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。     

基于模糊控制的风电场群并网点电压调节方法

为改善电力系统电压跌落状态下双馈型风电场群的电压性能,采用模糊协调控制方法考虑风电并网系统同步发电机自动电压调节器(AVR)和电力系统稳定器(PSS)之间的同步调节问题,通过优化设计模糊控制器减轻电网扰动情况下AVR和PSS之间的相互制约,并调整二者增益使其提供最佳性能从而补偿并网点电压降落、降低双馈风力机的无功需求。仿真结果表明,通过AVR和PSS之间的模糊协调控制能够有效减少风电并网点电压跌落,加快稳态电压恢复,降低风场无功损耗,改善风电并网系统的电压稳定。     

同步耦合双馈风机的虚拟惯量优化控制技术

双馈风电机组在同步并网时虚拟出的可控惯性将显著影响电网的动态特性,仍须通过优化控制减少其附加运行风险,充分发挥其控制潜力。该文首先建立引入虚拟同步控制后的双馈风电机组的动态模型,并分析双馈风机与同步发电机之间建立的虚拟同步耦合关系。在此基础上,构建双馈风机同步并网系统的能量函数,基于同步并网耦合关系提出双馈风电机组的变惯量优化控制策略,并借助控制参数对系统稳定性的影响分析,设置虚拟惯量参数范围。最后,搭建双馈风机同步并网系统进行仿真验证,双馈风机的虚拟惯量需要在合理范围内通过变惯量优化才能为并网系统提供可靠的动态稳定支撑。     

变速恒频无刷双馈风力发电机的建模与仿真

建立了包括风速、风力机和风力机机械控制部分、变速恒频无刷双馈风力发电机的整体动态数学模型：应用MATLAB软件中的SIMULINK环境,以建立的数学模型为基础搭建了变速恒频无刷双馈风电机组仿真模型。以渐进风和随机风为例．对仿真模型进行分析。仿真结果表明了变速恒频尤刷双馈风力发电机良好的运行特性及模型的正确性,并为无刷双馈电机在风力发电系统的进一步应用研究提供了可靠的理论依据。     

双馈风力发电机运行控制及其空间矢量分析

以分析双馈风力发电机交流励磁的电磁本质为目标,运用空间矢量理论建立了双馈风力发电机的空间矢量模型;在此基础上,建立了变速变桨双馈风力发电机组的整机模型,给出了不同运行状态下的仿真曲线。在转子绕组自行闭合与加入转子交流励磁2种情况下,对双馈电机中定转子磁动势空间矢量的相位变化进行对比,揭示了交流励磁对于改变转子磁动势空间矢量相位的作用。研究结果表明,当双馈电机运行在亚同步状态时,通过控制交流励磁电流可以使转子磁动势空间矢量的相位超前于定子磁动势空间矢量的相位,从而使双馈电机在转速低于同步转速时也能处于发电状态。     

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。     

三种风力发电机组的建模与仿真

建立了包括异步感应式发电机、双馈感应式发电机和永磁同步发电机在内的3种不同的风电机组数学模型,针对不同的机组类型提出了相应的风力机模型和变频器控制策略.以建立的数学模型为基础确立了接入无穷大系统的风电场模型.模拟风力机风速变化情况,对各个风机模型在风速扰动下的响应特性进行了仿真分析研究,并将仿真波形进行了简单的比较.结果验证了所建模型的正确性,并且表明变速恒频发电机组与异步发电机比较而言具有更好的动态特性.     

