直驱式风电机组风电场动态等值

以并网点运行特性一致性为目标,提出了一种直驱式风电机组风电场的等值算法。该等值算法定义了能够反映全部直驱式风电机组运行特性的分群指标,利用聚类算法对直驱式风电机组进行分群;以等值机的风力机与单台风电机组风力机的功率转换特性不变为原则,对同群风电机组的风力机参数进行等值;以被等值的风电机组输出功率之和与等值机输出功率相等为原则对风电场集电线路进行了静态等值。仿真研究表明,等值前后风电场并网点的运行特性一致,等值算法能够更加准确地反映直驱式风电场的并网特性,具有重要的工程应用价值。

电网故障下直驱式风电机组建模与控制仿真研究

为分析直驱式永磁同步风电机组在电网故障时的联网运行特性,建立了风轮机、永磁同步发电机及全功率变流器的数学模型,构建了风轮机转速控制模型、PWM背靠背变流器控制模型及桨距角控制模型。在电网电压降落、风电场邻近母线单相短路接地、三相短路接地故障时联网风电场的暂态过程进行仿真分析,仿真结果表明所建模型是合理的、控制方法是有效的,为进一步研究新疆电网含大规模风电场的电力系统稳定性分析奠定基础。

基于多尺度包络谱图的直驱式风电机组轴承故障特征提取

针对直驱式风电机组低速、重载的运行特点,提出将多尺度包络谱图应用于实际机组的故障诊断,以提取轴承的故障特征.对原始振动信号进行复小波变换,其变换结果的包络谱即为轴承振动信号的多尺度包络谱图.结果表明:因其所具有的同步多尺度分解和包络解调能力,多尺度包络谱图能够提取出隐藏在噪声中的低频微弱轴承故障特征,与传统包络解调方法相比具有较好的智能性和准确性,适用于实际风电机组的状态监测.

永磁直驱式风电机组低电压穿越技术研究

根据国网最新的风电机组不间断运行标准中关于低电压穿越(LVRT)的要求,对直驱式风电机组常用的Crowbar保护方案进行了分析,在讨论了各自的优缺点后,提出了一种Crowbar保护电路方案,其具有较低的成本和较高的可靠性,并在2 MW直驱式风电机组上进行了实验验证,验证了其准确性和合理性。

基于PSCAD的直驱式风电机组运行特性仿真

在分析直驱式永磁同步风电机组的基本构成、数学模型基础上,研究了变流器的控制策略。利用PSCAD/EMTDC仿真平台构建了直驱式永磁同步风电机组的仿真模型,仿真分析了阶跃风速下直驱式风电机组稳态运行特性,并仿真研究了额定风速下直驱式风电机组的暂态特性。研究结果表明并网运行的直驱式风电机组具有良好的运行特性,电网故障时直驱式风电机组能够调节无功功率输出,对电网电压的恢复有积极的作用,能提高电网的稳定性。

叶片断裂事故条件下直驱式风电机组动态特性分析

以兆瓦级直驱式风电机组为研究对象,进行叶片断裂事故发生后风电机组动态特性分析。通过将风轮载荷模型、机电耦合模型和变桨距控制等多个风电机组子系统模型进行集成,得到较完整的系统整体模型。在风轮载荷模型中,不但考虑气动载荷,也考虑惯性载荷和重力载荷等;变桨距控制充分考虑变桨距机构动力学特性。在Simulink环境下建立风电机组数值仿真模型,并假定叶片断裂后几秒内风电机组尚未停机进行仿真研究。研究结果发现,一个叶片断裂后,风轮旋转力矩出现突变,发电机电磁力矩快速响应风轮机械旋转力矩,风轮转速能控制在设定值附近波动;风电机组能量捕获与转换出现失衡,变流器直流电压、输入电网有功功率和无功功率等都出现大幅度波动,造成对电网的冲击。通过分析叶片断裂后风电机组动态特性,能够为风电机组结构设计、运行控制等提供有益的参考。

