基于风力发电机简化RX模型的电力系统状态估计

为了充分考虑风能随机性对电网安全稳定性的影响,更精确地反映风力发电机组工作机理区别于传统电源的特殊性,对含风力发电机的电力系统进行状态估计时,文章用简化RX模型来等效风力发电机,把滑差作为状态量引入到状态估计过程,建立了相应的数学模型。这种方法考虑了异步发电机本身的特性,可以与原有的状态估计程序进行高效融合,比基于传统RX模型进行状态估计的计算量小,且计算精度满足要求。算例计算结果表明:该方法性能良好,在含有风力发电机的电力系统状态估计中有较好的应用前景。     

双馈风力发电机三相短路电流分析

为了研究双馈风力发电机组的低电压穿越控制问题,分析了双馈风力发电机定子端三相短路时短路电流的产生机理,给出了双馈风力发电机在空载同步转速条件下的定转子短路电流的近似解析表达式.在此基础上,根据双馈风力发电机内部的电磁关系,分析了发电机故障前不同转速、输出有功功率及无功功率等运行状态对双馈发电机短路电流的影响.在理论分析的基础上,建立了3 MW双馈风力发电机的模型,对发电机定子端三相短路故障状态进行了仿真研究.仿真结果表明:通过定转子短路电流的近似解析表达式和发电机故障前的初始状态可以有效对双馈发电机短路电流进行定性分析,为进一步研究双馈风力发电机的低电压穿越能力提供了理论依据.     

MW级永磁同步风力发电机电磁场仿真

基于发电机等效电路和磁路计算方法,利用有限元分析软件Ansoft的RMxprt模块对兆瓦级大型永磁同步风力发电机进行了建模.在给出基本假设和边界条件的基础上,利用Maxwell 2D的磁场求解器对风力机瞬态电磁场进行仿真计算,得出了发电机在额定状态下的内部气隙磁密、主要部件的磁力线分布图和磁场密度分布云图.该方法可准确、有效地反映风力发电机运行过程中内部磁场的分布,对大型风力发电机的设计以及故障诊断具有参考价值.     

变桨距风力机分区段模拟方法及其控制策略

风力强度不同,实际变桨距风力机的工作方式不同,风力机的输入输出关系也不同。分析了风力机在各个工作区的工作特性,得到了风力机在各个区段功率输出与风速的关系,给出了不同区段风力发电机的模拟方法。运用模糊直接转矩控制异步电动机,模拟不同情况下风力发电机的输出特性。仿真结果表明,该方法能较准确和全面地模拟风力机在整个风力发电过程的工作特性。     

风力发电机状态监测与故障诊断技术综述

本文阐述了风力发电机常见运行故障监测与诊断技术现状,并分别介绍风力发电机故障仿真及实验模拟方法、故障模拟实验平台、风力发电机状态监测系统,对风力发电机状态监测及故障诊断技术发展方向进行了展望。研究表明,基于多参量(如电信号、振动信号、功率信号等)的故障监测诊断技术将成为风力发电机组状态监测与故障诊断领域未来发展的方向之一。     

直驱永磁风力发电机发展及其设计方法综述

介绍了国内外直驱变速恒频永磁风力发电机的发展应用状况,对发电机的结构、特点和转子磁钢进行了描述,针对它的特殊结构对其电磁系统设计方法及电力电子变换器进行了研究,最后指出了直驱变速恒频永磁风力发电机的发展趋势和研究方向,以期推进我国风力发电机的研究和应用。     

基于状态空间的双馈风力发电机模型预测控制

随着大量风电场接入电网,风力发电机组的运行和控制技术受到了广泛关注。为改善双馈风力发电机的控制性能,提出了基于状态空间的双馈风力发电机模型预测控制方法。通过建立双馈风力发电机的状态空间表达式,并将其用于预测双馈风力发电机的状态轨迹,将控制性能和控制代价作为目标函数,推导得到其控制策略解析表达式,降低了模控制型预测控制的计算成本。在New England 39节点系统中对该策略进行验证,仿真和计算结果表明,由于通过模型误差反馈可以降低设计模型误差对控制性能的影响,因此即便在模型失配的情况下,基于状态空间的模型预测控制也能够有效改善双馈风力发电机的控制性能。     

