双馈变速恒频风电系统控制研究

文章以双馈异步电机为风力发电的变流器,分析了双馈式变速恒频风电系统在功率因数校正、电网电压畸变及无功补偿方面的控制策略,重点介绍了双馈变速恒频风电场系统,基于功率因数校正的控制方法分析了双馈异步发电机并网运行时电网电压畸变对风力发电系统运行稳定性和电能质量的影响,最后通过仿真验证了控制策略的正确性。仿真结果表明:文章提出的双馈变速恒频风电系统可以有效改善双馈异步电机并网运行时因电压畸变带来的性能下降问题。

变速恒频水轮机变流量工况下不稳定流动数值模拟

为了研究变流量条件下变速恒频水轮机正常运转时的涡流特性和水动力特性,基于STAR-CCM+软件进行了混流式变速恒频水轮机的水动力特性数值模拟,研究了定流量和正弦流量两种工况下导叶和转轮压力脉动特性和内部流动状态,对旋转速度改变引起的涡旋演化过程进行了可视化展示。结果表明:在低转速时,尾水管进口和转轮交界处存在随转速降低而聚合产生的大尺度涡,但在转速升高后其逐渐破碎、分离,最后消散;叶片靠近叶轮流道入口的吸力面上均存在涡流,尾水管中存在两个涡核中心,且位置随转速改变;无叶空间的压力脉动相对其余位置更剧烈,脉动幅值随着转速和流量的增大而增大。研究成果可为变速恒频水轮机的设计和工程应用提供依据和参考。

基于mRMR-GRU的变速恒频风电机组图像识别算法

为了精准识别变速恒频风电机组的运行状态,提出基于mRMR-GRU的变速恒频风电机组图像识别算法。通过分析变速恒频风电机组机械动态结构,获取整体变速恒频风电机组运行的重要控制部分;基于物联网技术,集成智能终端传感设备在特定结构中采集变速恒频风电机组图像;分析风电机组特定结构,生成变速恒频风电机组原始图像;基于直方图均衡方法对变速恒频风电机组图像进行增强处理,输出高分辨率采集图像;基于mRMR算法,定义特征变量的互信息,获得最具代表性和相关性的特征子集;融合GRU单元与mRMR值生成mRMR-GRU算法,优化图像识别网络结构,输出的风机图像状态识别结果。实验结果表明:设计算法MAPE值为4.46,RMSE值为3.57,图像识别准确度最高值为0.98,能够有效调节图像的特征变量,有效识别变速恒频风电机组图像存在的异常情况,且具有明显的图像像素点均衡效果与图像增强识别效果。

变速恒频空载技术在风机改造中的应用

风力发电是我国电力能源生产主要方式之一,为确保风力发电整体性能以及质量得到不断提高,确保为社会提供更多清洁能源,各风力发电厂均加大了对自身各项生产技术的研究和优化力度,在此背景下变速恒频空载技术开始得到应用。本文将通过对变速恒频空载技术基本情况的介绍,以某风电场实际案例为例,对该项技术及其具体应用展开深度探讨,希望能够为我国风力发电厂发展产生一定助力。

变速恒频双馈电机风电场电压控制策略

提出了一种基于变速恒频双馈电机的风电场电压控制策略,该策略以风电场出口升压变压器高压侧电压为控制目标。介绍了该控制策略的总体结构,阐述了风电场高压侧电压控制的原理,并考虑风电场无功功率极限,研究了无功功率控制、分配和故障情况下紧急电压控制方案。针对风速扰动和电压骤降2种情况进行了仿真。仿真结果表明,所提出的控制方案与功率因数控制和传统的电压控制策略相比可以明显地提升风电场电压水平,且无需高压侧信号、经济有效。

交流励磁变速恒频风力发电系统控制策略的仿真研究

介绍了交流励磁变速恒频(VariableSpeedConstantFrequency,VSCF)风力发电系统运行的基本原理及发电机的定子磁链定向矢量控制技术。在此基础上,以Matlab/Simulink为工具,建立了系统仿真模型,进行了发电机空载运行、并网、有功、无功功率独立调节、最大风能捕获运行等工况的仿真研究,仿真结果证明理论分析正确,对系统的实验研究具有一定的理论指导意义。

