兆瓦级双馈风力发电机的设计与分析

直冷双馈风力发电机(direct cooled doubly fed wind turbine generator,DCFG)作为风力发电系统中的核心部件,其性能和效率直接影响着整个系统的运行和发电能力。对兆瓦级直冷双馈风力发电机的结构和工作原理进行深入分析,并结合设计理论给出电机精准设计方案,在此基础上,利用有限元方法验证了设计参数的可行性和有效性。仿真结果表明,直冷双馈风力发电机的设计方案切实可行,能够实现风力发电系统高效率运行。

双馈风力发电机组变流器控制参数分步辨识方法

该文通过构建双馈风力发电机组转子侧与网侧控制系统包含8个PI控制器待辨识参数的内、外环传递函数作为参数辨识模型,基于此提出内外环施加不同扰动源的激励方法和基于改进灰狼算法的分步参数辨识方法。为避免内外环PI控制器之间的级联问题,特别选出3个合理的内外环观测量。最后,建立双馈风力发电机组仿真模型,测试所提分步辨识方法可行性,对比扰动下实际模型与辨识模型的观测量输出,证明辨识方法的准确性。

暂态谐波电网下双馈风力发电机建模与控制技术

换相失败、励磁涌流、冲击性负荷等引起的暂态谐波进入电网易造成双馈感应发电机(DFIG)产生变流器过流脱网、机组稳定性破坏等严重后果。为提高暂态谐波电网下DFIG的运行性能,改善其馈入电网的电能质量,首先,建立了暂态谐波电网下DFIG的数学模型;其次,提出了一种基于重复控制调节器的控制策略,在暂态谐波冲击下分别实现了转子电流平衡且正弦和定子电流平衡且正弦的控制目标;然后,分析了所提控制策略的控制性能,包括谐波电压抗干扰性能及控制目标切换后的稳定性能;最后,基于硬件在环仿真平台,对所提控制策略的有效性进行了实验验证。

双馈风力发电机塔上修复技术关键工艺研究

双馈风力发电机经过长期运行后,转轴易产生磨损损伤等故障。针对转轴磨损损伤故障提出一种新的修复工艺路线,开发出转轴塔上修复工艺工装,并进行工艺方案设计,经过修复验证,焊接无缺陷,转轴无变形。经实地修复验证成功,对比下塔后修复工艺,极大缩短转轴损伤故障处理时间,提高现场经济效益。

基于数字孪生的双馈风力发电机功率波动平抑系统

为了提高双馈风力发电机功率的平抑效果,设计基于数字孪生的双馈风力发电机功率波动平抑系统。借助数字孪生五维模型搭建系统框架;确定系统各功能硬件;设计系统软件,基于数字孪生技术映射设备模块,采集数据;利用经验模态分解法和小波阈值法处理信号;利用孪生神经网络判断功率波动程度;基于PID设计功率平抑控制器,实现波动平抑。测试结果表明,经过所设计系统平抑后,功率波动在允许范围内且峭度因子达到了1.785,解决了平抑效果不佳的问题。

离网型双馈风力发电机组控制策略研究

本研究首先分析了离网型风力发电机组的数学模型,以及转子侧变换器、定子侧变换器的数学模型。然后根据数学模型,在转子侧变换器推导了直接电压矢量控制,其控制目标为定子侧的输出电压的幅值与频率;在定子侧变换器推导了基于定子电压矢量定向的矢量控制,采用电压平方外环、电流内环的双环控制,其控制目标为直流母线电压。为验证该控制策略,搭建了仿真模型,仿真结果显示,该方法能够实现离网型双馈风力发电机组输出稳定的电压。

双馈风力发电机滑环碳刷稳态温度场分析与试验验证

双馈风力发电机作为陆上风力发电机组的主要机型,除定子、转子绕组温度外,滑环、碳刷的温度亦作为主要考量指标之一,随着机组功率越来越大,出现了7 MW级以上机组,损耗亦随之增大,需要在设计阶段对滑环碳刷的冷却方案进行评估及计算滑环碳刷的温度。现主要介绍了滑环、碳刷的损耗计算及损耗分配比例,采用有限元分析方法对滑环室三维建模,运用Fluent计算软件进行流场、温度场仿真计算时的难点进行分析及解决方案,同时结合样机机型的试验数据结果与仿真数据进行对比,其误差在可接受范围之内。

双馈风力发电机滑环故障信息分析及维修建议

双馈风力发电机滑环系统在风电机组中扮演着至关重要的角色,负责转子与静止部分之间的电能传输。本文分析了滑环故障的表现形式、特征提取及原因,指出了电流波动、发热异常和噪声增大等常见故障表现。本文通过振动、温度和绝缘诊断方法,结合具体的故障处理措施,提出了有效的维修建议与预防措施。本文强调了选用高质量材料和定期调整电刷压力的重要性,以提高设备的运行可靠性和延长使用寿命。系统的维护与管理能够显著降低故障发生率,确保风力发电机的高效运行。

