交流励磁变速恒频风力发电机的运行控制及建模仿真

探讨了交流励磁变速恒频风力发电系统的运行原理，分析了并网前、后双馈异步风力发电机的运行特点和控制目标，研究了基于定子磁链定向矢量控制技术的发电机并网控制和最大风能追踪控制。采用分开建模、分时仿真的思路，建立了包括并网控制和风能追踪两大模块的交流励磁变速恒频风力发电仿真系统。两个模块包括不同的发电机模型和控制策略，通过分时工作和数据转移的方式完成并网前、后整个过程的系统仿真。完整的仿真研究验证了交流励磁变速恒频风力发电机建模及控制的正确性与有效性。     

计及静稳极限的发电机进相运行能力研究

在分析发电机进相运行机理的基础上,针对发电机进相运行对系统静态稳定极限影响进行了研究,分析了考虑静稳极限的发电机进相运行能力及其受系统阻抗、发电机有功出力、系统电压的影响,并进行了仿真验证。     

变速恒频风力发电机空载并网控制

通过分析交流励磁变速恒频风力发电机组运行特点，将矢量变换控制技术移植到发电机并网控制上，进而讨论了交流励磁发电机空载并网控制策略，建立空载并网仿真模型，对并网前的空载运行、并网时的过渡过程及并网后的追踪最大风能变速恒频发电运行进行了完整的系统仿真，观察了空载并网控制效果。实验研究更进一步验证了空载并网方式对变速恒频发电机的有效性，仿真和实验表明，所开发的空载并网技术是变速恒频风力发电机的一种较理想并网方式。     

同步发电机—半导体整流系统全模式瞬态数字仿真分析与计算

应用数字仿真方法，实现了对同步发电机－半导体整流系统的所有运行情况，并作了精确的全模式动态数字仿真分析与计算，首次在国内外完整，全面地提供了所有运行情况下系统动态数字仿真曲线。本研究工作为无刷励磁同步发电机和与之相应的电力系统作精确的动态数字仿真分析提供了基础。     

无刷励磁同步发电机系统数字仿真分析与计算

采用统一的标么值系统，对由带旋转整流器的交流励磁机和主发电机所构成的无刷励磁同步发电机系统的运行作了全面的数字仿真分析，列写了系统状态方程和进行数字仿真计算，文中提供了主发电机三相突然短路的算例与结果。     

大型汽轮发电机失磁异步运行研究

本文通过对大型汽轮发电机失磁异步运行电磁过程的分析,建立了以发电机为主,包括电网、励磁系统和原动机调速器系统在内的整体数学模型,并结合发电机转子涡流场和定子端部磁场的有限元分析计算,对600MW 汽轮发电机失磁异步运行进行了仿真研究,为发电机的设计和运行提供理论依据。     

基于SIMULINK集成环境的发电机励磁系统LOC仿真

在介绍线性最优控制理论的基础上，主要基于SIMULINK交互式仿真集成环境对三阶发电机实用模型的励磁系统进行LOC仿真研究，可视化比较了励磁系统最优控制前后的系统输出波形差异，突出指明最优反馈矩阵K的取值对权矩阵Q大范围变动的不敏感性，同时阐释了在设计运行点所获得的固定线性最优控制规律在发电机通常运行范围内的工况自适应性，即采用固定增益在较大运行范围内都可以得到接近最优的动态特性。     

大型汽轮发电机失磁异步运行分析计算

通过对大型汽轮发电机失磁异步运行电磁过程的分析,建立了以发电机为主,包括电网、励磁系统和原动机调速器系统在内的整体数学模型,并结合发电机转子涡流场和定子端部磁场的有限元分析计算,对600 MW汽轮发电机失磁异步运行进行了仿真研究,为发电机的设计和运行提供理论依据.图14参2     

与△／Yo变压器相联的同步发电机暂态运行时步有限元仿真

结合时步有限元方法，设计了一个通过△/Yo变压器与无穷大系统及负荷相连接的同步发电机暂态运行过程的仿真程序。在该仿真程序中的发电机模型中考虑了铁心的饱和、转速的变化以及自动电压调节系统(AVR)的调节等对仿真结果的影响，并应用了麦克斯韦应力法计算电磁力矩。在仿真计算中，通过改变仿真程序中相应的参数来模拟不同线路上开关的断开、闭合过程，能方便地对同步发电机受到多种三相对称干扰后的运行过程进行有限元数字仿真。算例计算结果表明了该仿真程序的正确性。     

电网对称故障时双馈感应发电机不脱网运行的励磁控制策略

提出了一种电网对称故障时保持双馈感应风力发电机不脱网运行的新型励磁控制策略。在导出的发电机基本电磁关系的基础上，分析了电网对称故障时发电机的暂态物理过程。为保证故障期间双馈感应发电机转子侧变频器安全运行，新的励磁控制策略针对故障过程中发电机内部电磁变量的暂态特点，控制发电机漏磁链以抵消定子磁链中的暂态直流分量对转子侧的影响。与此同时，利用定子侧电阻对发电机进行灭磁。研究中建立了30kW双馈感应发电机励磁控制实验系统及计算机时域仿真模型。实验证明所提出的励磁控制策略效果显著，同时也检验了仿真模型的精确性。     

含大规模风光电源电力系统随机生产模拟

从电源规划的角度,利用随机生产模拟对新能源接入系统发电成本进行评估。根据风电与光伏电源的自身电源特性及其与电网的相互关系,提出风电与光伏电源参与随机生产模拟的原则。根据所提原则对应提出风功率损失期望及弃风比率2个评价指标。并利用IEEE-RTS测试系统验证了所提原则及方法的有效性与可行性。     

