直驱永磁风电机组的改进附加惯性控制方法

摘要： 风电并网容量的增加将导致系统惯性降低,不利于电网安全稳定运行。针对附加惯性控制与最大功率跟踪控制之间存在相互影响的问题,提出改进附加惯性控制方法。该控制方法不仅可以利用附加惯性控制的辅助功率对系统频率提供支撑,还可以根据系统频率变化调节转速,补偿最大功率跟踪控制的有功参考,从而避免了2种控制在动态调节过程中的相互影响,使得机组的输出功率更好地响应系统频率的变化。仿真分析验证了在改进的控制方法下,直驱永磁风电机组不仅减小了负荷扰动初期的频率变化率,还缩短了系统频率调节时间,调频效果得到改善。     

直驱永磁风电机组虚拟惯量控制简化实验方法

根据虚拟惯量控制的物理本质,提出一种简化的直驱永磁风电机组虚拟惯量控制实验系统的设计实现方法。该方法主要基于电力系统一次调频的数学模型,通过运算器的方式对等值电网的惯性响应特性和调频特性进行模拟,使得模拟风电机组在直接并入大电网的条件下即可进行虚拟惯量控制方法的实验验证。该方法避免了构建等值模拟电网的需要,从而进一步降低实验系统的实现成本。通过仿真和实验,验证简化实验方法的有效性和可行性。     

直驱风电机组低电压穿越改进控制方法仿真研究

采用改进的瞬时对称分量法对电网电压瞬时值进行对称分量分解,提出了电网电压不对称跌落时D-PMSG的低电压穿越控制策略,按照电网电压正序分量和额定电压的比值减小发电机功率,并在解耦控制中分别控制正序和负序分量,正序通道完成能量的传输,负序通道产生和电网负序电压相等的负序电压,从而保证网侧逆变器电流中无负序分量,避免了逆变器非全相过负荷,充分利用其容量。仿真结果研究表明,提出的改进控制策略实现了不对称故障下的低电压穿越,并且保持了逆变器三相电流对称。     

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PSCAD的永磁直驱风电机组简化模型研究

针对风电机组的电磁暂态模型求解耗时长、仿真计算工作量大、数值收敛性差等不足,在研究直驱机电暂态及运行控制方式的基础上,利用PSCAD仿真工具构建了直驱风电机组简化模型,并分别在恒定风速、阶跃风速和电网故障三种工况下进行了仿真验证。结果表明,基于PSCAD的直驱风电机组简化模型可行、有效,在保证一定的计算精度下,可大幅提高计算速度,且当风机台数增加时,速度提高更加明显。     

半直驱永磁式海上风电机组的发展

<正>0引言半直驱永磁式全功率变流风电机组是由变桨距风轮驱动中速齿轮箱,再由齿轮箱驱动中速永磁发电机发电,通过全功率变流器向电网馈电的风电机组。目前,这种风电机组在陆上风电场和海上风电场都有应用。陆上风电场应用的主要是5 MW以下功率的半直驱永磁式全功率风电机组,海上风电场应用的主要是5 MW及以上功率     

直驱风电机组动模实验方法研究

对实验室直驱风力机发电机组模拟系统进行系统分析和建模,通过建模和分析给出风力发电机组模拟系统的建立方法及参数折算方法。使用该方法分析10 k W模拟系统模拟1 MW风电机组的情况,并进行相应仿真研究。通过该方法建立一套17 k W风力发电机组的实验室模拟系统,并进行工况突变实验与电压跌落实验。     

基于VSG的永磁直驱风电机组惯量支撑控制策略

风电并网容量比重不断加大,减弱了系统的调频能力与惯量支撑能力,电网失稳日益严重。针对这些问题提出了基于虚拟同步机（VSG）的永磁直驱风电机组的控制方案。模仿同步机的功频控制特点,使系统具有惯量响应能力。风电机组经PWM变流器并网,在机侧变流器利用直流电压外环和电流内环控制,维持直流母线电压稳定,VSG从网侧变流器接入,通过设计有功频率和无功电压控制方案,对系统进行调频、调压。使用Matlab软件搭建模型,调整仿真参数,仿真结果表明,该控制方案使系统可以模拟同步发电机的惯量响应特性,能够有效地解决由于风速或者电网负荷改变引起的频率震荡问题。     

永磁直驱风电机组低电压穿越技术的仿真分析

随着电力电子技术的发展,永磁直驱风电机组的并网运行的发展前景看好。为了提高永磁直驱风电机组在电网故障下的低电压穿越能力,可以在直流侧增加了卸荷电路。通过对永磁直驱风电机组的建模和仿真,表明直流侧增加了卸荷电路可以有效提高直驱永磁风电机组的低电压穿越能力。     

