交流励磁变速恒频风电系统运行研究

随着风电机组单机容量的不断增大，采用变桨距风力机实现最大风能捕获和利用的变速恒频发电已成为当前风电技术的研究热点。文中从理论到实践全面讨论了双馈发电机交流励磁变速恒频的发电原理、对交流励磁变频器的要求，以及为追踪最大风能捕获、实现发电机有功、无功功率独立调节和变速恒频下空载并网控制的定子磁场定向矢量控制策略。实验风电机组的空载、并网、同步速上、下的发电运行全面验证了所提出的交流励磁变速恒频关键风电技术的正确性，为大型风力机组的工程实现奠定了一定的理论及技术基础。     

双馈风力发电系统最大风能捕获控制策略仿真

目前,双馈风力发电系统最大风能追踪的控制策略研究都是基于风速测量基础之上,但在实际应用中,要想在风到达桨叶之前就准确地测出风速是十分困难的,为此文中提出了运用转矩观测器来预测风力发电机组机械传动转矩的控制技术。介绍了变速恒频双馈风力发电系统的运行原理,利用matlab/simulink搭建了7.5 KW的风力发电系统仿真模型,实现了定子侧有功功率和无功功率的解耦控制,并用转矩预测法实现最大风能追踪。研究仿真结果验证了系统控制策略的正确性和可行性。     

基于PMSG风力发电系统的最大功率追踪控制

建立了以永磁同步发电机(PMSG)为对象的变速恒频风力发电系统,推导了d-q坐标系下PMSG的数学模型,提出了风力发电系统中的功率控制、转速控制与最大功率追踪(MPPT)算法以及双PWM电能变换器的控制策略.同时,搭建了该系统的仿真模型,对风速阶跃变化时机组运行情况,进行了仿真,结果验证了最大功率追踪控制的有效性.     

基于神经网络的风电机组MPPT与桨距角协调控制

为了最大限度地利用风能,更好地利用风速,提出了基于人工神经网络的一种新的最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)与桨距角控制相结合的控制策略,以解决以往控制策略工作量大、过程繁杂等问题。该控制策略允许低于额定风速时发电机工作在最佳转速得到最大功率,高于额定风速时恒功率输出;整个过程由一个人工神经网络控制器来实现。为此,在Matlab环境下,建立了双馈异步风电机组的仿真模型来开展分析。分析结果表明,风速在额定值附近大范围变化时,采用最大功率点跟踪(MPPT)与桨距角控制相结合的控制策略,能够实现最大功率快速而精确的跟踪和恒功率的输出,且具有很好的动态特性和快速跟踪特性。     

改善接入系统同步稳定性的变速风电机组控制

为了改善风电接入系统的同步稳定性,采用基于能量守恒的方法构造含有风电机组的电力系统能量存储函数,以此为基础设计提高风电接入系统动态特性的双馈风力发电机控制策略,并分析了机组运行约束对控制效果的影响。控制方案利用变速风电机组特性,通过改变风机转速消除系统故障期间的不平衡能量,有效抑制系统同步机振荡。针对双馈感应型风场接入系统,在DIgSILENT/Power Factory中进行了仿真研究,仿真结果表明,不同系统运行方式下控制方案在有效改善风电接入系统同步稳定性的同时不会恶化系统电压稳定特性。     

变速恒频双馈风电机组频率控制策略

传统的变速双馈风电机组解耦控制策略对于系统频率支撑作用微乎其微。文中在分析变速双馈风电机组参与系统频率控制特性的基础上,在传统变速双馈风电机组解耦控制中附加风电机组频率控制单元。控制系统包含频率控制、转速延时恢复、转速保护系统和与常规机组配合等4个功能模块。仿真结果表明,该控制策略不仅对暂态频率偏差具有快速的响应能力,而且能够使转子转速以更快的速度恢复到最佳运行状态,证明了基于变速双馈机组的风电场能够在一定程度上参与系统的频率控制。     

变速恒频风力发电系统最大风能追踪控制

根据风力机的特性,探讨了追踪、捕获最大风能的方法；在分析双馈型异步发电机数学模型和磁场定向矢量变换控制的基础上，提出了变速恒频风力发电机的有功、无功功率解耦控制策略，详细的仿真研究验证了控制策略的正确性和可行性。     

电网电压骤降故障下双馈风力发电机建模与控制

双馈感应发电机（DFIG）在变速恒频风力发电中得到广泛应用，对DFIG采用矢量控制可使风电系统实现最大风能追踪和有功、无功解耦调节，从而获得优良的发电运行性能。但在传统的矢量控制方式中，通常认为是无穷大理想电网，忽略了定子励磁电流变化的动态过程，从而得到简化的DFIG数学模型，并以此作为电流内环控制器的设计依据。这种控制器在电网正常的情况下可使系统获得优良的动静态特性，但当电网出现故障时，其控制性能将恶化。为了提高电网电压故障情况下DFIG不间断运行能力，文中以DFIG的精确数学模型为依据，针对传统的2种矢量控制方式的不足，提出了改进的控制方案，并对改进前后电网电压骤降情况下DFIG的动态过程进行了仿真对比，结果表明改进方案可以有效控制转子电流，保护转子励磁变频器，提高DFIG变速恒频风电系统在电网故障下的不间断运行能力，是并网DFIG风力发电机的一种有效、实用的控制策略。     

基于EMTP/ATP的双馈式风力发电系统的模型与实现

以电力系统电磁暂态分析软件EMTP/ATP为平台,采用电机矢量控制技术以及比例-积分调节器串联校正等方法建立了双馈风力发电系统的电磁暂态仿真模型,该模型包括风速模型、风力机模型、双馈发电机模型,以及有功、无功解耦控制系统的模型。依据变速风电机组的运行特性对该模型进行了仿真研究,仿真结果验证了该模型的有效性。     

大水坑风电场两种不同结构风电机组发电量的对比分析

随着中国风力发电的迅速发展,风电机组的发电量和可靠性备受运营商的重视。文中就大水坑风电场MWT/2.5 MW风机和MWT/1 MW风机2种不同结构的风电机组的发电量进行了对比分析,阐明了变速恒频风电机组对比变桨恒速方式的风电机组,在低风速下具有追踪最大风能的技术优势,大幅提高了风机的发电效率。