双馈异步风力发电机转子匝间短路故障振动特性分析

针对双馈异步风力发电机转子匝间短路的故障振动机理尚不明确且无法为故障诊断提供理论依据的问题,开展了双馈异步风力发电机转子匝间短路故障振动特性分析.首先,结合有限元仿真及解析推导,分析转子匝间短路下双馈异步风力发电机的气隙磁密规律,得到转子所受的不平衡磁拉力;然后,考虑转子不平衡磁拉力的情况下构建双馈异步风力发电机转子-轴承系统非线性动力学模型,利用非线性动力学仿真获取转子匝间短路故障下系统的振动仿真信号;最后,在双馈异步风力发电机故障模拟实验台上进行转子匝间短路故障实验,利用实验分析验证非线性动力学仿真结果的有效性.非线性动力学仿真及实验分析结果均表明,转子匝间短路故障下双馈异步风力发电机转子-轴承系统振动信号的频谱存在转频的谐波成分,通过检测转频的谐波分量可诊断双馈异步风力发电机转子匝间短路故障,有效揭示了双馈异步风力发电机转子匝间短路的故障振动机理.

简谈双馈异步风力发电机变频器运行控制技术

随着风力发电技术的不断发展,风力发电系统性能提升和可靠性增强成了风力发电领域的迫切需求,为满足电力系统的频率和电压稳定性要求,对发电机的运行控制技术提出了更高水平的挑战。双馈异步风力发电机作为一种主流的发电机类型,其中变频器作为双馈异步风力发电机工作的核心控制技术,具备在变化风速下优化能量转换的潜力。文章针对双馈异步风力发电机的工作模式与其构成系统中的变频器功能进行分析,并从技术应用与算法两个角度探讨了双馈异步风力发电机变频器运行控制的具体技术方案,旨在全面提升双馈异步风力发电机的运行控制效率,提高风力发电系统的整体效率,减少对传统能源的依赖,实现更为可持续的能源利用。

双馈异步风力发电机气隙静偏心下电磁转矩特性分析

本文对双馈异步风力发电机气隙静偏心故障下的电磁转矩波动特性进行了综合分析。首先,推导正常和气隙静偏心工况下气隙磁密,然后得到正常和静态气隙偏心条件下电磁转矩的解析表达式,最后,对双馈异步发电机进行有限元计算。有限元计算结果与理论分析基本吻合。结果表明,气隙静偏心故障会使气隙磁密的空间阶次发生改变,但频率成分不会发生变化。此外,电磁转矩各谐波频率成分幅值也增大,其中,485Hz、585Hz和685Hz的高次谐波增幅最为明显。

用于故障电流计算的双馈异步风力发电机等效模型

针对在电网故障电流计算时双馈异步风力发电机(Doubly Fed Induction Generator,DFIG)等效模型不完善、不准确的问题,建立了小扰动和大扰动两种情况下计及电网侧变流器(Grid Side Converter,GSC)电流的故障电流等效模型。首先按照DFIG受到不同程度的扰动建立不同场景下的低电压控制策略;再根据低电压控制策略分别建立小扰动和大扰动两种情况下的DFIG故障电流等效模型,在DFIG受到大扰动时,计及GSC参与低电压穿越的运行过程;最后,对接入配电网的两种DFIG模型进行仿真,仿真结果表明,所建立的等效模型准确度高,计算量小。

浅谈双馈异步风力发电机变频器运行控制技术

在双馈异步风力发电机的运行过程中,变频器的作用不可忽视。变频器可以将风力发电机产生的交流电转换为直流电,并通过逆变器将直流电转换为交流电输出到电网上。在此过程中,变频器控制器对电机的输出电压、频率和电流等参数进行实时调整,保证电网的质量和稳定性。因此,研究和应用双馈异步风力发电机变频器运行控制技术具有重要的现实意义和发展前景。

双馈异步风力发电机并网运行中的几个热点问题

目前我国风电装机容量已跃居世界首位,但因缺乏长期运行经验,在追赶和跳跃式发展中未能预见并网运行中的诸多问题,已成为其发展瓶颈。为满足电网规范要求的电网故障下不脱网运行,必须深入研讨所需控制策略和保护方案。该文以双馈异步风力发电机为对象,综述、分析、讨论其并网运行中,特别是电网故障条件下有效控制中的一些热点问题,如低电压穿越、Crowbar技术、电网故障特别是不对称故障下的不脱网运行控制及与之相关的新型控制器设计等,以期增强弱电网条件下风电机组的并网运行能力。

