基于异步电机的风力机模拟实验平台的研究

提出了一种风力发电系统研究和实验平台的设计方案,利用逆变器控制的异步电动机模拟风力机特性,驱动风力发电机运行.首先分析了风力机的功率和转矩特性,讨论了风力机的转矩模拟方案.通过给定风速和实测转速,按照风力机特性可计算出应输出的转矩.控制异步电机输出同样的转矩,便可实现风力机的模拟.异步电机采用了带有前馈解耦的间接磁场定向矢量控制,其dq轴电流可分别对磁链和转矩进行控制,其转矩响应可满足控制要求.在变风速和变转速两种典型运行条件下的实验结果表明,异步电机可以准确的对风力机特性进行模拟.该平台可方便地用于实验室条件下的风力发电系统研究.     

风力机模拟技术综述

随着风力发电技术研究的日益深入,风力机模拟技术也在近十年得到了快速发展。风力机模拟器可以用来取代实际的风力机,为在实验室内进行风力发电技术的研究提供了有效途径。在研究风力机特性的基础上,详细介绍了目前国内、外风力机模拟的具体方案,并对各模拟方案进行了对比、分析与总结。     

基于直流电动机的风力机特性模拟

为采用直流电动机模拟风力机特性以满足实验室风力发电研究的需要,分析了风力机和直流电动机的运行原理,探讨了各自的功率及转矩特性,对比研究了两者运行特性的异同。制定了实现简单、特性优良的转矩模拟方案,它通过控制直流电动机电枢绕组电流来实现风力机转矩特性的模拟。建立了由PC机、数据采集卡和晶闸管调速器构成的风力机模拟硬件平台,开发了风力机模拟监控软件,在此基础上组成了完整的风力机特性模拟系统。对风速变化及机组转速变化两种典型运行条件下的风力机运行特性进行了模拟实验,模拟结果与理论数据达到了高度的吻合。基于转矩模拟算法的风力机特性模拟方案,可方便地应用于实验室条件下风力发电技术的研究。     

基于LabVIEW的风力发电实验平台的研究

风力机的模拟和整个系统的监控是风力发电实验研究的重要组成部分。以数据采集卡、工控机以及转速转矩仪等为硬件,开发了一种基于LabVIEW8.2图形化编程软件的定子双绕组感应发电机（DWIG）风力发电模拟监控平台。通过软件硬件相结合的分析方法,在一台20kW的DWIG风力发电系统上进行了一系列的实验验证,实现了风力机的模拟...     

风力机特性的直流电机模拟

分析了风力机运行特性,通过仿真及实验验证了采用直流电机的输出特性模拟风力机特性的可行性,给出了一种实现的系统和方法,为在实验室条件下模拟风力机运行提供了一个实用的方法。     

基于直流电机模拟风力机的静态和动态特性

分析了风力机的静态和动态转矩特性，确定了风机模拟器的主要模拟对象，建立了风力机模型；制定了简单有效的转矩控制方案，搭建了基于DSP的直流电机风力机模拟硬件平台，应用LABWINDOWS开发了上位机界面。该风力机模拟系统不仅可以模拟不同风速时风力机的静态转矩特性，也可以模拟风塔效应和剪切效应所造成的转矩脉动，满足变速恒频风力发电系统研发的需要，可方便用于实验室条件下风电技术的研究。     

浅谈异步电机发电

论述在风力、水力发电中异步电机的优点,并对异步机发电的一些技术问题进行讨论。     

风力机特性的直流电机模拟

分析了风力机运行特性，通过仿真及实验验证了采用直流电机的输出特性模拟风力机特性的可行性，给出了一种实现的系统和方法，为在实验室条件下模拟风力机运行提供了一个实用的方法。     

基于永磁同步电机的风力机模拟技术研究

根据风力机特性模拟的要求,分析了风力机模拟中转速、转矩和功率之间的关系,进行了风力机特性和永磁同步电机(PMSM)特性的比较,提出采用PMSM进行风力机特性的模拟;同时提出了基于风力机特性模拟的PMSM转子磁场定向矢量控制算法,满足风力机模拟的稳态和动态特性要求.最后从时间轴和转速轴的转矩特性两个方面进行仿真和试验验证,结果说明PMSM按照转矩-转速曲线模拟风力机特性时,能够与风力机功率-转速曲线相吻合.仿真和试验结果也表明PMSM能很好地模拟风力机在各种情况下的特性,并且具有较好的稳态模拟精度和动态模拟速度.     

基于直流电机模拟风力机的静态和动态特性

分析了风力机的静态和动态转矩特性,确定了风机模拟器的主要模拟对象,建立了风力机模型;制定了简单有效的转矩控制方案,搭建了基于DSP的直流电机风力机模拟硬件平台,应用LABWINDOWS开发了上位机界面。该风力机模拟系统不仅可以模拟不同风速时风力机的静态转矩特性,也可以模拟风塔效应和剪切效应所造成的转矩脉动,满足变速恒频风力发电系统研发的需要,可方便用于实验室条件下风电技术的研究。     

基于风机特性模拟的风力发电系统

分析了风力机和直流电动机的运行原理,给出了直流电动机模拟风力机的理论依据。提出了实现简单、特性优良的转速、转矩控制模拟方案,通过控制直流电动机电枢电流来实现风力机转矩特性的模拟。搭建了基于风力机特性模拟的直驱式变速恒频风力发电系统试验平台,实现了模拟风力机在不同风速、转速下系统的稳定运行状态,验证了模拟方案的可行性和正确性,满足了该风力发电系统并网逆变和最大风能追踪等方面实验室研发的需要。     

基于鼠笼异步发电机风力发电控制系统的研究

描述了基于鼠笼电机的风力发电系统,介绍了该系统的控制策略和方法.通过机侧变流器控制电机转速以完成各阶段风力发电的电机控制,通过网侧变流器保持直流母线电压稳定并调节无功输出.研究得出了基于鼠笼电机风力发电系统的控制策略,并通过仿真和实验验证其可行性,结果表明该控制策略可使系统正常运行,保证了基于鼠笼电机的风力发电系统可为...     