直驱式风电机组建模及最大功率跟踪控制

针对新疆达板城风电场直驱式风力发电机组,采用高效大功率变流电路的拓扑结构,建立了直驱式风电机组数学模型和最大功率跟踪控制模型,应用基于BP算法的神经网络控制策略对风力机桨距角进行控制,达到了既能满足电网电能质量要求又能实现最大功率跟踪的目的。

直驱式风电机组机电暂态建模及仿真研究

现目前,对于我国在各种电力系统中所用到的直驱式风电系统来说,其实都是在常见的一些风电机组中的外特性基础上简化而来的.而且,这种系统模型还是一种可控电流源的模型.但是,在实际情况中,这种模型却不能够完全地将风电机组的运行特性给反应出来,其仿真的结果是比较保守的.在本文中,就根据相关的矢量解耦控制策略来建建立了一种直驱式风力发电机组的暂态模型,并且根据实际情况对这种模型进行了一定的简化,由此来分析其具体的仿真结果[1].

直驱式机组风电场的无功补偿分析研究

文章基于装机总容量为49.5MW的某达坂城实验风电场为研究对象,根据风电场实测数据计算不同有功和无功出力、风电场的无功损耗和母线电压波动情况。为了让风电场不同容量直驱式机组的无功能够充分发挥出来,文章提出了恒功率因数无功控制方案,建立相关模型,通过仿真论证该方案的可靠性与实用性。实验结果表明直驱式风电机组的风电场能够充分利用风电机组的无功容量,减少母线汇集点无功补偿容量,基本能满足风电场的无功损耗,提高了母线电压的稳定性和安全性,具有较好的经济效益。

直驱式同步风力发电机组数模混合仿真模型

结合数字实时仿真及物理仿真各自优势,以电磁暂态数字实时仿真系统HYPERSIM为平台,利用电压源型换流器(voltage source converter,VSC)物理仿真装置,通过数模混合仿真技术建立了直驱式同步风力发电机组数模混合仿真模型,搭建了风电机组接入等值电网的全数字及数模混合仿真模型,通过暂稳态仿真试验,对该模型在风速波动下的动态特性以及电网故障时的动态响应进行研究,解决了精确实时模拟风电机组中全控器件动态特性的技术难题,为风电机组实际控制器的策略及参数优化研究和接入电网的动态特性检验提供了必要的技术手段。

线性自抗扰控制器在直驱式永磁风电机组虚拟惯量控制中的优化应用

针对常规PID控制器存在参数难以调节、抗干扰能力较弱,且参与调频后风机转速恢复速度慢、容易引起频率的二次波动等问题,提出了一种基于线性自抗扰控制器的直驱式永磁风电机组虚拟惯量控制新方法。通过优化辅助控制功率,使机组在抑制系统频率波动的基础上能够快速恢复风机转速,减弱对系统频率造成的二次扰动。仿真实验和物理实验验证了该方法的有效性和可行性。

兆瓦级直驱风力发电机组可靠性增长预测

针对试运行阶段的兆瓦级风力发电机组,提出基于广义伽玛分布的系统可靠性增长预测方法。根据随机过程和可靠性增长预测理论,阐明风电机组试运行过程中伴随维修的故障次数遵从非齐次泊松过程的规律,分析了机组未来故障时间分布,预测机组未来故障时间及故障时刻平均无故障工作时间的点估计及区间估计,引入方差系数,讨论了未来故障时间的预测精度。最后用机组试运行数据验证该方法的有效性。研究表明,该方法可以准确预测试运行阶段的风电机组可靠性。

直驱永磁同步风电机组不对称故障穿越的研究

分析电网发生不对称故障对直驱永磁风力发电机组(D-PMSG)的影响,研究其控制策略,以提高其不对称故障穿越的能力。把电网电压实时引入机侧整流器参考功率的计算中,提出了按照电网正序电压和其额定电压的比减小发电机输出功率的控制策略。建立了经背靠背双PWM变流器并网的D-PMSG仿真模型。机侧整流器控制内环采用电流前馈控制,外环采用功率环控制发电机输出功率。网侧逆变器控制内环采用电流前馈控制,并控制负序电流为零,外环采用电压环稳定直流电压。仿真结果表明,在不对称故障时,这种策略保持了发电机功率平衡和变流器功率平衡,限制了直流电压的升高,保持了逆变器三相电流对称,实现了机组不对称故障穿越。

