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.     

不同工况下3.3 MW永磁直驱风力发电机电磁场仿真分析及损耗修正

文章设计了一台3.3 MW外转子表贴式永磁直驱风力发电机,并对其电磁性能及短路故障情况进行了有限元仿真分析。首先,得出了这台电机在额定工况下的转矩和磁密分布等结果,以及在相间绕组短路和三相绕组短路两种情况下电机转矩、电压和电流等曲线的变化情况;然后,通过三维静磁场仿真,探究了电机定子的径向通风道结构对二维有限元仿真的影响程度,并对铁耗进行了修正;最后,通过电磁场-温度场的耦合迭代仿真,考虑了温度场影响下的电机内部材料特性的变化对电机损耗结果的影响。     

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。     

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。     

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。     

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。     

1MW直驱风力发电系统建模与仿真研究

建立了1 MW直驱风力发电系统电磁暂态仿真模型,在PSCAD/EMTDC环境下采用电压空间矢量脉冲宽度调制技术(SVPWM)真实地反映变流器的动态开关过程和谐波特性,实现了直驱风力发电系统的机侧最大风能跟踪以及永磁发电机定子电流的解耦控制和网侧直流母线电压稳定的控制。文章还对网侧变流器的软件锁相环(SPLL)进行了优化设计,使之能够快速、准确地跟踪电网基波正序电压,有助于改善网侧变流器在电网不对称故障期间的动态控制性能。     

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。     

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。     

直驱式永磁风力发电机综合保护算法的研究

本文分析了对直驱式永磁风力发电机进行保护所涉及到的过压保护、过流保护、不平衡度保护、过温保护和绝缘保护,并提出了这五个方面的基本保护算法。着重研究了如何将这五个方面的基本保护算法相互配合起来使用,使之形成能够对直驱式永磁风力发电机进行更有效保护的综合保护算法。