针对双馈感应风力发电机的PSASP与PSS/E仿真一致性分析

风电大规模并网对电力系统数值仿真提出了更高的要求。含风力发电机组的系统动态行为仿真一致性对电网运行控制和安全决策产生重要影响。构建了仿真一致性评估指标体系,提出了一种基于蒙特卡洛模拟的仿真一致性评估方法;从模型构造上对PSASP和PSS/E中的双馈感应风力发电机模型进行对比分析;通过典型算例,详尽评估了两种软件在不同风力发电机渗透率情况下的机电暂态仿真一致性。研究表明,随着风力发电机渗透率的提高,两种软件的仿真一致性逐步变差。     

风力发电系统动态仿真的风速模型

风力发电机组不同于火电等传统发电机组的最大之处在于其原动机功率的本质不可控,这是由风速的易变性和不可控性造成的。风速状况对风力发电系统的性能有着重要的影响,也使得风速模型成为风力发电系统仿真模型的重要部分。该文针对风速随机变化的特性,在风速统计特性研究的基础上,用自回归滑动平均(ARMA)方法建立了具有一定功率谱密度特性的风速模型。对该模型所模拟的风速序列进行了分析和验证,并与现有仿真程序中风速模型的结果进行了对比,结果表明该文提出的ARMA模型能够有效地产生动态分析和仿真所需的风速序列。     

无模型控制器在风电变桨控制系统中的应用

由于风速、风向的随机性导致风力发电变桨距系统具有非线性、强耦合、大时滞等特点,难以准确建模。为改善系统动态性能,保证发电机输出功率恒定,将无模型控制器引入到风力发电变桨系统中。采用MATLAB软件的Simulink工具构建该模型并仿真。结果表明,在高风速段和额定风速附近,发生相同的风速变化值,无模型变桨控制系统通过桨距角的不同调节可以很快实现发电机的恒功率输出。另一方面,本文将该控制系统应用于风力发电机组运行测试,其运行结果与模拟结果一致。因此,本文设计的无模型变桨系统控制效果良好,优化了风电系统的稳定性。     

风力发电系统的暂态仿真模型研究

详细归纳了不同类型风力发电系统的暂态仿真模型,研究了包括空气动力系统、风机轴系系统、桨距控制系统和变频器在内的动态仿真模型,以双馈风力发电机为例,研究了变桨距恒频/变速风力发电系统的控制系统模型。最后,在电力系统分析软件DigSILENT PowerFactory上分别对异步风力发电机、双馈风力发电机和全换相同步风力发电机进行建模,模拟变风速条件下不同类型风力发电机的动态特性。仿真结果进一步验证了所研究模型的正确性。     

A control scheme to fulfill the grid-code under various fault conditions in the grid-connected wind turbines

This paper presents systems and algorithms for the low-voltage ride-through control of wind power systems. The low-voltage ride-through (LVRT) requirement which is included in the grid-code regulates wind power systems to maintain their operation and supply reactive power during grid fault. When the grid fault arises some problems occur in wind power systems, such as over voltage and over current by transient conditions or surplus power. This paper proposes the LVRT strategy for a stable operation of wind power systems under the grid-fault condition. Proposed LVRT methods include a fault detection method, a design of dynamic braking resistor, and a flexible power control under various fault conditions. The simulation results show a validity of the proposed LVRT strategy with a 2-MW wind power system model.     

不同风况和系统容量下双馈风机并网谐波特性研究

以变速恒频双馈风力发电系统为研究对象,基于MATLAB搭建了全系统仿真模型,重点构建了风速的四分量仿真模型,并且针对风电系统在不同的风速分量模型下和不同系统容量下的谐波特性进行了仿真研究,定量地得出了双馈风力发电系统并网的谐波特性。     

考虑风电效益的风火互济系统旋转备用确定方式

风电接入电网的影响具有双重效应,因此,含风电的电力系统的备用容量配置需要综合考虑风电正、负效益才能得到合理的结果。此外,风电作为电源具备提供备用的能力,在确定备用时也需要考虑。文中首先分析了风电接入对电网的影响,然后建立了综合考虑风电节能环保综合效益和风电提供备用可能性的机组组合模型。接着通过一个具有风火互济运行典型特征的仿真算例,对几种不同备用容量确定方案进行了对比分析。最后围绕不同风电消纳原则、风电提供备用容量的可行性等问题,讨论了风火互济系统中的旋转备用确定方式,并提出了适合中国风火互济运行系统的风电消纳模式建议。     

Impacts of Wind Power Minute-to-Minute Variations on Power System Operation

In this paper, minute-to-minute wind power variations are decomposed into slow, fast, and ramp components to assess the influence of each component on power system operation. Using detailed, long-term simulation models, this paper confirms that most power systems can absorb the impacts of wind power variations with little difficulty. Yet, since ramps in wind power and system demand could coincide, systems with limited ramping capabilities are at risk. It is shown that extending simulation models to include load dynamics and automatic generation control (AGC) time delays do not alter these conclusions. This paper also discusses wind penetration approaches and control area performance measures, linking the latter to the placement of the wind farms within the interconnection.     

风电场对发输电系统可靠性影响的评估

建立了基于蒙特卡罗仿真的含风电场的发输电系统可靠性分析模型,该模型不仅考虑了风速的随机性、风电机组强迫停运率及其与气候的相关性,而且计及了输电网络故障率和输电线路有功功率限制.将该模型应用于含风电场的电力系统仿真,按照在满足系统安全约束条件的前提下充分利用风电的原则,对系统进行模拟调度,计算出能反映风电价值的可靠性指标,为风电场的规划与运行提供了重要的参考价值.