双馈风力发电机并网控制策略研究

传统的固定转子风力发电机在低风速和高风速等条件下发电效率较低,而双馈风力发电机通过引入双馈转子结构,可以有效提高发电效率。然而双馈风力发电机在并网过程中存在一些问题,如起动时的电网冲击、并网后的电网电压波动等。本文以本公司双馈风力发电机在并网过程中存在的问题为切入点,提出相关的性能分析和解决方案。

双馈风力发电机组及其低电压穿越技术

在当前的能源领域内,利用风力作为能源来源的发电方法,逐渐赢得民众日益增加的关注和喜爱,作为风力发电行业核心技术之一双馈式风力发电机组,凭借其高能效和稳定性,成为风力发电领域的核心动力,随着风能转换技术的不断革新和其广泛部署,人类逐步遭遇若干难题,尤其是低电压穿越技术层面挑战。基于此,本文简单讨论双馈风力发电机组组成,深入探讨低电压穿越技术,以供参考。

双馈风力发电机变流器的谐波研究

随着全球对能源需求的日益增加以及环保意识的提高,以风能为代表的新能源的开发成为人们关注的焦点。风电机组是风电机组的核心部件,其运行效率与可靠性直接关系到风电机组的运行效率与稳定性。双馈风电是一种新型风力发电技术,具有输出功率可控、与电网友好等特点,是目前风力发电市场的主流机型。在双馈风电机组中,变流器是不可缺少的一部分,它的主要功能是把电网输出的电能转化为双馈风电机组可任意调节的电能,并向电网输出高品质的正弦电流。但是,双馈风电机组与换流器之间存在复杂的耦合关系,使得双馈风电机组在运行过程中容易产生谐波。这些谐波不仅污染了电网,而且还引起了电网电压的波动,降低了系统的稳定性。因此,研究双馈风电机组的谐波问题是十分必要的。本项目拟从双馈风电机组与换流器的耦合关系出发,深入研究双馈风电机组的谐波问题。首先,建立双馈风电并网变流器与电网耦合模型,提出基于粒子群算法的谐波抑制方法,有效抑制电网谐波分量,提高系统稳定性与可靠性。最后,开展实验研究,验证所提方法的有效性。试验结果表明,该方法能有效降低双馈风电机组换流器与电网间的谐波分量,提高系统稳定性与可靠性。本项目旨在解决双馈风电机组变流器的谐波问题,为双馈风电机组变流器与电网间的能量传递提供理论基础和技术支撑。

基于FPGA的双馈风力发电机定转子解耦数字镜像超实时仿真

为实现双馈风力发电机(doubly fed wind generator,DFIG)大规模实时仿真,设计了一种基于现场可编程逻辑阵列(field programmable gate array,FPGA)的DFIG数字镜像IP核。并提出面向异步机定子与转子“T型”等效电路解耦的虚拟电容等效法,在此基础上提出DFIG内部各组件并行算法,最后构建DFIG-IP。通过流水线优化设计,完成基于FPGA的DFIG-IP在4种工况下计算精度与计算速度的实验验证。研究结果表明:该文所提方法降低DFIG异步机求解模块所需FPGA资源约77%;基于FPGA设计的DFIG-IP在500 MHz时钟频率下,超实时加速度比可达27.8,单个DFIG-IP占用ZCU106资源不超过20%;所提方法能够满足DFIG并网系统实时仿真在精度与速度上的要求。研究结果可为含大量新能源并网系统的电磁暂态仿真加速研究提供参考。

基于风速时空分布的双馈风力发电机定子绕组匝间短路故障特性分析

考虑由风剪切和塔影效应引起的叶轮扫掠面内风速时空分布,研究考虑风速时空分布的双馈风力发电机组机械和电气故障特性。首先,建立了考虑风速时空分布的等效风速模型,分别推导得到了考虑风速时空分布前后的风力发电机组机械转矩、转速,正常运行时和定子绕组匝间短路故障时定子电流的解析表达式及其变化特性;其次,在Matlab/Simulink平台搭建双馈风力发电机模型和故障模型,对定子电流进行频谱分析;最后,在风力发电机组故障模拟实验台进行了实验测试与研究。结果表明:考虑等效风速后,定子绕组匝间短路故障时定子电流中除了基频和基频的奇数倍,还会有调制频率3kfw。

基于多支路阻抗重塑的双馈风力发电机次同步振荡抑制策略

针对双馈风力发电机组次同步振荡现象提出一种基于多支路阻抗重塑的抑制策略。首先建立了双馈风力发电机组的输出阻抗模型,并通过聚合RLC等效电路分析次同步振荡机理。然后,提出多支路阻抗重塑抑制策略,建立了附加抑制策略后的阻抗模型,并解释了其抑制机理。接着,分析了多支路阻抗重塑抑制策略的附加控制参数选取范围,并指出该控制策略的优势在于同时在多个支路重塑系统电阻及电抗,拥有更强的抑制能力,能够抑制更为严重的次同步振荡。最后,对提出的方案进行验证,主要使用的方法是半物理实验方法。

