风电机组电动变桨系统建模及运行特性评估与测试

为了较好地反映风电机组电动变桨系统的动暂态运行特性,有必要研究考虑电机驱动特性的电动变桨系统的动态模型。在介绍电动变桨系统基本结构和原理的基础上,建立了包含感应电机及其矢量控制策略、减速齿轮箱传动系统及后备电源各子系统模型的电动变桨系统详细模型,并给出了变桨控制系统简化一阶惯性环节模型;为了验证所建立的详细模型的有效性,搭建了电动变桨系统的测试平台,对所建立的变桨系统详细模型进行了桨距角跟踪性能、负载扰动运行特性和低电压故障运行特性仿真,并将其与简化一阶惯性环节模型和实际测试系统的结果进行了比较。结果显示,所建立的详细模型能够更好地反映实际电动变桨系统的动暂态运行特性,且能较好地评估其低电压故障运行特性。

风电变桨电机参数对控制系统影响分析及改进辨识方法

针对风电机组变桨电机参数变化和负载不确定等带来变桨控制系统鲁棒性差的问题,分析变桨电机参数对控制系统的影响并提出参数辨识改进方法。首先,基于变桨电机控制系统中的复合磁链估算模型,针对不同参数的变化对磁链估算影响不同的问题,利用频率响应函数法(FRF)进行定量分析,获取影响较大的参数。其次,基于模型参考自适应辨识方法(MRAS),将辨识初始值作为补偿项,以克服电机转速和负载转矩变化对辨识结果的影响,建立转子时间常数Tr的在线辨识改进模型,提出考虑参数辨识的风电机组变桨控制策略。最后,对风电机组变桨电机及其控制系统进行动态仿真和样机实验。结果表明,Tr对变桨电机控制系统的影响较为明显,考虑在线辨识后的改进模型及控制策略具有更好的鲁棒性。

风电变桨系统模型简化及运行特性比较

针对风电变桨驱动系统详细模型参数变量众多影响其仿真速度,而常规一阶简化模型又不能较好地反映其动态特性的问题,文中基于传递函数法,提出了一种兼顾特性和参数的改进简化传递函数模型。首先,论文阐述了电动变桨系统基本原理与结构,建立了基于笼型异步电动机驱动的转子磁链定向详细动态数学模型。其次,基于传递函数的方法,简化其速度环和转矩环,推导了兼顾变桨系统动态特性的改进简化模型,比较了其频率特性。最后,分别建立了详细、简化和改进简化的变桨系统模型,对其桨距角跟踪特性和抗负载能力进行了仿真比较,并搭建了变桨电机系统实验平台进行验证。结果表明,改进简化模型具有兼顾详细模型动态特性及一阶简化模型参数较少的特点,并归纳了不同模型可适用于的场合。