励磁控制引起的双馈风电机组轴系扭振机理

从电磁转矩观点出发,证明了双闭环比例积分(PI)调节参数和前馈补偿参数是影响电磁转矩性质的2个关键因素.由于PI调节器积分常数取值的不同,在励磁调节器框图上从q轴励磁电压参考点到有功功率点之间的相位差可能在大范围内变化,这是影响阻尼转矩的因素之一.另一个影响因素是前馈补偿项参数——定、转子绕组间互感系数,由于设计控制器时所使用的该互感系数很难保证就是电机的实际参数,故存在误差,误差的正负性和大小对阻尼转矩的方向和大小有直接影响.上述2个独立因素可组合为4种情形,文中研究了各种情形下电磁转矩的阻尼性质,其中有2种情形将产生电气负阻尼,会导致轴系扭振.最后,通过时域和频域相互校验的仿真手段验证了机理分析的正确性.     

汽轮发电机组轴系扭振模型参数识别方法

扭振在线监测和保护设备的扭应力分析精度取决于汽轮发电机组轴系扭振模型与实际轴系在扭振固有特性上的一致性。然而,在模化过程中模型的刚度往往容易出现误差,从而影响扭振分析的准确性。为了估算出模型的扭转刚度参数并消除其扭振固有特性误差,提出了一种通过建立刚度参数微增量与模型固有特性变化量之间的关系方程,求解刚度参数调整量的参数识别方法。经过反复迭代,调整后模型的扭振固有特性可与实测结果非常接近,从而保证扭振应力分析的准确性。     

双馈风力发电机组轴系扭振特性研究

随着风力发电在新能源发电中比例的逐渐提高,以及风电机组单机容量的增加,风电经串联补偿线路输出引起的次同步振荡问题也变得突出。为此,本文通过对轴系扭转振动特性进行分析,以期为解决次同步振荡问题提供依据。基于转轴、行星齿轮系统和平行齿轮副的扭转振动模型和运动微分方程,推导风机传动系统各质量单元间状态量的传递关系,采用Riccati传递矩阵法计算轴系的扭振固有特性,最后以某1.5 MW双馈风电机组为例,将采用此方法得到的计算结果与传统计算结果进行对比,并分析齿轮啮合刚度变化对主要固有频率的影响。结果表明:采用考虑齿轮啮合作用的风电机组扭转转动模型计算得到的扭转振动特性与采用简单集中质量模型的计算结果相比更加精确,这将为揭示次同步振荡发生的机理提供理论基础。     

国产600MW汽轮发电机组轴系扭振特性的分析

将国产600MW汽轮发电机组视为集中参数的多质量——弹簧扭转系统并运用简单质量分析法计算出机组轴系扭振特性,得出自振频率和相应的扭振模式,为进一步分析电网扰动对轴系的影响提供了基本数据。     

风力发电机组轴系扭振模式稳定性分析

针对带串联补偿装置的并网双馈风力发电机组轴系扭振模式的稳定性,搭建了风力发电机轴系的三质量块等效模型,用小扰动法分析了轴系不同质块间的扭振模式。基于矩阵束算法辨识串联补偿度对风电场发电机组轴系扭转模式稳定性的影响,分析表明在故障情况机组轴系可能发生暂态扭矩放大。在PSCAD/EMTDC中搭建了某实际风电场中风力机轴系和发电机电磁暂态模型以及电网其它部分模型。仿真结果表明:电网故障会引发轴时系扭振模式不稳定现象,同时验证了串联补偿影响轴系扭振模式的稳定性。     

含主动轴系扭振阻尼的并网双馈风电场惯量控制方法

电网中风电容量的增加,使得电力系统等效惯量减小、频率稳定性下降。为避免此风险,各国电网并网导则要求大规模风电场参与系统调频,并能提供类似同步发电机的惯量响应。本文基于时域仿真并辅以特征值分析,研究了风电场惯量控制对风电机组及电力系统运行特性的影响。传统的风电场惯量控制方法有益于电力系统频率稳定,但仿真结果揭示该控制会减小风电机组轴系扭振的阻尼,严重时将导致机组转速振荡失稳。为解决此问题,提出了含主动轴系扭振阻尼的风电场惯量控制方法,在满足并网导则有关惯量控制要求的同时可有效避免机组发生轴系扭振失稳。仿真结果验证了控制方法的有效性。     

