风电机组RBF神经网络PID独立变桨控制研究

针对额定风速以上,风切变、风剪切和塔影效应引起的不平衡载荷进行优化控制,提出一种基于径向基函数(RBF)神经网络比例积分微分(PID)变桨控制方案。通过Park坐标变换与解耦的方法,将风轮不平衡载荷分解成俯仰力矩与偏航力矩,利用经典控制理论实现了风电机组独立变桨控制设计:通过RBF网络在线学习优化:PID控制器的参数,从而对塔架和桨叶上的不平衡载荷进行优化控制。在GH.Blade和Matlab中搭建3 MW风电机组联合仿真模型进行仿真。最后在3 MW风电机组变桨测试平台上进行现场实验,实验结果表明,提出的变桨控制方案能有效减小塔架与叶片等关键部件的载荷,而且提高了变桨控制系统的鲁棒性。     

储能系统在风电场闪变抑制中的应用

并网风功率中含有的波动分量有可能会导致风电并网点的电压闪变.当风电接入低压配电网时,传统的基于无功补偿的闪变抑制方案具有一定的局限性.提出基于储能技术的风功率波动平抑方案,该方案采用超级电容器为储能元件,功率调节系统采用电压源型变流器VSC (voltage source converter)级联双向DC/DC变换器结构.将低通滤波器滤过的风功率作为控制目标,建立储能系统的控制策略,实现对有功功率的追踪.以考虑塔影效应和风剪切的风速模型作为输入,仿真比较了风电场采用储能调节有功功率前后的功率波动和闪变值.仿真结果验证了方案的正确性和控制策略的有效性.     

直驱式永磁同步风力发电动态特性的研究

风力机的特性不仅包括静态特性,还包括动态特性。其中动态效应主要包含风的剪切效应(Wind Shear)及塔影效应(Tower Shadow)。在建立完整的直驱式永磁同步风力发电机组的模型基础之上,详细研究了由于风剪、塔影效应引起的转矩脉动量对直驱式永磁同步风力发电系统稳定性的影响。运用等效气动转矩的思想完善了传统风力机的模型,使其更加接近实际情况。在Matlab／Simulink中建立了永磁直驱风力发电机组（Directly Driven Wind Turbine With Permanent Magnet Synchronous Generators,D-PMSG）仿真模型,并对不同风速时机组运行情况进行了仿真。结果验证了风剪、塔影效应引起的转矩脉动频率为风力机旋转频率3倍的结论。仿真结果对于直驱式永磁同步风力发电有着更为实际的意义。     

减小塔影效应载荷波动的独立变桨距控制研究

针对塔影效应引起风电机组载荷波动的情况进行研究,对其引入独立变桨距控制。建立风电机组风轮的线性时变模型,并将其写成状态方程的形式,进而引入Coleman变换将其变换成线性时不变模型。然后,在此模型基础上,加入PID控制器,从而完成独立变桨距控制系统的设计。在塔影效应的影响下,分别对独立变桨距控制和统一变桨距控制情况下风电机组的载荷波动进行仿真对比研究,并利用雨流统计法对风电机组进行疲劳分析。研究结果表明：在塔影效应影响下,采用独立变桨距控制策略的风电机组载荷波动较采用统一变桨距控制策略的风机有明显改善,削弱了塔影效应载荷波动的影响,并延长了机组的使用寿命。     

考虑风切和塔影效应的风力机风速模型

首先利用流体力学理论和指数(赫尔曼乘幂)公式推导并建立了三桨叶风力机扫风平面内含塔影效应及风剪切的风速模型,然后对此模型进行了化简,并对模型中各个参数的选择及模型的使用范围做出了解释,最后用Matlab软件对所建立的风速模型进行了对比和分析。该模型考虑了塔架半径、悬垂距离、叶片半径、轮毂高度、轮毂处风速、风剪切系数等因素。结果表明塔影效应相比风剪切对不均匀风速场的贡献更大。该模型简洁有效,适用于电力系统中时域的风力机仿真,为风力机扭矩、风力机控制、风力机载荷等相关研究打下基础。     

基于稀疏复原算法的风电并网电压闪变包络线提取

闪变包络线检测是分析电压波动与闪变的关键。IEC推荐的平方检测法在闪变低频段的包络线提取误差较大,不适合风力发电并网产生的电压闪变包络线提取。文中针对风电并网引起的电压闪变问题,提出了基于稀疏复原算法的闪变包络线提取方法。以电压闪变信号的极值点作为观测序列,根据闪变包络线低频段较平稳的变化特性,构造变频宽的离散余弦变换基,利用正交匹配追踪算法还原出最佳闪变包络线。通过对单一频率闪变、复合频率闪变、基波频率变动、谐波及噪声影响的电压闪变信号进行分析,表明了该算法提取闪变包络线的准确性。最后,通过对张北柔直电网中新能源风电场实测的电压波动信号进行分析,进一步验证了所提算法提取风电并网引起的电压闪变包络线的可行性与有效性。     

风电系统中电压闪变抑制方法研究

风电机组的一些固有特性会造成风电场的电压波动,进而引发闪变.分析了风电场闪变产生的原理和影响因素,指出依靠补偿装置可以有效抑制电压波动和闪变.比较了几种改善电压闪变的补偿装置的工作原理和性能特点,为抑制风电系统的电压闪变提供了参考.     

适用于双馈风机的并网电压波动与闪变检测系统的研究

风电因电能质量问题影响使其发展受到制约,电压波动及闪变是其中之一。使用目前的闪变仪对风电机组并网引起电压闪变进行检测,发现在检测低频段波动引起的闪变时误差较大,而这也是风电并网产生闪变的主要频段。因此,如何使低频段检测误差减小是该文研究的意义。根据IEC标准,在Matlab平台建立数字闪变检测系统仿真模型,并利用双线性方法求得系统的参数。针对上述情况,分析其误差产生的原因,通过对检测的瞬时闪变视感度S(t)引入参数校正以减小低频检测误差,使其满足风电并网闪变值检测的要求。最后将修正系数后的检测系统运用在一个双馈风力发电系统实例中,证明该风电场满足我国电压闪变值要求。     

风电引起的电压波动与闪变的仿真研究

风能存在随机性,大规模风电并网后会引起附近电网电压波动,风况、风电机组特性和电网状况会对风电引起的电压波动与闪变有影响。文章从风能和风力发电机组特性出发,建立了含风电机组的电网仿真模型,基于Matlab/Simulink搭建了仿真模型,研究了风电场所接入电网状况对风电引起的电压波动与闪变的影响。算例结果表明,系统短路容量和线路电抗与电阻比等对风电场的电压波动与闪变有较大的影响,通过选取合适的并网点和电压等级、合适的线路电抗与电阻比,能够有效抑制风电引起的电压波动与闪变。     

风电并网引起的电压闪变及应对策略

介绍了风电并网所引起的电压闪变及其产生机理,指出了风速、塔影效应等因素对电压闪变的影响,风电并网点选择需考虑SCR和R/X对电压闪变的影响。依靠补偿、储能设备可以抑制电压闪变,总结了6种抑制电压闪变的储能补偿设备的工作特性、性价比、优缺点及使用状况。