风场与风力机模拟系统的设计与实现

为了满足变速恒频风力发电技术的研究需要,提出了一种基于谱密度分析的自回归风速模型;并结合基于叶片微元受力分析的风力机转矩计算模型,设计了一套风场与风力机模拟系统。试验证明,该系统能够根据外部设定,结合主控制器指令,真实地模拟风力机在不同风况下的实际运行状态,同时驱动直流电机输出风力机模拟风轮转矩。该系统的实现,为实验室条件下研究风力机的运行提供了一套完整的解决方案,为风力发电技术的试验开发做出了现实铺垫。     

双馈变速风电机组频率控制的仿真研究

双馈变速风电机组采用双脉宽调制（PWM）变流器实现电磁与机械的解耦控制,这也使得双馈变速风电机组对系统频率变化的响应降低。文中以双馈变速风电机组模型为基础,根据双馈变速风电机组控制特点和控制过程,在电力系统仿真软件DIgSILENT/PowerFactory中增加了频率控制环节,在系统频率变化时,双馈变速风电机组通过释放或者吸收转子中的一部分动能,相应增加或者减少有功出力,实现了风电机组的频率控制。仿真结果证明了频率控制环节的有效性和实用性,并证明了通过增加附加频率控制环节,风电场能够在一定程度上参与系统频率调整。     

带整流桥负载的定子双绕组感应发电机系统宽转速运行时的稳态特性

针对带整流桥负载的定子双绕组感应发电机(dual stator-winding induction generator, DWIG)系统在宽转速范围内运行时的稳态运行特性进行了研究。建立了带电容滤波的整流桥负载的DWIG系统数学模型,指出整流桥负载是具有容性的非线性负载,提出了采用数学仿真的方法进行励磁电容的选取以降低变换器容量。采用控制绕组端电压定向的控制策略,对一台18 kW、270 V带整流桥负载的DWIG系统在变速时稳态规律进行了仿真和实验研究,结果表明发电机系统能够在4 000~8 000 r/min宽转速范围内稳定运行,控制绕组最大功率为功率绕组额定输出功率的37%,控制绕组电流的最大有效值为功率绕组电流额定值的21%,与输出功率比较,实现了大幅度降低控制侧变换器容量的目的。     

全功率驱动的异步风电机组的控制策略研究

通过全功率PWM变流器并网的笼型异步风力发电机组(the Full Rated Converter Induction Generator,FRC - IG),以其低成本、高可靠性和易维护的特点引起了人们的关注.在分析笼型异步风电机组数学模型的基础上,对全功率PWM变流器的控制策略进行了研究,给出了基于转矩给定的最大功率跟踪控制策略,通过对电磁转矩的调节间接控制发电机转速来跟随最大功率曲线.网侧变流器采用并网电压控制策略,根据并网电压的幅值来调节无功功率抑制电网电压的波动,在保证风电机组安全运行的同时降低了机组并网对电网的影响.仿真结果表明所采用的控制策略能很好地实现风电机组的最大风能跟踪,降低并网点电压波动.在电网电压故障期间,并网电压控制策略还可以有效地提高机组的低电压穿越能力,保障风电机组稳定运行.     

双馈感应风力发电机组动态模型的分析与比较

在大型风力发电厂中双馈感应风力发电机组将被广泛应用,深入了解双馈感应风力发电机组动态特性非常必要。文中给出了双馈机组的8阶、5阶和3阶模型。8阶模型包括完整的传动系统模型、定子模型和转子模型;5阶模型包括定子、转子模型和简化的传动系统模型;忽略定子的暂态过程后,3阶模型包括转子模型和简化的传动系统模型。在MATLAB／Simulink软件上实现了3种模型建模。完成了对2种情况的仿真,仿真结果验证了上述3种模型的正确性,并比较了各自的响应特性。仿真结果表明：8阶模型具有最精确完整的响应,但仿真时间最长;3阶模型采用最大程度的近似,但仿真时间最短;5阶模型适合大多数既要求较快仿真速度又要求较高精度的研究。     

宽风速运行的定子双绕组感应电机风力发电系统励磁电容的优化方案

将控制侧静态励磁控制器(SEC)的直流母线端和功率侧整流桥的输出端通过功率二极管并接起来,可使定子双绕组感应电机(DWIG)风力发电系统在宽风速范围内输出恒定的高压直流。鉴于新拓扑和新系统控制策略的特殊性,本文详细分析了系统在高低风速两种运行状态下的控制绕组电流变化规律,并在此基础上以SEC容量最小为目标,研究了新系统的励磁电容优化方案。方案运用Simulink仿真得到励磁电容变化对控制绕组电流的影响,并依据仿真结果运用循环计算和实验验证相结合的方法,最终得到最优的励磁电容值及最佳的切换转速。实验结果证明了该优化方案的正确性和有效性,新系统在保持SEC容量为电机额定功率1/3的情况下实现了宽风速运行,充分利用了低风速下的风能。