大型直驱永磁风力发电机及其并网运行研究

为了研究大型直驱式永磁风力发电机控制及其并网后在电力系统中的运行,建立了风速模型、发电机模型,对直驱式永磁风力发电机的工作原理进行了研究,对风力发电机接入电网运行进行了分析,并对最大功率跟踪和桨距角控制进行了研究.采用理论分析与计算机仿真方法,给出了仿真结果.结果表明,直驱永磁风力发电机在低于额定风速时可以跟踪最大功率,高于额定风速时可以保持额定功率;直驱式永磁风力机对故障电流无贡献,对电网谐波影响很小,几乎不存在闪变问题,对电网频率稳定性无贡献.     

不同结构风力永磁同步发电机系统的优化设计与对比

以直驱和齿轮箱驱动的风力永磁同步发电机系统为研究对象,采用实数编码遗传算法对系统进行优化设计,并用有限元方法对优化结果进行验证。通过对不同驱动链结构以及不同功率等级风力永磁同步发电机系统的成本、年发电量、损耗及效率等特性进行优化设计与分析,结果表明:直驱式风力永磁同步发电机系统的年发电量最高,一级齿轮箱驱动的风力永磁同步发电机系统经济性最好,三级齿轮箱驱动的风力永磁同步发电机系统没有明显优势。     

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。     

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。     

永磁直驱式同步风力发电系统滑模自寻最优控制

针对永磁直驱式同步风力发电机系统部分负荷阶段的最大功率捕捉问题,提出了一种滑模自寻最优控制策略。在风力机和永磁同步风力发电机非线性数学模型基础上,利用滑模变结构自寻最优控制算法实现风力发电系统最大功率捕捉,同时用自适应参数改善滑模变结构控制带来的输出颤振。该方法具有无须测量环境风速和精确风力发电系统数学模型的优点。仿真证明该方法具有良好的控制效果。     

Halbach阵列在直驱、半直驱风力发电机的应用

文章将Halbach阵列应用于直驱、半直驱风力发电机,以减轻电机质量。利用有限元分析法对1.5 MW直驱和半直驱永磁同步风力发电机建模,选取不同的充磁方式、极对数、气隙长度、电机尺寸进行仿真,通过傅里叶分解变换提取气隙磁密基波和谐波含量,进而对基于Halbach阵列的发电机静态气隙磁场进行分析比较。仿真结果表明,Halbach阵列发电机气隙磁密谐波含量少,基波含量高,波形更接近正弦,尤其在电机极数为70~90表现优异。     

一种分段式变步长爬山法最大功率追踪控制策略

为提高小型永磁同步风力发电系统最大功率追踪的性能,结合小型风力发电机工作特性,在两种经典爬山法的基础上,提出一种更加适合小型风力发电机的分段式变步长爬山法,该算法能快速稳定地使系统运行在最大功率点。在此基础上,搭建了基于Matlab/Simulink的模型进行仿真分析,并构建了以TMS320F28335 DSP为控制核心的直驱式永磁同步风力发电模拟实验平台,通过实验和仿真结果验证了分段式变步长爬山法的有效性和优越性。     

基于风速估计的小型永磁直驱风力发电系统MPPT控制方法

为了提高小型永磁直驱风力发电系统的发电效率并降低控制成本,基于转速信号与功率信号,采用支持向量机方法,对1台200 W永磁直驱风力发电机建立风速估计模型。分析模型参数对模型精度的影响,并采用萤火虫算法对模型参数进行优化。基于上述模型提出一种最大功率跟踪复合控制方法,并利用Matlab对该方法进行仿真验证,结果表明其具有有效性。最后利用送风机、小型永磁直驱风力机等构成试验平台,对所提控制方法的可行性进行验证。     

风电场变速恒频风力发电机之间谐波扰动研究

变速恒频风力发电机在工作过程中会产生谐波,当双馈异步风力发电机风速达到切入风速时,并入电网的双馈异步风力发电机与其他直驱永磁风力发电机之间会因为功率传递产生谐波扰动,文章研究分析了此问题,并根据瞬时无功理论和其他风力发电有关理论在Matlab中进行建模和仿真,仿真结果表明亚同步发电状态双馈异步风力发电机会因为功率传递受到正常工作直驱风力发电机的谐波扰动,扰动会随着风力发电机数量的增多而加剧。     

不同风电机组的频率响应特性仿真分析

研究分析了恒速异步风力发电机、双馈感应风力发电机和直驱永磁同步风力发电机组成的风电场的频率响应特性;利用DIgSILENT/PowerFactory建立了风电场的动态模型;通过仿真显示:由于采用解耦控制方式,基于双馈感应电机、直驱永磁同步电机的变速风电机组不能对系统频率变化做出快速有效响应,而基于异步感应电机的恒速风电机组能快速地对系统频率变化做出正确响应,能有效地提高系统的频率稳定性。     