汽轮发电机组轴系扭振的鲁棒非线性控制

提出将同步发电机及其励磁系统看做扭振励磁控制的执行元件,采用直接反馈线性化方法补偿其非线性因素,避免小偏差线性化模型的参数摄动问题,从而提高扭振励磁控制系统的鲁棒性.综合H∞扭振模态观测器、独立模态空间鲁棒控制器和非线性反馈补偿律,提出一种轴系扭振的鲁棒非线性控制策略,在大范围工况下具有一致的全局性能,并且3个组成部分可以分别独立设计;另外,可以方便地与常规非线性励磁控制律综合在一起,而不影响后者阻尼低频振荡的性能.以一台300 MW汽轮发电机组第1阶扭振模态的阻尼控制为例,通过仿真验证鲁棒非线性控制器的性能优于常规线性控制器.     

直驱永磁风电机组虚拟惯量控制对系统小干扰稳定性影响分析

虚拟惯量控制方式下,直驱永磁风力发电机组(DDPMSG)能够为电力系统提供较好的频率支撑,但虚拟惯量控制使DDPMSG与系统之间产生了新的耦合关系,给系统的小干扰稳定带来新的影响。建立了包含DDPMSG的风电并网系统状态空间平均模型,并通过线性化得到其小信号模型。基于该小信号模型,利用特征分析法分析了虚拟惯量控制的比例系数和微分系数对风电并网系统的小干扰稳定性的影响,同时对比分析了虚拟惯量控制及最大功率跟踪控制对系统小干扰稳定的影响。结果表明虚拟惯量控制对系统阻尼特性的影响与DDPMSG接入系统的位置及容量有关,且主要影响其所接入区域的局部振荡模式和系统的区域振荡模式。     

虚拟惯量控制对直驱风电机组载荷影响的分析及评估

针对虚拟惯量控制诱发风电机组机械载荷的问题,开展虚拟惯量控制对采用直驱永磁同步发电机（D-PMSG）的风电机组载荷影响的理论分析和仿真评估研究。从叶片、塔筒等机械结构低阶模态出发,建立虚拟惯量控制下D-PMSG线性化多体动力学模型,并通过线性化多体动力学模型分析虚拟惯量控制对机组载荷的影响机理。采用软件联合建模方法,构建涵盖永磁同步电机及其控制、电网、机械和气动特性等的D-PMSG非线性机电耦合模型。依据冲击载荷最大值、最大变化幅度百分比及等值疲劳载荷等指标,通过所建立的非线性机电耦合模型仿真分析并量化评估虚拟惯量控制对机组冲击载荷和动态疲劳载荷的影响。结果表明,D-PMSG附加虚拟惯量控制后,电网侧频率突变会使得传动轴和塔底侧向出现显著冲击载荷,且其随虚拟惯量时间常数增大而增大,在湍流风运行工况下机组传动轴和塔底侧向等值疲劳载荷较无附加虚拟惯量控制均有所减小。     

直驱永磁风电机组虚拟惯量控制对系统小干扰 稳定性影响分析

虚拟惯量控制方式下,直驱永磁风力发电机组(DDPMSG)能够为电力系统提供较好的频率支撑,但虚拟惯量控制使DDPMSG与系统之间产生了新的耦合关系,给系统的小干扰稳定带来新的影响。建立了包含DDPMSG的风电并网系统状态空间平均模型,并通过线性化得到其小信号模型。基于该小信号模型,利用特征分析法分析了虚拟惯量控制的比例系数和微分系数对风电并网系统的小干扰稳定性的影响,同时对比分析了虚拟惯量控制及最大功率跟踪控制对系统小干扰稳定的影响。结果表明虚拟惯量控制对系统阻尼特性的影响与DDPMSG接入系统的位置及容量有关,且主要影响其所接入区域的局部振荡模式和系统的区域振荡模式。     