交流励磁变速恒频风电系统运行研究

随着风电机组单机容量的不断增大,采用变桨距风力机实现最大风能捕获和利用的变速恒频发电已成为当前风电技术的研究热点。文中从理论到实践全面讨论了双馈发电机交流励磁变速恒频的发电原理、对交流励磁变频器的要求,以及为追踪最大风能捕获、实现发电机有功、无功功率独立调节和变速恒频下空裁并网控制的定子磁场定向矢量控制策略。实验风电机组的空载、并网、同步速上、下的发电运行全面验证了所提出的交流励磁变速恒频关键风电技术的正确性,为大型风力机组的工程实现奠定了一定的理论及技术基础。

变速恒频风电机组运行控制

在PSCAD/EMTDC下建立了双馈型感应变速风电机组动态模型,基于该模型提出一种风电机组功率控制策略,并分析了机组约束条件对控制策略的影响。该策略实现了无风速测量下的最大风能追踪,并可以对风机捕获的功率进行控制,使风电机组在风力限制范围内承担系统功率调节任务。对一台2MW双馈型感应变速风电机组进行了仿真,仿真结果表明控制方案在风速波动条件下能够准确、有效地对风电机组最大风能追踪,并能对有功、无功功率按计划进行独立调节。

兆瓦级变速恒频风力发电机组控制系统

基于定子磁链定向的双馈电机控制理论,采用双PWM变换器结构,完成了兆瓦级变速恒频双馈风力发电机组的控制系统。其网侧变换器采用电压电流双闭环控制策略,转子侧变换器并网前采用转子电流开环控制策略,并网后采用有功、无功电流闭环解耦控制策略。该系统完成了亚同步、超同步运行时的系统满载实验以及模拟风速变化情况时系统有功、无功功率解耦控制的实验。实验结果验证了控制系统的可行性。

变速恒频风力机组变桨距控制系统

在风力机空气动力学特性分析的基础上 ,讨论了变速恒频风力机组变桨距机构在低于额定风速阶段和高于额定风速阶段的不同控制策略。将模型与控制方法相结合的数字仿真表明 ,控制曲线与预期要求一致。具体设计了变桨距机构液压控制方案和电机控制方案 ,并提出了高油压冗余式电液比例变桨距机构的设计思路。

变速恒频双馈风力发电机励磁控制技术研究

双馈电机变速恒频(VSCF)风力发电系统,是通过调节转子绕组励磁电流的频率、幅值、相位和相序来实现变速恒频控制的。该文在分析双馈电机运行原理和励磁控制方法的基础上,设计和构建了基于80C196MC单片机的VSCF双馈风力发电机的励磁控制试验系统。对变速恒频控制、恒压控制、并网控制以及亚同步速、同步速和超同步速三种不同运行状态之间的动态转换控制技术,进行了试验研究,为兆瓦级变速恒频双馈风力发电机励磁控制系统的设计奠定了基础。

大型变速恒频风力发电机组建模与仿真

建立了包含风速、风力机和风力机机械控制部分、双馈发电机、变频器及发电机电气控制部分的变速恒频风力发电机组的整体动态数学模型;应用MATLAB软件中的simulink环境,以建立的数学模型为基础搭建了变速恒频风电机组数字仿真工具。并以渐变风和随机风为例,对由10台单机容量为1500kW变速恒频风电机组组成的风电场并网后的运行特性进行了仿真研究。仿真结果表明了变速恒频风电机组良好的运行特性及模型的正确性。

交流励磁变速恒频风力发电机的运行控制及建模仿真

探讨了交流励磁变速恒频风力发电系统的运行原理,分析了并网前、后双馈异步风力发电机的运行特点和控制目标,研究了基于定子磁链定向矢量控制技术的发电机并网控制和最大风能追踪控制。采用分开建模、分时仿真的思路,建立了包括并网控制和风能追踪两大模块的交流励磁变速恒频风力发电仿真系统。两个模块包括不同的发电机模型和控制策略,通过分时工作和数据转移的方式完成并网前、后整个过程的系统仿真。完整的仿真研究验证了交流励磁变速恒频风力发电机建模及控制的正确性与有效性。

变速恒频风力发电机用交流励磁电源的研究

变速恒频风力发电系统追踪最大风能过程中,双馈发电机将在同步速上下运行,这就要求交流励磁电源应有良好的输入、输出特性和能量双向流动的能力。在分析了其他变频器的局限性后,指出了双PWM变频器是交流励磁的最佳电源方案,详细地讨论了电压型双PWM变频器的工作原理与控制策略。实验结果表明,这种变频器可以很好地满足交流励磁发电机变速恒频运行的要求。