永磁风力发电机直流并联及直流升压的仿真研究

针对分散式小型风力发电场,实现永磁风电机组直流并联,提出了永磁风力发电机PWM整流器直流侧并联的结构。为了能使小型风电场,就近接入大型风电场或者并入电网时,降低传输过程中输电损耗的目的,采用了DCDC升压组将直流母线电压升高的拓扑结构。为能够有效地实现发电机的并、切网,设计了对发电机输出电压瞬时采样,来判断发电机整流器侧是否连接到直流母线的断路器模型。基于Matlab/Simulink仿真平台搭建了含3台永磁风力发电机、整流器、断路器和DC-DC升压组的仿真模型,对永磁风力发电机在不同风速下的直流并联与升压进行了仿真分析。仿真结果表明,在理想状态下,该模型可实现不同风速下风力发电机的直流并联与升压。     

风力发电场分层分布式微机自动监控系统

本文根据风力发电场的特点，提出了一种分层分布式微机自动监控系统。该系统由一台IBM－PC兼容机作为主机，由多台单片机最小系统构成前置机，能够在控制室通过主机对风力发电场中各台机组的运行状态进行监视、记录和报表；各前置机对风力发电机进行闭环控制室通过主机对风力发电场中各台机组的运行状况进行监视、记录和报表；各前置机对风力发电机进行闭环控制，运行人员也可以通过主机随时干预各台风力发电机组的运行。     

双馈风力发电系统的建模与运行特性研究

双馈风力机是一种绕线式异步发电机,可以实现变速恒频运行,提高风能利用率,并减少对电网稳定性的影响。本文对双馈风力系统的结构进行了研究,分析了其实现最大风能捕获的工作原理,建立了风力发电机的数学模型,并分析了基于定子交轴电流和直轴电流的有功功率、无功功率解耦控制的基本原理,然后讨论了双馈风力发电机在两种运行状态的能量流动过程,最后运用Mtlab/Simulink仿真分析了双馈风力发电机的运行特性,验证了理论分析的正确性。     

基于模型预测控制的风电场故障穿越有功无功优化控制策略

电网故障易造成并网风电场内风力发电机端电压骤变进而导致风力发电机跳闸,威胁风电场的安全运行.提出一种基于模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)的风电场故障穿越有功无功优化控制策略.首先,基于下垂控制,根据并网点(Point of Common Coupling,PCC)电压得出故障下的...     

国外风力发电导则及动态模型简介

分析了美国、丹麦、德国、苏格兰以及爱尔兰等欧美国家输电网运行公司针对风力发电制定的电网导则及其对风力发电动态仿真提出的要求,讨论了四种典型风力发电机组的动态建模,并给出了恒速感应式风力发电机组和变速双馈风力发电机组的仿真实例.仿真结果表明风力发电机组具有很多不同于同步电机或马达类负荷的特性,应认真研究其对电力系统规划和运行的影响.电网导则的更新以及风机的动态建模是目前电力系统面临的重要课题.     

基于人工神经网络与遗传算法的风力机翼型优化设计方法

开发风力机专用翼型是风电技术中的一个关键问题,高升阻比翼型的优化设计方法是目前风力机空气动力学的重要研究课题。该文建立了多运行工况下升阻比最高的风力机翼型优化设计方法,运用Bezier函数建立了翼型的数字化参数表征方法,根据完全析因试验设计方法选取了翼型族的设计空间,利用计算流体力学方法获得了每个翼型样本的气动性能参数,采用人工神经网络和遗传算法相结合的现代优化方法数值求解了优化命题。基于上述模型对FX 63–167翼型进行优化改进,重点研究风力机翼型在3种运行工况点下的气动优化设计命题及其求解方法。计算表明优化后翼型具有更佳的气动特性,各工况点下的升阻比均有所提高,验证了该优化方法的合理性、可行性。     

机组间偏航和有功功率综合协调的海上风电场增效方法

以海上风电场风向和风速较稳定,尾流效应对风电场功率影响明显为背景,综合协调机组间偏航角、有功功率,改善机组间气动耦合,提高各机组有功功率之和。给出了考虑偏航的尾流模型,克服了经典尾流模型边界处不连续导致风电场功率优化困难的问题。然后建立以机组偏航角和诱导因子为调节手段的风电场有功功率优化模型。继而,基于尾流传播路径,对机组进行分群,将风电场整场优化问题转化为各群内部优化问题,减少优化对象数,降低问题规模。重点结合在线仿真和机器学习技术,提出各群内部功率优化问题求解方法。最后将优化结果整定为机组参考有功功率和参考偏航角,各机组据此运行。该方案计算开销小,无需额外增加风电场控制系统计算资源,对通信环境无特殊要求,同时,仿真结果表明,提出的方案能有效提升海上风电场有功功率,提高风电场经济效益。     