双馈风电机组最大风能捕获在环测试研究

将模糊控制应用于双馈风电机组的风能捕获,构建一个基于dSPACE控制系统的双馈风电机组在环测试平台,将SKiiP模块、Matlab/Simulink和双馈风电机组无缝连接,风能捕获的模糊控制规则通过Matlab/Simulink下载到dSPACE控制系统进行双馈风电机组在环测试研究,测试结果表明了模糊控制策略的方便性和高效性,可使双馈风电机组转速跟随风速变化,维持最佳叶尖速比,获取更大风能捕获效率。     

基于M 轴定子磁链分量的无速度传感器MRAS的双馈风力发电机控制新方法

提出一种基于定子磁链M轴分量的模型参考自适应系统的变速恒频双馈感应电机无速度传感器控制新方法。此方法根据转子侧有功、无功解耦矢量控制策略,将定子磁链在M轴上分量作为参考模型和可调模型的输出量;利用M轴估计磁链与实际磁链之差和Popov超稳定定理设计出转速PI自适应律来对转速进行估算,并根据Lyapunov定理和小信号模型对其稳定性进行分析;最后通过对发电机在3种同步状态和由亚同步到超同步变化下的仿真结果进行比较,详细分析了双馈电机无速度传感器系统的稳态性能和运行性能,仿真结果表明:新方法在亚同步、同步和超同步3种运行状态下和在运行状态变化下均具有良好的跟踪效果和动静态性能。     

基于模型预测控制的机侧变流器功率模块结温波动抑制策略

针对双馈风电机组运行在同步转速点附近时,低输出频率使机侧变流器功率模块承受较大结温波动,致使变流器可靠性降低的问题,提出一种结温波动抑制的模型预测控制(MPC)策略.首先,基于双馈感应电机电压和磁链方程,推导功率预测控制模型;其次,构建基于机组最大功率跟踪(MPPT)的目标函数;然后,搭建基于MPC的双馈风电机组电热仿...     

小波包分析和神经网络在风电机组变频器故障诊断中的应用

由非线性电力电子装置组成的风力机变频器一旦发生故障,其故障特征信息不容易被提取和识别。为此,提出了一种基于小波包分析和Elman神经网络的电力电子装置故障诊断的方法,先运用小波包分析法提取电力电子装置电路在不同故障状态下电压及电流信号的特征信息,然后对数据进行归一化处理并作为Elman神经网络的输入,由具有智能学习功能的神经元故障分类器完成故障识别和定位。以典型的风力机交—直—交变频器为例,在Matlab软件下建立电路模型对一次侧故障进行仿真实验,结果表明采用该方法可以快速、准确地完成故障诊断。     

基于偏航尾流模型的风电场功率协同优化研究

为减小风电场尾流效应的影响,提升风电场整体发电量,提出一种基于偏航尾流模型的风电场功率协同优化方法。首先建立风电场偏航尾流模型,该模型包括用于计算单机组尾流速度分布的Jensen-Gaussian尾流模型、尾流偏转模型及多机组尾流叠加模型,对各机组风轮前来流风速进行求解;再根据来流风速计算风电场输出功率,并以风电场整体输出功率最大为优化目标,利用拟牛顿算法协同优化各机组轴向诱导因子和偏航角度。以4行4列方形布置的16台NREL-5 MW风电机组为对象进行仿真研究。结果表明,所提出的基于偏航尾流模型的风电场功率协同优化方法能显著提升风电场整体输出功率。     

基于风速预测的风电场虚拟惯量协调控制技术

针对现有风电场虚拟惯量协调控制在风电机组调频辅助功率协调分配方面的研究,提出一种基于风速预测的风电场虚拟惯量响应场级协同分配策略,具体是通过经验模式分解（EMD）和BP神经网络训练风速时序序列获得风速时序模型,预测短时段内的风速,根据实时转速和预测风速计算惯量分配权重因子,根据频率变化计算全场惯量响应值,通过惯量分配权重因子结合变流器容量限值给单机分配惯量响应值。该控制策略成功应用于云南某148.5 MW风电场站级调频测试,验证了算法的有效性。     

