转速低、极对数多、体积大的特点,为了充分利用发电机的空间,设计了1种新型双定子低速稀土永磁同步发电机,利用ANSYS软件进行建模、剖分、加载、求解和后处理等仿真分析,在发电机体积相同的情况下,通过对比单、双定子结构永磁发电机的性能参数,表明采用新结构的发电机的输出功率和输出电压有明显提高。     

永磁风力发电机无位置传感器PFC整流控制

针对采用永磁同步发电机(PMSG)的小型风力发电系统中因不控整流导致的发电机电流谐波大、整流电压不可控等问题,采用一种利用单相功率因数校正(PFC)电路对PMSG每相定子绕组分别整流的方法,提出了该PFC整流系统的无位置传感器控制算法。利用PMSG和PFC主电路的数学模型,估算出发电机感应电动势;设计一种等效积分器,用于电动势观测转子磁链;用锁相环(PLL)检测发电机磁链矢量相位,为PFC电流控制提供参考。仿真和实验结果表明,采用该控制算法的PFC电路能有效地抑制发电机电流谐波,稳定整流输出电压。     

方波永磁风力发电机性能分析

设计额定功率为1.5 MW的方波永磁风力发电机,采用场路结合法,利用Ansoft软件分析了方波永磁风力发电机在空载、额定负载情况下的运行特点,在此基础上,对比分析了方波永磁风力发电机与三相正弦波的永磁风力发电机的额定负载情况下的电磁特性,为今后设计方波永磁风力发电机提供有价值的参考依据。     

基于磁场定向的永磁同步发电机功率控制

在介绍永磁同步发电机(PMSG)数学模型和矢量控制理论的基础上,将传统的永磁同步电动机的矢量控制方法运用到发电机中来.在大功率永磁直驱风力发电变流器研究过程中采用该方法进行了实验研究,通过仿真实验验证了该方案的可行性.     

新型永磁风力发电机控制策略的仿真研究

直驱式永磁同步发电系统以其噪声小、可靠性高等优点在风力发电系统中越来越得到重视。对一种采用新型永磁同步发电机的直驱式永磁同步发电系统进行了仿真研究,建立了新型永磁风力发电机组的MATLAB模型,提出了一种基于萤火虫群算法的优化功率分配方法。该方法以减小发电机损耗为目标,能够较大地提高发电机组的效率。仿真结果表明,采用优化功率分配方法的发电机由于能够减小损耗,可以输出更多的有功功率,具有更高的发电效率。研究结果可为新型永磁同步发电机发电效率的提高提供参考。     

永磁同步风力发电机复合矢量控制策略研究

提出一种基于定子电流定向的永磁同步风力发电机复合矢量控制策略。该策略在发电机切入速度与转折速度间采用最大转矩电流比控制方式,以提高系统的发电功率;在转折速度与极限速度间采用最大功率输出的弱磁控制方式,提高系统的稳定性。根据兆瓦级PMSG需采用无速度传感器的技术特点,在模型参考自适应方法基础上,提出一种基于定子电压锁相、定子电流位置定向调节的无速度传感器方法,并将其应用到所提控制策略中。最后通过实验样机验证了该方案的正确性和可行性。     

直驱式永磁同步风力发电系统的并网控制

本文针对新疆金风公司1.5MW直驱式永磁同步风力发电系统,采用多变流器并联的方式,应用基于电网电压定向的电压、电流双闭环矢量控制策略,实现并网逆变控制。仿真实验结果表明,采用该控制策略实现了独立调节系统输出的有功功率和无功功率,注入电网的电流为正弦波,馈入电网的谐波畸变率很小,且系统具有良好的动静态性能。     

基于多绕组永磁发电机的大容量级联型风力发电变换器

针对大容量风电机组的中压变换问题,提出了一种基于多绕组永磁发电机的级联型变换器系统,通过模块单元级联实现中压输出,从而省去升压变压器.将模块中发电机的两个正交绕组经PFC整流后在直流母线上并联,实现发电机单位功率因数运行,并保持馈入直流母线的瞬时功率恒定.利用发电机的电枢电感作为升压电路的储能电感,减小了系统的体积和成本,导出了电感取值的适用范围.逆变侧的H桥单元级联电路采用矢量控制,独立调节注入电网的有功和无功功率.仿真和实验结果验证了该类变换器拓扑结构和控制方法的有效性.     