基于双馈风力发电机的次同步振荡及其抑制策略

双馈感应发电机(DFIG)也称双馈风力发电机,其变速恒频的优点在风电场中得到了广泛应用。随着大量风电能源并网,远距离高压输电使用串补电容技术容易引起电网发生次同步振荡(SSO)。DFIG的定子绕组直连电网,因此在运行过程中极易受到电网SSO的影响。针对DFIG的SSO及抑制策略进行研究。首先,建立了DFIG系统数学模型,分析DFIG系统的控制策略;接着,针对SSO采用一种改进的基于2阶广义积分器(SOGI)的锁相控制技术;然后,在转子侧变流器(RSC)采用准谐振控制器(QRC)抑制SSO对于定子输出的影响;最后,通过MATLAB/Simulink软件仿真,验证了控制方案的正确性和有效性。

基于MATLAB的双馈风力发电机组动态特性分析

为了确保风电场的安全、可靠地为电力系统输送优质电力,提高电力系统的使用寿命,针对双馈风力发电机进行了研究,从最大的风能捕捉与光滑的输出功率出发,着重探讨了机组的数学建模问题。对双馈式风力发电机各个部件的工作原理、工作特点进行详细分析,并利用MATLAB软件对其进行建模。在此基础上,将该方法应用于电力系统的随机特性,并将其应用于电力系统的系统中。

双馈风力发电机功率控制方式的改进方案及验证

为了解决双馈风力发电机变桨电机容易故障失效的工程实践问题,提出了一种双馈风力发电机功率控制方式的改进方案。基于双馈风力发电机的数学模型,分析最大功率追踪系统的搭建方法。采用低转速时使用最佳叶尖速比法,高转速时使用最佳功率控制方案代替常用的最佳叶尖速比法转恒速控制。对两种方案创建MATLAB仿真,分析了最佳叶尖速比法和最佳功率控制方案的优缺点。仿真表明该方案较传统方案更有优势,可以减少变桨次数,明显提高变桨电机的工作寿命,与实际的解决方案相符。

双馈风力发电机组变桨距控制及低电压穿越技术要点

由于近年来我国的经济发展速度非常迅速,随之而来的能源问题也变得越来越重要,作为当今人类社会生存和发展当中所存在的主要问题,能源缺乏已经成为了人们所亟待解决的一个重要发展缺陷,通过开发和利用可再生资源,可以在一定程度上缓解人类的能源压力,而开发和利用可再生资源也是当前世界各国开展可持续发展战略的重要方式。风力发电作为可再生资源当中的一种,由于其自身清洁能源的特点,不仅能够节约不可再生资源,而且也可以降低对周围环境的污染,风力发电系统的效率也非常高,而且功率速度也非常大,通过对双馈风力发电机组控制技术以及风能开发的进一步研究,可以推动我国后续的能源发展。

基于GRU-CNN的双馈风力发电机电刷滑环电弧故障诊断

电刷滑环系统是双馈风力发电机(DFIG)励磁系统的重要组成部分,由于DFIG的电刷滑环故障频发,加之现场缺少可检修条件,严重时因此造成的单机停机故障可令整个电场运行面临瘫痪。电弧故障严重影响电力设备的稳定运行,故障电弧发生时电流一般较小,其有效值达不到电流保护装置的整定值,而在某些负载工况下,正常工作状态的电流与串联电弧故障电流波形特征非常相似,导致串联电弧难以识别。针对串联电弧故障的识别难点,提出一种基于门控循环单元模型-卷积神经网络(GRU-CNN)的DFIG电刷滑环故障电弧检测模型。首先,分析了DFIG中故障电弧的成因;然后以电流、电压和磁环3种信号作为输入特征值,滤波后构建基于GRU-CNN的故障电弧检测模型;最后搭建滑环装置诊断实验平台,用相同的实验数据和层数训练GRU、CNN和GRU-CNN网络。结果表明,基于GRU-CNN的故障电弧检测模型的精确率和召回率均保持在99%以上,具有较强的工程实践意义。

基于MATLAB 2MW双馈风力发电机仿真研究

分析双馈风力发电机运行特性,采用最佳叶尖速比可实现最大功率跟踪;在MATLAB/Simulink实现双馈风力发电机建模及仿真分析,得到双馈风力发电机运行时的电流、电压、有功功率、转速、无功功率等参数输出波形。结果表明:采用最佳叶尖速比时双馈风力发电机在外界变风速环境影响下,可以捕获到最大风能且过程稳定响应快。