永磁直驱风电机组的三电平升压变流技术

对于额定功率为2 MW或更高容量的变流器,背靠背(BTB)中点钳位型(NPC)变流器可以降低系统的成本、体积以及复杂性。文章提出一种新型拓扑结构,该结构采用二极管整流,三电平升压(TLB)和中点钳位型变流器,能够进一步降低系统的成本和体积。该结构在直流侧完成最大功率点跟踪(MPPT)控制计划,使TLB解决MPPT和直流侧电容平衡问题,为中点钳位控制提供更大的灵活性。最后以3 MW永磁风力发电系统为仿真对象,仿真结果验证了该拓扑结构和控制策略的正确性。     

一种直驱永磁风电机组的减载调频控制策略

文章针对风电并网容量增加导致系统调频能力不足的问题,提出了一种超速和变桨距协调的减载调频控制策略。首先给出了低、中、高3种风速模式的判定方法,然后通过设置初始功率跟踪曲线系数和调节桨距角实现直驱永磁风电机组的减载运行。在频率控制中,优先采用超速控制,当转速达到额定转速时,再启用变桨距控制,并且变桨距控制可分为低、中、高3种风速控制模式。仿真分析表明,基于所提减载调频控制策略,直驱永磁风电机组能在全风速范围预留一定比例的备用容量,实现双向频率控制,并能改善系统频率的暂态和稳态响应。     

垂直轴永磁直驱风力发电系统全风速功率控制

垂直轴风力机(VAWT)发电系统是一种应用潜力良好的新型风力发电系统。为了提高机组的风能转化效率,研究了全风速运行范围内的功率控制策略。建立了整机系统的数学模型,讨论了VAWT的气动机械特性及其4种工作模式;在此基础上,分析了机组在额定风速以内MPPT运行模式下,基于最佳叶尖速比(TSR)跟踪原理的最大风功率吸收控制策略;针对在额定风速以上的恒功率运行模式,设计了基于二阶扩张状态观测(ESO)方法的实时气动转矩估计器以及基于恒额定功率发电的最佳角速度控制策略;最后给出了全风速功率控制的系统结构。通过仿真试验,验证了该功率控制策略在全风速运行范围内实现整机高风能转化效率的良好效果。     

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。     

直驱型风电机组市场近况

本文介绍了直驱型风电机组的两种技术路线,以及该类型机组与双馈型风电机组的优劣势比较,同时,分析了目前直驱型风电机组的市场情况。     

基于反馈线性化技术的直驱永磁同步风电机组低电压穿越研究

通过对直驱永磁同步风电系统的研究,提出了一种基于反馈线性化的低电压穿越控制策略。直流母线电压由发电机侧整流器来维持调节,考虑到直流母线电压和发电机转子转速的非线性关系,直流母线电压的控制采用了反馈线性化技术。网侧逆变器根据最大风能跟踪原则来控制网侧有功功率,并加入了转子速度参考值的判定环节。运用PSCAD仿真平台建立了一个2 MW的直驱永磁同步风电系统,验证了其正确性和有效性。     

永磁直驱风电系统PMSG的内模控制策略研究

介绍了PMSG控制策略和内模控制的工作原理.采用内模控制策略设计电机侧PWM变流控制器的速度调节器与电流调节器,使控制器参数直接与电机参数相关联,实现对PMSG的控制.仿真结果显示,采用内模控制具有良好的稳态与动态性能,对输入机械转矩、转速给定等外部条件变化的响应速度快,对电机参数误差具有较强的适应性;内模控制应用于永磁直驱风电系统PMSG的控制,容易获取优化的控制器参数,可以有效提高控制性能.     

直驱永磁同步风力发电机灰色预测PI控制

随着高性能优质永磁材料的研发和大功率变流技术的发展,直驱式永磁同步风力发电机(D-PMSG)得到越来越多的应用,风电系统具有的时变性和非线性使得传统的控制方法很难取得令人满意的控制效果。为此,基于D-PMSG机侧PI控制,在最大功率点跟踪(MPPT)下,提出一种灰色预测与传统PI控制相结合的方法,搭建了包括D-PMSG和灰色预测PI控制器的风电控制系统仿真模型。仿真结果表明,与传统的PI控制相比,灰色预测PI控制具有响应更快、鲁棒性更好、超调量更小等优点。     

永磁直驱风电系统变流器开路故障诊断新方法

针对变流器发生开路故障后系统的运行特性,提出利用电流的Park矢量模值对电流绝对值的平均值进行归一化,用归一化后的数值和电流平均值的正负对风电系统变流器的单开路故障进行诊断。仿真和实验结果表明该文提出的故障诊断方法不仅能准确地对变流器的开路故障进行诊断,且能防止负载突变、电网电压骤降时误诊断的发生。