永磁直驱风电机组的建模与仿真

针对永磁直驱风力发电机组建立了包括风力机、传动系统、永磁同步发电机、变流器各部分的数学模型;根据最大风能跟踪原理,提出了发电机侧和电网侧变流器的控制策略;在Matlab/Simulink仿真环境下建立了永磁直驱风电机组的仿真模型,对风速阶跃变化时机组运行情况进行了仿真。仿真结果验证了所提出控制策略的正确性和模型的合理性。

基于阻抗比参数自适应的直驱风机次同步振荡抑制策略

针对直驱式风电机组接入低短路比的弱交流电网诱发次同步振荡问题,提出一种基于阻抗比稳定判据的控制器参数自适应调整的振荡抑制策略。首先,利用谐波线性化法建立网侧变换器的正、负序阻抗模型。研究表明,风电机组等效阻抗在部分频率点附近会呈现容性特性,接入感性阻抗低短路比弱交流电网线路后形成了串联振荡回路,进而引发次同步振荡。然后,以网侧变换器电流环的比例、积分参数设计为例,引入带遗忘因子的递推最小二乘法实时估计对象参数,并按照极点配置法进行控制器参数设计。同时,在代价函数中添加基于阻抗比稳定判据的约束条件,实现自适应PI参数调整。最后,通过时域仿真验证了所提控制策略的有效性。

一种新型风电场虚拟惯量协同控制策略

常规比例—微分(PD)虚拟惯量控制策略可使直驱式风电机组为系统提供频率支撑,但其控制参数和算法固定,在风电场多机并网条件下调频效果欠佳。文中给出了PD虚拟惯量控制方式相关参数的整定方法,分析了不同风速区机组转子动能和变流器容量对机组调频能力的影响。据此提出了一种考虑机组间调频能力差异的虚拟惯量协同控制策略,该策略引入转子动能评估因子和变流器容量限制因子以体现功率协调。风电场仿真结果表明,该控制策略在充分发挥各机组调频能力的同时避免了系统频率的二次跌落现象,调频效果得到进一步改善。

静止同步补偿器增强风电场的低电压穿越能力的应用分析

提出利用静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)快速补偿无功功率以增强双馈式风电机组和直驱式风电机组的低电压穿越能力。首先阐述了风电机组的动态模型,然后给出了STATCOM控制模型,最后将STATCOM装置应用到含风电场的电力系统中,比较加装STATCOM前后母线56和母线12的电压以及风电机组输出功率的变化情况。仿真结果表明,STATCOM能有效地帮助风电机组在电网发生故障后恢复机端电压和故障点电压,并防止风电机组输出功率振荡,使风电场在故障发生后能保持连续运行,增强了风电机组的低电压穿越能力。

基于模糊综合评价的海上直驱风电机组运行状态评估

直驱式技术正在成为海上风电机组传动系统采用的主流技术之一,对其运行状态的实时正确评估显得极为迫切。该文提出一种集成了相关系数法、劣化度分析法和模糊综合评判等多种方法的风电机组运行状态评价模型。采用客观赋权法中的相关系数法来计算指标权重;归一化指标参数采用劣化度分析法;利用多层次模糊综合评价法,自下而上、逐级地对风电机组各个子系统的运行状态进行评价。并对该评价模型进行实际直驱风机在线监测数据的应用分析,评价结果符合实际运行数据的分析。该文研究结果可为海上风电场直驱式风电机组日常运行维护的管理提供决策辅助,提高海上风电场运营效率。

海上风电场升压站的无功配置

海上风电场升压站电气设计遇到的首要难题，是在有限的海上平台上布置各种电力设备，如：220kV（或110kV）、35kV、0．4kV配电设备、控制系统、通信系统等设备。解决这一问题的有效的办法之一，是合理配置海上风电场的无功补偿设备。最切实可行的方法是充分挖掘风电机组的无功容量和调节能力，以大幅度地减少安装于升压站的集中型无功补偿装置的容量。在理想情况下，集中型无功补偿装置的容螬可能缩减至零。