An Experiment on Power Properties in a Small-Scaled Wind Turbine Generator

This study configures a simple wind tunnel using a blower for generating wind energy, which is equivalent to natural wind, and a test system that measures properties of power. Also, the mechanical and electrical power in a small-scaled wind turbine are empirically measured to analyze the relationship between the mechanical and electrical power.

离网小型风力发电系统的建模与仿真研究

进入21世纪后,人们对能源的需求越来越多,然而大量地开采和利用以煤、石油、天然气为主的一次能源不仅污染空气而且随着时间的推移它们会越来越少直到消耗完毕。能源又是人们赖以生存的基础,为了生存人们必须加大对新能源的研究。风能因为其清洁无污染而受到人们的青睐。研究小型离网风力发电系统的各个组成部分,并对其原理进行了分析。利用风力机和发电机的数学模型在MATLAB 2014b/Simulink中,建立了小型离网风力发电系统的仿真模型。仿真的结果表明:离网小型风力发电系统能够在恒定风速的情况下持续稳定地运行,并能够为负载提供稳定的电压供其正常地工作。

离网型小型风力发电系统逆变器的控制

离网型小型风力发电系统中负载特性对逆变器提出了特殊的要求。文中采用三相四桥臂逆变器拓扑结构,在对称分量法的基础上建立了逆变器的控制模型,并推导了在双同步旋转d-q坐标系下的表达式。构建了基于前馈解耦的多环控制系统,实现了对正序、负序和零序分量的独立控制。实验结果证明该方案对不平衡负载有较强的抑制作用,能够为负载提供优质电能。

小型风力发电系统正弦波逆变器设计

为了提高小型风力发电系统输出电能质量,设计了高效、可靠、低成本的正弦波逆变器。主电路由推挽升压变换器和单相逆变桥组成,采用高频变压器实现电压比调整和电气隔离,降低了噪声,提高了效率、减小了输出电压纹波。逆变器功率开关管采用了RCVD缓冲电路,确保逆变桥安全工作。控制部分采用集成脉宽调制芯片SG3524和正弦函数发生芯片ICL8038实现正弦波脉宽调制(SPWM),简单可靠、易于调试。实验样机体积减小到传统逆变器的1/4,效率达到86%。实验结果表明输出电压波形失真度小于5%,在复杂的工况下实现了220 V/50 Hz的市电输出。

小型风力发电系统在线自调整模糊控制的应用

考虑到测量风速困难以及风力机功率曲线难获取,提出了一种不需要知道风速及风力机功率曲线的控制方法——模糊控制在线自调整占空比控制法,介绍了风力机特性及控制策略,并详细介绍了模糊控制器的设计,并在matlab/simulink平台上搭建了相应的运行仿真系统,进行了相应的仿真分析。结果表明:在风速发生突变的情况下,也能快速地找到新的最大功率点,追踪效果显著,系统精度及效率很高而稳态误差较小,鲁棒性较好。

基于单周控制的单相并网逆变算法

提出一种基于单周控制的小型风力发电机组逆变并网算法。该方法结合PI调节和单周控制,在半周期内把逆变器等效为BUCK电路进行分析,使单相全桥逆变器工作在并网状态。基于该算法的单相并网逆变器在半周期内有一对开关管保持关断状态,与传统的双极性调制方式比较,能降低开关损耗,也可避免因加入死区时间带来的波形失真。Simulink仿真结果表明:在风机输出功率变化以及电网电压幅值受到扰动的情况下,基于单周控制的单相并网逆变器的输出电流能有效、快速地跟踪参考电流,并能与电网电压的频率、相位保持一致,从而使小型风力发电机组达到对电网输入能量的要求。实现该方法的硬件电路较为简单,宜作进一步研究应用。

5kW校园智能风电系统的开发与应用

通过对5kW小型风电站的应用开发,基于物联网技术对风电站进行智能化改造,实现对小型风电站的远程智能监控,旨在研究推广民用风能绿色新能源和物联网技术的综合应用。

基于直流调速和实时组态的风力机模拟器设计

从研究小型风力发电系统需求出发,为了提高软硬件开发效率及可靠性,本着硬件标准化和软件组态化的原则,设计并实现了基于直流调速系统和实时组态环境的小型风力机模拟器,并进行了实验验证。实验结果表明,该风力机模拟器不但可以较为精准地模拟风力机的静态输出特性,动态响应好,达到不依赖于自然风资源而具有实际风力机特性的模拟效果,而且可以使离线仿真和在线运行统一在MATLAB/Simulink平台下组态和运行,风力机和风速模型及参数调整方便、软件开发效率高,对于实验室研究小型风力发电具有重要价值。

可再生能源综合应用于高速公路照明系统的可行性

分析了中国高速公路照明系统的用能和供能现状,从经济可持续发展的角度,论证了在高速公路照明系统中综合利用多种可再生能源的必要性与可行性。提出了高速公路及其周边可以利用的多种可再生能源及相关技术,通过对国内外现有技术的分析,指出了该技术的经济效益、社会意义和产业前景。

