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。     

空实心方截面梁的力学分析

前法兰是兆瓦级双定子直驱风力发电机组的主要承载部件,设计要求极其苛刻。因此,结构设计采用内圈、外圈、数根方管和腹板进行焊接形成箱体结构。先采用工程算法分别对应用于前法兰的空心方截面梁和实心方截面梁进行了在相同弯矩或扭矩作用下的力学分析,再利用ANSYS有限元软件对两者做了静力分析,验证了工程算法的推导结论。结果表明,前法兰结构中选取合适大小的方管作为焊接主体不仅能达到厚钢板所能满足的强度要求,还能减轻结构重量、降低成本。     

含静止无功发生器的直驱风电并网系统稳定性分析及振荡抑制策略

风电并网系统稳定性分析及振荡抑制策略大多集中于风电场本身,针对含静止无功发生器(SVG)的直驱风电并网系统研究较少。基于特征值灵敏度筛选出对含SVG的直驱风电并网系统稳定性较显著的控制通道,然后基于独立通道分析设计理论将并网系统由多输入多输出耦合系统等效拆分为多个单输入单输出控制通道,在定性分析并网系统稳定性的同时定量评估不同控制通道间的交互作用程度。为抑制控制通道间的交互作用,提出了基于H∞鲁棒控制的次同步振荡抑制策略。通过电磁暂态仿真,验证了基于独立通道分析设计理论分析并网系统稳定性的正确性以及基于H∞鲁棒控制的次同步振荡抑制策略的有效性。     

基于VMD的风机次同步振荡模态辨识方法研究

针对变分模态分解算法在对风电并网过程中产生的次同步振荡信号进行分解时受噪声干扰、关键参数难以确定,导致的辨识精度不足问题,本文提出一种基于小波阈值去噪(WTD)和遗传算法(GA)优化变分模态分解(VMD)的信号分解算法,结合自回归滑动模型(ARMA)的次同步振荡模态辨识方法.首先,采用小波阈值对风电机组输出的有功功率进行去噪处理;其次,使用VMD对去噪后的信号进行分解,得到K个本征模态分量,为得到最优VMD分解效果,采用自适应遗传算法对惩罚因子α及模态分解层数K进行优化;最后,将信号重构并建立ARMA模型,直接辨识出次同步振荡信号的频率和阻尼比.通过仿真实验平台搭建直驱风电机组并网模型,采集次同步振荡信号进行模态辨识.仿真结果表明,与其他辨识算法相对比,所提出的基于VMD的方法具有更好的可行性和优越性.     

基于端口频域特性的直驱风电机组控制器“黑/灰箱”辨识

为解决风电变流器控制器“黑/灰箱”化导致的建模难题,提出了一种基于端口测量阻抗的直驱风电机组控制器“黑/灰箱”辨识方法。首先,推导和验证了不同控制方式下机侧变流器直流端口和网侧变流器交流端口的解析阻抗模型;其次,分析了直流端口阻抗和交流端口阻抗的参数灵敏度,论证了控制参数的可辨识性,并通过阻抗的参数灵敏度提取了不同控制方式下直流端口阻抗的特征。在此基础上,提出了基于端口阻抗特征匹配的直驱风电机组“黑箱”控制方式辨识方法;进一步地,提出了一种基于端口测量阻抗的直驱风电机组“灰箱”控制参数辨识方法,即利用阻尼最小二乘算法使端口实测阻抗与理论阻抗在各个频率点处差值的平方和最小,可实现变流器所有控制参数的准确辨识。最后,通过算例验证了所提方法的有效性。     

永磁直驱风电系统机侧变流器控制策略仿真研究

永磁直驱风电系统机侧变流器的控制目标是在风速变化时,风电机组仍能实现最大风能追踪并保持稳定运行。通过建立风力机模型、永磁直驱同步发电机的数学模型,对零 d 轴控制法、单位功率因数控制法两种机侧变流器控制策略进行了理论对比分析,并通过仿真系统在风速恒定与变化情况下分别对两种控制策略进行了仿真验证,得到了单位功率因数控制法在过风速情况下风电机组更容易保持稳定运行的结论。     

国家风光储示范电站黑启动中风机启动失败原因及对策分析

对风光储电站黑启动的试验过程中风机并网过程进行了分析。首先,重点分析了风机启动造成储能变流器跳闸的原因,并对风机参与黑启动的过程进行了仿真验证,指出由于风机缺少恰当的软启动过程,导致启动过电流,使得黑启动失败;然后,提出了风机参与黑启动过程中直流电压软启动的控制策略;最后,通过仿真对所提控制策略进行了验证,表明所提方法能够很好地避免风机变流器的启动过电流问题。     

设计参数对直驱永磁同步电机运行平稳性的影响

为改善直驱顶驱永磁同步电机低速运行时的平稳性,对永磁电机磁极进行了优化设计。对比分析了两种极弧系数与偏心距的组合方案,绘制出极弧系数、偏心距与齿槽转矩、气隙磁密之间的关系曲线;定量分析了齿槽转矩、气隙磁密和谐波畸变率,并得到最优解。经验证,采用合理的磁极极弧系数以及偏心距是改善直驱永磁同步电机空载运行平稳性的有效方法。     

新型高性能直接驱动电液伺服阀

研制了一种全新结构的直接驱动电液伺服阀。该阀在结构上采用转动阀芯取代滑动阀芯,变滑阀结构为转阀,有效的减少了阀的液动力,极大地提高了阀的抗污染性能;在驱动控制上采用直流力矩电机直接驱动阀芯,将对阀的控制转变为对电机的控制,易于实现阀的数字控制。实验结果表明该阀的主要动、静特性指标均已超过国内外相同规格不同驱动控制类型的各种电液伺服阀,尤其是具有现有阀无法比拟的抗污染能力。     

基于模糊线性自抗扰的永磁直驱风电系统转速环控制

针对直驱式永磁同步风力发电系统风速多变、非线性和强扰动的问题,提出一种基于模糊控制和线性自抗干扰控制(Linear Active Disturbance Retection Control,LADRC)的混合控制方法。首先对线性自抗扰中的扩张状态观测器(Linear Extended State Observer,LESO)进行改进,提高对扰动观测的能力,同时利用模糊控制动态调整LADRC控制参数,增强系统的抗干扰能力和鲁棒性。仿真结果表明,与传统PI控制器相比,该方法能够更好地估计风速引起的转矩波动,准确跟踪额定转速,实现风能利用最大化。