变速恒频风力发电机空载并网控制

通过分析交流励磁变速恒频风力发电机组运行特点,将矢量变换控制技术移植到发电机并网控制上,进而讨论了交流励磁发电机空载并网控制策略,建立空载并网仿真模型,对并网前的空载运行、并网时的过渡过程及并网后的追踪最大风能变速恒频发电运行进行了完整的系统仿真,观察了空载并网控制效果。实验研究更进一步验证了空载并网方式对变速恒频发电机的有效性,仿真和实验表明,所开发的空载并网技术是变速恒频风力发电机的一种较理想并网方式。

基于自抗扰控制器的变速恒频风力发电并网控制

通过分析交流励磁变速恒频风力发电机组运行特点,将矢量控制技术与自抗扰控制器(ADRC)结合起来应用于双馈发电机空载并网控制上,得到了一种新型并网控制策略。该控制方案不需要精确电机参数就可以实现并网,控制器的设计也不需要建立精确的数学模型。自抗扰控制器利用其内部的扩张状态观测器可以估计出系统的内外扰动,通过前馈补偿的方法可将系统模型等效为确定性的积分串联型对象。控制系统包括两个采用ADRC的电流控制器和一个基于“微分检测”的电压控制器。仿真表明控制器对电机模型的不确定性和外部扰动变化具有较强的鲁棒性,并网控制系统具有优良的动态性能。

采用变速恒频机组的风电场并网问题研究综述(英文)

随着风电技术以及电力电子技术的不断进步,越来越多采用变速恒频机组的风电场被接入电网。变速恒频机组相对于传统的恒速恒频机组,在电机结构和控制机理上更为先进,能够实现更为灵活的电网接入。虽然变速恒频机组在一定程度上增强了电力系统的稳定性,但一些新问题也随之而来,例如先进的控制器显著增加了系统的复杂性、风机的功率变换器发出谐波电流降低了系统的电能质量等。此外,如何通过给变速恒频机组增加附加控制器,实现其与传输系统及储能系统的协调控制,以改善系统性能,也是当今学术界的一个重要课题。文中对上述这些采用变速恒频机组的风电场并网问题的最新研究成果进行了综述。

变速恒频风力双馈发电机并网电压控制研究

双馈电机定子电压有效控制是变速恒频发电机实现无冲击电流并网的关键,本文针对双馈电机定子电压控制进行研究,提出了一种基于定子磁场定向转子电流开环控制策略,分析了定子电压频率、幅值及相位的控制规律,给出了该策略的实现方案,最后利用Matlab工具进行仿真研究,并在实验室22kW双馈电机风力模拟系统上进行实验,仿真和实验结果表明该控制策略能够有效地控制电机定子电压与电网电压在幅值、频率及相位上相一致,是一种较为理想的实现方案。

变速恒频双馈风力发电机投切控制策略

对几种变速恒频双馈风力发电投切控制策略进行深入的研究。基于电压开环控制的投切控制策略,虽具有较好的稳定性,但空载定子电压的控制精度受到限制;基于电压有效值闭环的投切控制策略,虽能提高定子空载电压的控制精度,但在定子电压的三相对称性及定子电压幅值的波动方面仍存在欠缺;基于空间电压矢量闭环控制的投切控制策略,若采用特定的调节器设计,不仅能确保电压控制精度,而且可以有效抑制定子电压幅值的波动。针对基于空间电压矢量闭环控制的这一投切方案,在PI调节器控制的基础上提出了自适应谐振调节器与PI调节器并行控制的控制策略,有效抑制了定子电压幅值的波动,使定子电压具有较好的控制响应,进而实现了双馈风力发电机零电流切入电网的目的。仿真与试验验证了理论分析及方案设计的正确性。

矩阵式变换器交流励磁的变速恒频风力发电系统研究

结合矩阵式变换器、交流励磁发电技术和矢量控制的优点,建立了矩阵式变换器供电的变速恒频交流励磁风力发电机定子磁场定向的矢量变换控制系统模型,该系统能够在不同风速下最大程度地获得风能,高质量发电,并实现有功、无功功率的独立调节。仿真结果展现了系统的优良特性,验证了该方案的正确性和有效性。