基于热损伤累加准则的风力发电机绝缘寿命预测

采用有限元法对大功率永磁直驱风力发电机定子三维温度场进行计算,得到了电机定子温度场。对发电机进行了试验测试,测试结果与计算结果较为接近,验证了计算的准确性。研究结果表明,电机端部绕组温度高于中间绕组,最高温度点在背风侧的端部绕组,最高温度与平均温度相差16℃左右。引入Miner准则,提出一种基于热损伤累加准则的电机绝缘寿命前期预测方法,应用该方法对大功率永磁直驱风力发电机绝缘寿命进行了预测,发现电机绝缘寿命余度很大。     

国内首台10MW海上风力发电机研制成功

<正>2019年8月21日,具有完全自主知识产权、国内首台10 MW海上永磁直驱风力发电机在东方电气集团东方电机有限公司研制成功。10MW海上永磁直驱风力发电机尺寸大,加工制造精度要求高。东方电机发挥在发电机电磁、通风、绝缘、防腐和结构设计等多方面的技术优势,突破了10MW大型海上风电研制的关键瓶颈,确保电机的可靠性、先进     

直驱式风电场并网动态等值研究

随着直驱式风力发电机在电网中的比例增加,研究其精确的动态等值模型越来越重要。根据直驱式风力发电机的输出特性,提出了基于风速分群的多机等值方法。在等值计算中,考虑了直驱式风电机组并网时变压器和集电线路对等值效果的影响,并计及了尾流效应对风机输入风速的影响。所提等值方法适合于直驱式风电场并网的分析计算,具有实际工程的应用价值。     

永磁直驱风力发电机瞬态温度特性研究

采用有限元法对大功率永磁直驱风力发电机定子三维瞬态温度场进行计算,得到了电机定子温度场。对发电机进行了型式试验,测试结果与计算的稳态结果较为接近,验证了计算的准确性。结果表明,电机在额定工况下,温升稳定后端部绕组温度高于中间绕组,最高温度点在背风侧的端部绕组,最高温度与平均温度相差16℃左右。将实际风场的风资源数据作为外界条件,对永磁直驱发电机一定时间跨度的瞬态温度进行计算,结果与SCADA系统采集的风力发电机运行数据较为接近,为绝缘系统设计和电机的优化提供了参考。     

1.5 MW永磁直驱风力发电机组变桨控制系统的改进

随着兆瓦级永磁直驱风力发电机组在国内外风力发电领域中占有越来越大的份额,大型永磁直驱风力发电机组的变桨距控制的重要性不言而喻。该文运用等效风速法和PID控制算法共同控制桨距角,从而使发电机的转速能够保持在额定转速上,达到额定功率平稳输出的目的。最终结果在GH公司研发的风机认证软件Bladed上得以验证。     

海上风电机组机型发展的技术路线对比

大型化是海上风电未来发展的重要趋势,海上风电机组的类型也从恒速恒频发电机组发展到变速恒频发电机组,双馈异步风电机组、永磁和电励磁同步风电机组、笼型异步风电机组4种技术路线均可采用变速恒频控制技术。从发电机类型和控制策略、传动系统和吊装维护两个方面,对不同类型海上风电机组的性能进行比较,由于采用不同的发电机技术、变速恒频控制方法和传动系统,实际应用中也是各有优缺点。从经济性来看,电励磁直驱同步风机系统的成本最高,成本较低的是双馈异步和永磁半直驱同步风机系统;永磁直驱同步发电机组的年发电量最多,其次是电励磁直驱同步风机系统,永磁半直驱同步风机系统介于电励磁直驱同步风机系统和双馈异步风机系统之间;永磁半直驱同步风机系统的度电成本最低。国外海上风电机组以永磁直驱和永磁半直驱同步发电机组两种技术路线为主,而永磁半直驱同步风机系统具有较好的性能和经济性,更适合目前我国海上风电行业的发展现状。     

直驱风力发电机径向二自由度磁悬浮支承方案研究

为从根本上解决传统直驱风机系统的机械摩擦问题以有效提高风能利用率,提出直驱风力发电机径向二自由度磁悬浮支承方案,即采用径向二自由度混合磁轴承和机械轴承共同支承直驱风力发电机,采用等效磁路法对该混合磁轴承进行数学建模,并利用有限元分析软件对其进行参数设计及机理分析。在此基础上,搭建直驱风力发电机径向二自由度磁悬浮支承系统的数控平台进行试验,试验结果证明该磁悬浮支承方案的正确性和合理性。     

基于永磁同步发电机的直驱风电双脉宽调制变流器的研制

阐述了永磁直驱风电系统背靠背双脉宽调制(PWM)全功率变流器的电路结构和控制原理,利用Matlab软件建立了该系统的仿真模型,对其稳态和动态性能进行了分析.并构建了永磁直驱风电试验平台和双PWM变流器系统.结果表明:采用双PWM变流器作为永磁直驱风电系统的变流器,可以实现对永磁同步发电机(PMSG)的优良控制,并向电网输送优质的电能.     

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。     

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