直驱式永磁同步风力发电机轴电流问题分析

直驱式永磁同步发电机是目前风力发电系统中广泛采用的形式之一。由于它需通过变流器向电网供电,变流器产生的高频共模电压经过电机的杂散电容耦合会引起轴电压,继而产生轴电流,会导致轴承产生早期失效,因此有必要对轴电流进行准确的预测并开展轴电流抑制方法研究。本文针对一台2.1MW直驱永磁同步发电机基于电磁场数值计算获取了电机内杂散电容参数,并提出了等效三导体模型来简化等效电路。对轴承分压比进行了灵敏度分析,并据此讨论了轴电流的抑制措施。最后搭建变流器-发电机系统轴电流仿真模型,分析了屏蔽法和电刷接地法两种轴电流抑制措施的效果。结果表明,这两种方法可以有效抑制轴电流,但不能用于抑制共模电流。     

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。     

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。     

湖南省1号风电场穿透功率极限研究

随着风能大范围的推广应用,湖南省规划建设1号风电场。通过分析计算1号风电场的穿透功率极限及其影响因素,为规划设计1号风电场提供参考。     

在PSASP/UPI环境下的风电场潮流计算

考虑风速的随机性、风力发电机出力的不确定性、尾流效应影响的潮流计算方法进行了研究,使用PSASP的用户接口程序,编写风电场模型的用户程序,使PSASP环境下的潮流计算模块与用户程序模块交替迭代求解,实现了含风力发电机组的潮流计算.将提出的模型接人单机无穷大系统进行潮流计算,验证了程序的有效性及合理性;接入3机9节点系统进行潮流计算,分析比较了风电场加入前后系统的节点潮流变化情况,为风电机组出力不确定情况下的潮流定量计算提供参考.     

一种低成本直驱工业平缝机控制系统

为降低直驱工业平缝机控制系统的生产成本,对系统的硬件和软件进行优化设计,同时选用成熟可靠且价格低廉的器件。工业平缝机控制系统是一个滞后、时变、非线性的控制系统,传统的双闭环PID控制是建立在对受控对象精确建模的基础上,参数不能随着受控对象的变化而调整,因此难以对系统进行有效控制。针对这一缺陷,设计了一种Fuzzy-PID复合控制器。实验证明,该控制系统能满足工业平缝机制动/启动快,鲁棒性好,定位精确的要求。这一方案现已应用在工业平缝机上,效果令人满意。     

SVG对海上风电交流并网系统稳定性影响分析

海上风电交流并网系统具有不同于陆上风电并网系统的结构和运行特点,其动态无功补偿装置(SVG)通常配置在陆上集控站而不是风电场出口,主要工作于补偿交流电缆充电无功的感性区,需要研究SVG对系统振荡特性的影响。针对某直驱型海上风电交流并网系统,基于系统特征模式分析,构建对比算例,研究了SVG容量配置、运行状态及其控制对系统主导振荡模式稳定性的影响。经研究发现,当SVG工作于感性区时,海上风电交流并网系统主导振荡模式稳定性明显弱于SVG工作于容性区。另一方面,SVG电流内环和功率外环控制参数可能导致海上风电并网系统主导振荡模式失稳,需要确定能适应系统运行方式变化的参数取值范围并与风电场控制参数协调以保持系统稳定。基于PSCAD/EMTDC的系统详细电磁暂态仿真验证了所得结论。研究工作对于认识海上风电交流并网系统特性和指导系统规划和优化运行具有较好的参考价值。     

直驱型波浪发电系统的混沌运动及反步滑模变控制

为研究直驱式波浪发电系统的混沌现象及混沌控制问题,根据直线电机双轴数学模型,将系统转化为类Lorenz混沌方程。通过数值法计算最大Lyapunov指数谱,证明在特定参数和工况下,电机系统会出现混沌运动。通过构造状态反馈解耦,降低混沌系统阶数。采用反步法构造虚拟控制量,针对虚拟控制量设计滑模控制器,构造控制律进行混沌控制,提出反步滑模变控制方案。稳定性分析中,根据Lyapunov稳定性理论,证明了系统的全局一致渐进收敛。仿真结果表明,所设计反步滑模变控制器能使直线电机系统迅速脱离混沌状态,在抑制传统滑模控制中抖振现象的同时,保留了滑模变结构的强鲁棒性,具有一定的优越性。     

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.     

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。