短路故障和风速突变情况下双馈风力发电机组模型研究

针对风力发电系统动态仿真模型在风电测试中的重要性,在分析风力机、变流器、双馈风电机组等数学模型的基础上,进行风力发电系统通用的定子磁链定向和电网电压定向控制系统设计.采用PSCAD/EMTDC仿真软件建立了变速恒频双馈风电系统的动态仿真模型,针对并网点短路故障和风速变化时风力发电系统的暂态运行特性进行了仿真研究;最后基于所建模型进行了试验验证,实测结果与仿真结果相吻合,验证了所建动态模型的有效性.     

双馈风电机组传动系统扭振抑制自抗扰控制

扭振是造成风电机组传动系统零部件疲劳损伤的主要原因之一。为了通过控制减小风电机组传动系统疲劳载荷,本文在分析风电机组传动系统中非线性不确定因素作用的基础上,设计了一种扭振抑制自抗扰控制器。该控制器将传动系统中的非线性不确定因素作用和外界扰动归结为系统总扰动,通过扩张状态观测器进行实时估计,并在发电机转矩控制中给予补偿,增强了控制器的适应性和鲁棒性。以3MW双馈风电机组为控制对象的试验结果表明,该控制器可以在不影响机组发电量的前提下抑制传动系统扭振,明显减小齿轮箱的转矩波动,从而减轻扭转载荷对主要零部件的疲劳损伤。     

风力发电机组电动变桨距系统的研究

在国内外研究基础上分析了电动变桨距系统的结构，从机械和伺服驱动两部分分别研究了风力发电机组的电动变桨距系统，设计了以三相永磁同步电机为伺服电机的电动变桨距系统。     

海上风电技术的发展与现状

随着风电技术的快速发展,海上风电已成为世界可再生能源发展的关注点。从海上风电的发展历程、现状、远景、基础结构及风电机组的吊装方面,叙述了目前海上风电的吊装方式、近海风电场址选择时需考虑的一些因素及海上测风设备的选用等问题,还介绍了国外主要国家的海上风电发展规划,可为我国海上风电场的发展和建设提供借鉴。     

基于模糊自适应卡尔曼滤波的风电场储能系统功率控制

以大规模全钒液流电池作为风电场的储能装置,提出了基于模糊自适应卡尔曼滤波的储能系统控制策略。控制策略以电池荷电状态(state of charge,SOC)和SOC变化率调整储能系统有功功率目标值,有效地解决了低通滤波相位延迟的问题,加快了电池的SOC恢复速度。仿真结果表明,采用上述控制策略后,风电场输出功率波动得到抑制,电池的SOC也得到有效控制,这防止了电池的过充过放,延长了储能系统的寿命。     

双馈风力发电机直接转矩控制的研究

详细研究了风力发电系统中双馈电机采用直接转矩控制的原理，在此基础上组建了由ABB公司的ACS 800-67作为控制设备的控制系统.在实验室中采用该控制系统对双馈电机进行现场模拟实验.由于ACS 800-67控制设备采用了直接转矩控制策略，因此对该设备的直接转矩控制器进行了研究.结合所研究的双馈电机直接转矩控制理论对实验数据进行分析，结果证明双馈电机直接转矩控制在风力发电系统中具有利用风能发电效率高、并网冲击电流小、并网同步速度快的优点.     

基于SERCOS实现的风轮输出特性模拟闭环控制

为了在不具备风场环境的实验条件下研究风力发电技术，实现风轮输出特性模拟实验，设计了基于SERCOS接口实现的风轮输出特性模拟闭环控制系统，提出随机风速和风轮转矩输出模型，并采用无速度传感器矢量控制方法控制感应电动机，用其输出转矩来模拟风轮的输出特性.实验结果表明，该模拟系统具有良好的动态实时性及实用性.在实验室可以建立风轮特性模拟闭环控制系统而且取得满意的控制效果.     

直驱式风力发电系统并网变流器研究

直驱永磁风力发电系统中,变流器是将发电机所发的电能输送至电网的设备.建立了永磁直驱风力发电系统并网变流器数学模型,在同步旋转坐标系下,将输入功率因数改善到单位功因.同时,在三相全桥全控型直流-交流变流器电网并网下,提出了交-直轴电流闭回路控制,使永磁式同步发电机向电网提供电能.利用MATLAB/Simulink建模仿真,仿真表明设计的交-直轴电流闭回路控制,发电机能向电网稳定输送功率,其并网电流和电网电压同相位,并实现单位功率因数传递电能,验证了控制系统的可行性与有效性.     

基于ABB变频器的风电机组独立变距控制方案

为了在兆瓦级风力发电机组中实现独立变距,采用了ABB变频器对风电机组中电动变桨距系统进行控制.从电动变桨距系统的基本构成入手,分析了基于ABB变频器的电动变桨距原理,搭建了电动变桨距的数学模型,提出了基于异步电动机的由ABB变频器来实现的变桨距PID控制方法.结果表明,ABB变频器可以精确、高性能地控制异步电动机的转速和转矩,通过PID调节实现了精确的桨叶位置控制.     

基于HyperWorks 3MW风电机组轮毂的结构优化

为减轻轮毂质量、降低制造成本,在强度分析基础上,以HyperWorks作为分析平台,结合2种优化方法对轮毂进行结构优化,以优化结果为依据并结合实际设计经验重新建模,将MSC.Patran/Nastran作为分析平台对轮毂进行了极限强度分析.分析结果表明,优化后轮毂的最大应力为125MPa,变形值和应力值均满足设计要求,使得轮毂质量比原来降低了30.74%.基于HyperWorks的结构优化,不但能缩短设计开发周期、减少试验次数、节省设计成本,还能有效地减小模型质量,提高结构性能.