大规模风电接入对电力系统小干扰稳定性的影响

大规模风电接入对电力系统小干扰稳定带来了新的影响和挑战,该文通过测试系统仿真分析以及低频振荡模式的理论分析,介绍了风电接入对电力系统小干扰稳定的影响。

某小型风力发电机组复合材料筒塔的力学设计及改进建议

根据某小型风力发电机使用要求,从力学角度对其两段式等直径玻璃钢管道塔筒进行设计计算、分析。强度计算时,塔筒安全系数n分别取2、2.5、3、3.5四种情况,并考虑缠绕工艺特点及对其制作材质相关性能的离散影响等因素,计算表明安全系数n宜≥3。刚度校核时,n=3.5,其强度虽满足使用要求,但其刚度不能满足塔筒顶部位移(挠度)≤200mm的要求。若需满足或接近顶部位移要求,在内径不变情况下,塔筒厚度需增加2/3以上,其质量将增加71%以上。最后,计算表明塔顶使用位移要求较高,该塔筒可用缠绕、拉挤工艺成型,如缠绕时宜多用小角度成型,并建议塔筒宜采用变直径设计方案。

基于模糊控制的小型永磁风力发电机的最大跟踪控制

本文首先介绍了小型风力发电系统的组成及最大功率跟踪原理,然后针对传统的定步长扰动观察法进行了改进,提出了一种基于模糊控制的变步长方法对风机系统进行最大功率跟踪。为了验证方法的可行性,在MATLAB/Simulink上搭建了风电系统的仿真模型进行仿真实验,最后仿真结果均证明了该方法能有效提高系统的搜索速度,减小系统波动。

惯量–刚度补偿器增强接入弱电网风电场直流电压时间尺度小干扰稳定的作用机理分析

以风力发电代表的新能源发电大规模接入电网,其物理和控制结构与传统同步发电机不同,多质量块多闭环反馈控制会引起更复杂的振荡模态,引发频域更宽、更复杂的稳定问题。该文分析一种新型电力电子装备:惯量–刚度补偿器对含大规模风电电力系统直流电压时间尺度小干扰稳定性的作用机理。该文首先以全功率风电机组为例介绍弱电网中风电机组直流电压时间尺度动态特性,推导直流电压时间尺度风电机组小信号模型并利用转矩法分析其小干扰稳定性;而后介绍惯量–刚度补偿器的基本结构和控制;然后建立弱电网下包含惯量–刚度补偿器与风电机组小信号模型,并分析直流电压时间尺度的小干扰稳定性;最后利用复转矩系数法分析惯量–刚度补偿器对直流电压时间尺度同步和阻尼功率分量的影响。理论分析和仿真结果验证了惯量–刚度补偿器对增强弱电网下风电场、风电机群直流电压时间尺度小干扰稳定性的有效性。

大规模风电汇集系统小干扰稳定性研究综述

大规模风电汇集系统网架结构复杂、风机数量众多、控制环节多样,既可能与外部电网的串补装置、直流输电、弱交流线路、火电机组发生动态交互,亦可能存在内部风电机群之间、风机不同控制环节之间的动态交互,深入探究其小干扰振荡的产生机理、振荡特性、影响因素对电力系统的安全稳定运行至关重要。文章从大规模风电汇集系统与外部电网动态交互引发的小干扰振荡、大规模风电汇集系统内部小干扰振荡2个方面梳理回顾了风电汇集系统小干扰稳定性研究的历程和主要研究成果,评析了目前主要研究方法的优势及缺陷,并探讨展望了大规模风电汇集系统小干扰稳定性领域未来的研究方向。

大规模风电接入的电力系统小干扰稳定性分析及其控制方法

随着社会的发展,自然界中的各种资源不断被开发,人们赖以生存的环境正在不断被破坏,可再生资源因具备好清洁无污染等优势,在世界范围内得到广泛应用。在众多的可再生资源中,风力发电这种新能源发电方式所受到的自然因素影响具有很强的不确定性和临时性,在大规模范围内实行并网,会给电力系统造成小干扰稳定性影响。论述了小干扰稳定性的分析,及在简单发电系统中小干扰稳定性的表现,并对随机响应面法的电力系统小干扰稳定性进行分析,提出含风电的电力系统小干扰失稳风险评估和优化调整,改善并网电场的具体路径。

并网直驱风电场在交流电流时间尺度下的小干扰稳定性·功率控制外环影响

并网直驱风电场的小干扰振荡稳定性与风机网侧换流器的动态特性密切相关。现有针对并网直驱风电场在交流电流时间尺度下小干扰稳定性的研究大多直接忽略了网侧换流器功率控制外环与电流控制内环之间的耦合作用,亦鲜有文献讨论过外环对内环与锁相环之间动态交互过程的影响。为了填补上述研究空白,在建立大规模并网直驱风电场降阶等值模型的基础上,采用模型解析、模式分析及时域仿真分析相结合的方法,深入剖析了功率控制外环对风电场交流电流时间尺度小干扰振荡稳定性的影响机理。研究结果和结论表明:功率控制外环与电流控制内环在参数设置不当时会发生耦合作用,直接忽略二者之间的交互可能导致交流电流时间尺度稳定性分析误差;电流控制内环与锁相环通过功率控制外环形成交互路径,外环参数的变化会对内环与锁相环的交互稳定性产生一定影响。