双三电平永磁直驱风力发电系统控制策略研究

为满足变流器容量需求并获取较低的电流谐波指标,降低开关损耗,达到良好的并网要求,直驱式风力发电系统采用永磁同步发电机(PMSG)和双三电平变流器相结合的拓扑结构.基于PMSG d,q坐标系下的数学模型,机侧变换器运用简化的空间矢量脉宽调制技术并结合PMSG的最大转矩电流比控制策略,充分利用凸极效应,提高系统运行效率,网...     

永磁直驱风力发电机输出电压控制策略

针对永磁直驱风力发电系统中机侧变换器交流侧与直流侧电压幅值之比不匹配的问题,提出一种永磁同步发电机输出交流电压的控制策略。所提控制策略是基于转子磁链定向下,来分析定子d轴电流分量i_sd与电机输出电压U_s之间的空间矢量关系,通过设定U_s的d轴最大分量为U_sdmax,来调节i_sd大小使输出电压与直流侧电压满足比例关系。并在仿真平台中搭建了永磁直驱风力发电机输出电压控制策略的仿真模型,该控制模型可以调节永磁同步发电机输出电压的幅值,使机侧变换器直流侧电压与交流侧电压满足比例关系,也验证了该控制策略的正确性和可行性。     

平滑永磁同步风电系统功率波动的改进最佳转矩控制策略

由于风速的易变性,在采用传统控制方法控制风力发电系统时,往往使得风力发电系统的输出功率产生巨大波动.随着风力发电的电网穿透率的增加,风力发电系统的输出功率波动会对整个电网的稳定运行造成较大影响.为了抑制风力发电系统输出功率的波动,在分析了传统风力发电系统最佳转矩控制策略的基础上,提出了一种带低通滤波器的最佳转矩控制策略.在分析了引入的低通滤波器对系统的影响后,给出该低通滤波器应有的幅频特性,提出了采用零极点配置的方法来设计此种低通滤波器.最后,建立了一个额定功率为1.6 MW的永磁同步风力发电系统仿真模型,对传统最佳转矩控制和所述控制策略进行了仿真对比研究,仿真结果验证了所提出的控制策略具有更好的平滑功率波动的能力.     

永磁同步风力发电机电流控制策略比较

永磁同步风力发电机的功率因数、铜耗、端电压比在不同电流控制策略下会有所不同.为深入研究永磁同步风力发电机在不同电流控制策略下的工作特性,在介绍ind =0、最大转矩电流比、单位功率因数和恒磁链四种电流控制策略的基础上,分别计算了这四种电流控制策略下样机的功率因数等工作特性,计算结果表明最大转矩电流比控制时电机铜耗最低,...     

永磁双馈风力发电机的并网控制策略

基于同步旋转坐标系建立了永磁双馈发电机(permanent magnetic doubly fed induction generator,PMDFIG)的数学模型,分析了PMDFIG在稳态和电压跌落情况下并网运行的控制策略,建立了该电机的稳态与动态的仿真模型。稳态仿真结果表明,与传统双馈发电机相比,PMDFIG能降低励磁变频器容量,降低电网扰动过渡过程中发电机定转子过电流。动态仿真结果验证了所提控制策略在电网电压小幅跌落时的有效性。     

直驱式永磁风力发电机组并网控制

为了省去直驱式永磁同步风力发电机组D-PMSG(direct-drive permanent magnet synchronous generatorswind turbine)串接的交-直-交变流器,减少初期投资费用,文中设计了D-PMSG并网控制策略.通过对交-直-交变流器的控制,使发电机定子电压与低频母线电压满足...     

直驱永磁风力发电机永磁体抗失磁能力分析

稀土永磁电机由于其效率高、转矩密度高、功率密度大、控制性能好等特点被广泛应用于风力发电领域,但是永磁体内的磁场波动与电机内的电流和温度相互影响,有发生不可逆失磁的风险,会影响发电机运行的稳定性。以1.5 MW直驱永磁风力发电机为研究对象,从永磁材料的退磁机理、故障电流对永磁体的影响、涡流损耗、永磁体温升的计算和试验等方面进行分析,为大功率直驱永磁风力发电机的设计提供了参考。