风力机叶片覆冰状态监测基准值与分级诊断标准研究

以2 MW风力机为研究对象,基于实际风力机状态(SCADA)系统大数据,选取叶片正常状态和覆冰状态下的风速、功率、桨距角和偏航角数据,采用核密度-均值数据处理方法,得到叶片覆冰状态监测基准值及其定量表达式。同时,根据叶片不同覆冰时期桨距角和功率值随风速的变化情况,提出叶片覆冰状态分级诊断标准。应用结果表明,根据桨距角随风速的变化情况可判断在叶片覆冰过程中机组最大功率追踪情况以及气动性能损失情况,根据风速-功率值分布情况可较准确地判别叶片的覆冰状态。     

垂直轴风力机变桨控制策略及气动性能影响研究

以H型Darrieus垂直轴风力机为研究对象,基于不同尖速比下攻角随相位角变化规律,提出一种俯仰角控制策略,即攻角较大时俯仰变化幅值较大,而攻角较小时幅值较小。通过数值计算了解此控制方式对气动性能的影响规律,分析变桨后不同旋转角度下风力机涡量场的变化,并讨论气动载荷变化的原因。结果表明：所提俯仰角控制策略可显著增强风力机功率系数,且尖速比较低时提升效果越显著,在TSR为1.25时功率系数提升高达146%。     

风力发电机速度跟踪自适应控制研究

为风力发电系统设计了全程速度跟踪自适应控制器,以保证风轮机的转子转速在整个风速全程变化范围内都能迅速跟踪上给定的希望速度,希望的速度曲线是根据考虑了风速大小、转子所允许的最大转速和额定功率将风轮机转子转速划分为3个不同的运行区域给出的,在这3个区域中可保证风力发电机最大程度的获取风能,同时又可安全可靠运行.理论推导和仿真研究结果均表明,所设计的控制器能驱使闭环风力发电系统在整个运行过程中很好地跟踪所给定的速度曲线,从而实现了最大利用风能且安全运行的设计目的.     

垂直对称四叶片风力机气动特性仿真研究

采用CFD计算软件对垂直轴风力机气动性能进行计算.首先,使用ICEM软件对模型进行前处理,通过Fluent软件进行数值模拟,分析不同计算时间步长和湍流模型对风力机气动特性仿真结果的影响,确定符合该研究模型的计算方法.随后,对顺流垂旋型垂直轴风力机在不同叶尖速比下进行计算,发现该风力机在叶尖速比为0.42时获得最大功率系...     

基于转矩极限的改进风电机组虚拟惯量控制策略

为解决大规模风电并网带来的系统频率稳定性降低问题,风电机组通过虚拟惯量控制可为系统提供短期频率支撑,然而惯性响应期间风电机组转速收敛缓慢,导致一部分转子动能被无故浪费;转速恢复阶段的有功突变易造成频率二次跌落。为此,提出基于转矩极限的改进风电机组虚拟惯量控制策略,实现在释放较少动能的前提下提供与传统策略相同的频率响应服务;并在频率步入准稳态时,借助时变功率函数开始转速恢复,实现转速快速恢复的同时缓解二次频率跌落。基于EMTP-RV仿真软件搭建包含风电场的电力系统模型,验证了所提策略的有效性。     

海上风电结构横风向气动力阻尼特性研究

基于横风向气动力阻尼理论计算模型,以NREL-5 MW海上风电机组为例,对其运行过程中横风向气动力阻尼进行计算,并采用FAST软件对计算结果进行验证。之后,研究转速、叶片桨距角和运行方式对横风向气动力阻尼的影响。研究结果表明：NREL-5 MW海上风电机组结构运行状态下的横风向气动力阻尼在0%~0.8%范围内变化,其随风电机组运行转速及叶片桨距角的增大而增大;此外,海上风电机组不同运行方式对其横风向气动力阻尼也会产生较大影响。     

基于Matlab/Simulink的永磁直驱风力发电机组建模和仿真研究

以永磁直驱风力发电机组为研究对象,建立了包括风力机、传动部分、永磁直驱发电机、矢量控制策略、最大风能捕获策略的整体数学模型;应用Matlab/Simulink工具,以建立的数学模型为基础搭建了永磁直驱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。实现了永磁直驱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,永磁直驱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。