双馈异步风力发电机无差拍直接功率控制及延时补偿

针对双馈异步风力发电机(DFIG),传统基于开关表的直接功率控制策略(LUT-DPC)存在功率波动较大、开关频率不固定、电流谐波丰富等问题。本文提出一种结构和原理简单的无差拍直接功率控制策略(DB-DPC),将无差拍控制原理与空间矢量脉宽调制(SVM)技术及DPC策略相结合,无需旋转坐标变换,在消除瞬时有功及无功功率静差、减少谐波含量的同时获得了固定的开关频率。采用了"两步预测"方式对实际系统中的采样周期延时进行补偿,进一步提高了系统控制精度及动态响应速度。仿真和实验结果验证了该DB-DPC策略及延时补偿方案在DFIG中应用的正确性和可行性。

双馈异步风力发电机优化预测直接功率控制

提出了一种双馈异步风力发电机(DFIG)的优化预测直接功率控制(P-DPC)策略。讨论了P-DPC的基本原理,分析了常规P-DPC策略中的电压矢量选择原则,其中电压矢量作用时间可能出现负值,并产生较多低次电流谐波,对此研究了优化的电压矢量选择和作用时间处理方法。对优化P-DPC、常规P-DPC、传统基于查询开关表的DPC及矢量控制策略进行了仿真与实验的对比研究,结果证明,优化P-DPC在无需旋转坐标变换和空间矢量脉宽调制情况下实现了固定开关频率,具有良好的稳态性能,同时也继承了传统DPC的优异动态性能,表明了本文所提优化P-DPC方法在DFIG风电系统中应用的可行性和有效性。

基于αβ坐标系下双馈异步风力发电机串补输电系统次同步谐振的比例谐振控制

针对双馈异步风力发电机(DFIG)串补输电系统中存在的次同步谐振问题,通过建立DFIG串补输电系统的数学模型,推导出其传递函数;然后采用基于转子静止坐标系下的PR控制来抑制次同步谐振。将系统电流的次同步频率分量转化为转子静止坐标系下的αβ分量,使PR控制的谐振频率点与次同步频率转子静止坐标系下的αβ分量相吻合,用风力发电机实现对次同步谐振的抑制。通过算例仿真分析、硬件在环实验,验证了所提控制策略的有效性和正确性,以及所提方法具有计算简单、便于实现的优点。

孤岛双馈异步风力发电机组自抗扰控制研究

针对孤岛运行双馈异步风力发电机输出电压易受负载切换影响、PI控制器对电机参数依赖性高等问题,建立了包含励磁电流动态过程与电机参数误差的数学模型。将电机参数误差和励磁电流动态过程分别视为系统的内扰与外扰,应用分离性原理和零极点配置方法设计双闭环自抗扰控制器替代PI控制器,扩张状态观测器可实时估计系统总扰动,并通过前馈进行补偿。建立兆瓦级DFIG孤岛运行仿真模型进行验证,结果表明文章控制方法能够有效抑制负载切换引起的电压扰动和电机参数变化的影响,提高了系统抗扰动性能。

双馈异步风力发电机的轴电流分析

双馈异步风力发电机是风力发电系统目前广泛采用的形式之一,变流器产生的共模电压通过电机耦合电容形成的共模通路在电机转轴上感应出轴电压并产生轴电流,严重影响风力发电系统的安全稳定运行。建立合理的轴电流分析模型是准确预测轴电流的基础。该文建立了综合考虑定子侧和转子侧共模电压影响的轴电流分析模型,采用电磁场数值计算获得了电机内部杂散电容耦合参数,并给出了多导体系统部分电容的测量方法。针对一台1.5MW双馈异步风力发电机进行分析,结果表明定子侧共模电压的影响可以忽略,可以采用仅考虑转子共模电压作用的简化轴电流模型。同时对轴电压进行了灵敏度分析,指出减小转子绕组和转子铁心之间的杂散电容C_(rwr)能有效减小轴电压,从而抑制轴电流。