汽轮发电机组轴系扭振平衡位置分析与稳定域估计

根据汽轮发电机组轴系的简化模型,采用Lyapunov直接法对该非线性系统的平衡位置稳定性进行了定性分析,在参数取于一定范围内时,确定了平衡点的位置,对稳定平衡点,用Lyapunov函数对稳定域进行了估计。这里提出的分析方法是直接针对非线性系统的,因而避免了线性化方法所产生的误差。文中用仿真算例说明了这种分析方法的有效性。     

基于Lyapunov分解聚合法的汽轮发电机组轴系扭振稳定性分析

应用Lyapunov分解聚合法研究电力系统轴系扭振现象,将电力系统分解为机械系统和电气系统两个子系统,将机械系统转化为鲁里叶型系统,构造了一类鲁里叶型Lyapunov函数,对电气子系统也构造了一种Lyapunov函数,然后应用聚合的方法同时考虑两个子系统的耦合作用,构造了整个机电系统的Lyapunov函数,并验证了其有效性,利用所构造的Lyapunov函数,在对该非线性系统在平衡位置稳定性所进行的详细分析结果的基础上,讨论了其稳定运行域,并用IEEE第1基准模型的时域领导具结果验证了所提出了Lyapunov函数的有效性。     

国产300MW汽轮发电机组轴系扭振强度分析

在对发电机组轴系扭振特征频率和模态振型的分析基础上，进一步讨论了华北电网采用分缸结构的某国产３００ＭＷ机组轴系扭振动态特性。基于汽轮发电机组轴系扭振考核导则的要求，给出了机组轴系对发电机端相间短路和三相负载不平衡的响应结果，并据此数值校核了轴颈和联接螺栓的扭振应力强度。     

汽轮发电机组轴系扭振特征值对系统参数的敏感度分析

本文建立了轴系扭振特征值对系统参数敏感度的概念及分析方法,同时给出无阻尼情况下扭振固有频率敏感度的计算方法。以元宝山300MW 机组和国产200MW 机组为例进行了具体计算分析,对两种机组不合格的扭振固有频率提出改善途径。     

汽轮发电机组轴系扭振固有特性计算方法分析

将计算轴系扭振固有特性的矩阵分析法、有限元法、Ｐｒｏｈｌ传递矩阵法和Ｒｉｃｃａｔｉ传递矩阵法在计算模型、计算精度、速度和占有计算机内存等方面进行了分析比较，得出了一些有价值的结论。     

1000 MW汽轮发电机组轴系扭振特性的计算分析

对上海—西门子型1000 MW汽轮发电机组轴系的西门子技术模化形式进行了分析,根据扭振特性一致原则对西门子技术模化形式的轴系数据进行了等效转换,在此基础上对上海—西门子型1000 MW机组的扭振特性进行了计算分析。     

汽轮发电机组轴系扭振分岔分析及稳定域估计

根据汽轮发电机组轴系的简化模型,对该系统的平衡位置局部稳定性和分岔进行了定性分析,指出对一切正的参数,在参数空间不存在Hopf分岔。对稳定平衡点,还用Lyapunov 函数对稳定域进行了估计。最后,用仿真算例说明了所得结论的有效性及所得稳定域的精确性。     

直驱永磁风力发电机组的频率响应简化模型及其应用

基于直驱永磁风力发电机组（D-PMSG）详细仿真模型开展多风机虚拟惯量的协同控制研究,存在仿真计算耗时多、难以确定影响虚拟惯量控制的主要因素等问题,为此提出了一种D-PMSG的频率响应简化建模及适用于多机虚拟惯量控制研究的风电场频率响应简化建模方法。仿真结果表明,所提模型能够有效反映风机的频率响应特性,简化风电场建模的复杂度。     

直驱式永磁风力发电机组并网控制

为了省去直驱式永磁同步风力发电机组D-PMSG(direct-drive permanent magnet synchronous generatorswind turbine)串接的交-直-交变流器,减少初期投资费用,文中设计了D-PMSG并网控制策略.通过对交-直-交变流器的控制,使发电机定子电压与低频母线电压满足...