风力发电机输出功率条件子集区间估计方法

根据风力发电机的风速和输出功率历史数据,对风机输出功率均值与风速的关系进行最小二乘参数辨识,以此为基础求出风机输出功率偏差与风速的关系。采用Python概率分析确定风机输出功率偏差各子集的概率分布类型,估计其特征参数,以求出其概率密度函数,进而对风机输出功率偏差进行概率置信区间预测。基于风机输出功率均值与风速的关系和风机输出功率偏差子集的置信区间估计模型,实现了根据风速预报值对风机输出功率的置信区间进行预测。用实际风机的历史纪录对所提方法进行了测试和验证。结果表明:基于风速将风机输出功率偏差划分成多个子集,可提高风机输出功率概率置信区间预测的精准度。     

Wind turbine Generator modeling and Simulation where rotational speed is the controlled variable

To optimize the power produced in a wind turbine, the speed of the turbine should vary with the wind speed. A simple control method is proposed that will allow an induction machine to run a turbine at its maximum power coefficient. Various types of power control strategies have been suggested for application in variable speed wind turbines. The usual strategy is to control the power or the torque acting on the wind turbine shafts. This paper presents an alternative control strategy, where the rotational speed is the controlled variable. The paper describes a model, which is being developed to simulate the interaction between a wind turbine and the power system. The model is intended to simulate the behavior of the wind turbine using induction generators both during transient grid fault events and during normal operation. Sample simulation results for two induction generators (2/0.5 MW) validate the fundamental issues.     

风力机模拟技术综述

随着风力发电技术研究的日益深入,风力机模拟技术也在近十年得到了快速发展。风力机模拟器可以用来取代实际的风力机,为在实验室内进行风力发电技术的研究提供了有效途径。在研究风力机特性的基础上,详细介绍了目前国内、外风力机模拟的具体方案,并对各模拟方案进行了对比、分析与总结。     

水平轴风力机载荷工况设计方法研究

风力机运行在非常复杂多变的自然条件下,不同的外部环境,对风力机各零部件受力状况的影响是不同的。为了实现载荷计算的目的,满足设计要求,水平轴风力机的载荷计算是以机组将要承受的、包含各重要条件的载荷工况来体现的。本文重点讨论载荷工况设计方法及其注意事项。     

Matching between straight‐wing nonarticulated vertical axis wind turbine and a new wind turbine generator

In the current wind turbine generation system, there are substantial problems such as the fact that the maximum power of the wind turbine cannot be obtained in the presence of fluctuating wind speed, as well as high cost and low annual net electricity production (due to mismatch between generators and wind turbines). A new wind turbine generator optimized for the wind turbine output is presented in order to solve such problems. This wind turbine generator consists of a permanent magnet generator, a reactor, and a rectifier, and uses neither a control circuit which requires standby electricity nor a PWM converter having a switching element. By selecting the most appropriate combination of a permanent magnet generator with multiple windings and a reactor connected in series with each winding, the maximum output of the wind turbine can be obtained without using a control circuit. The new wind turbine generator was directly coupled with a straight‐wing nonarticulated vertical‐axis wind turbine (SW‐VAWT), and matching of the generator with the wind turbine was examined in field tests. The test results and review confirm that the new wind turbine generator is highly matched with the wind turbine in the presence of fluctuating wind speed. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 174(2): 26–35, 2011; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.21036     

风力发电机高塔系统的自振特性及参数分析

为研究风力发电机高塔系统抗风、抗震等动力问题,基于有限元法对某12 MW风力发电机进行了模态分析,研究了各阶模态振型特性,并通过改变塔架高度、厚度以及叶片长度等尺寸变量,讨论各尺寸变量对风力发电机高塔系统自振特性的影响。对多组数值模拟工况结果进行函数拟合,得到置信度较高的拟合公式,确定了各尺寸变量与风机高塔系统自振频率的函数关系。研究结果可为风力发电机高塔系统结构动力分析提供理论依据,并对工程实践有一定借鉴意义。