双馈异步风力发电机组功率调控能力研究

以变速恒频双馈异步风力发电机组为研究对象,在PSCAD/EMTDC仿真环境下实现了双馈异步风力发电机的电磁暂态仿真。在此模型的基础上,对双馈异步风力发电机组有功功率和无功功率调控能力进行了研究。通过追踪不同风速情况下的最大风能,保证最佳有功功率输出;跟踪不同风速情况下的无功功率极限变化,构建了面向风电场邻近电网动态无功最优补偿控制策略,从而充分发挥了双馈异步风电机组的灵活调控能力。

双馈异步风力发电机的模糊控制

控制技术是风力发电机组安全高效运行的关键。为了取得风力发电机组在额定风速以下运行时的最大功率,提出采用三个模糊控制器来实现双馈异步风力发电机组的变速恒频控制:模糊控制器A用于跟踪不同风速下发电机的最佳转速;模糊控制器B在低负载时调节发电机转子气隙磁通;模糊控制器C抵抗干扰,保证控制系统的鲁棒性。仿真和模拟试验结果表明了该方法的有效性。

基于自适应模糊控制的双馈异步风力发电机

双馈异步风力发电机采用交流励磁,利用最近邻聚类学习算法建立发电机电磁转矩自适应最优模糊控制,低风速时获取最大风能利用系数.高风速时,变论域自适应模糊控制器控制桨距角,实现机组的变速恒频运行.模拟仿真结果表明了该方法的有效性.

双馈异步风力发电机网侧换流器复合控制策略的研究

双馈异步风力发电机(DFIG)网侧换流器的主要任务是保持直流母线电压的稳定、输入电流的正弦性和输入功率因数的恒定.一般在设计控制器时,常对电机模型进行一些理想假设,忽略掉一些次要的影响因素.在不同的运行工况下,电机参数会或多或少地发生变化,导致控制器的跟踪效果变差.为解决设计网侧换流器控制策略时由于参数变化带来的扰动不确定问题,提出了网侧换流器电流内环的基于BP神经网络整定的PI控制及电压外环的PI控制的复合控制策略.通过MATLAB/Simulink软件仿真分析,结果表明,相比于传统的PI控制,直流母线电压在电流内环的基于BP神经网络整定的PI控制及电压外环的PI控制的复合控制策略下能更快地达到给定值.因此,本文所提出的电流内环的基于BP神经网络整定的PI控制及电压外环的PI控制的复合控制策略能很好地实现对换流器输出电压和输入电流的有效控制,减小了由于参数变化等原因对换流器造成的不利影响,提高了系统的鲁棒性,具有实际意义和应用价值.

双馈异步风力发电机气隙偏心故障诊断研究现状与发展

双馈异步风力发电机(DFIG)机械故障在实际运行中尤其不可忽略,不论是转子刚度不足还是轴承磨损或安装误差,都会导致气隙偏心,严重时甚至会烧毁电机,因此对风机进行准确高效的气隙偏心故障诊断至关重要。简单介绍DFIG产生气隙偏心的故障机理,再对当前已有的相关故障诊断方法做重点归类阐述,最后展望未来的DFIG气隙偏心故障诊断方法的发展趋势和方向。

双馈异步风力发电机网侧换流器控制策略研究

双馈异步风力发电机(DFIG)采用两个背靠背、通过直流环节连接的两电平电压型PWM换流器进行交流励磁,实现变速恒频运行和最大风能追踪控制,因此DFIG的运行控制主要是对交流励磁变换器的控制。双馈异步风力发电系统的控制分为机侧换流器控制与网侧换流器控制。研究网侧换流器的控制策略。双馈异步风力发电系统网侧换流器主要用以保证输入电流正弦,控制输入功率因数和保持直流母线电压的稳定。根据网侧换流器系统的数学模型,分析其工作原理与稳态特性,设计基于电网电压定向的电流内环PI控制及电压外环PI控制的双闭环控制略。通过matlab/simulink软件仿真,直流母线电压在双闭环控制策略下能快速的达到给定值并处于稳态,换流器输入电流亦保持正弦。所提出的双闭环控制策略能很好地实现换流器输出电压和输入电流的有效控制,具有实际意义和应用价值。

双馈异步风力发电机气隙偏心故障下定子振动特性分析及监测

本文分析5.5 kVA双馈异步风力发电机气隙静态偏心故障前后定子振动的变化规律,针对性研发了远程在线实时监测系统。首先,推导得出正常和气隙静态偏心故障下的定子单位面积磁拉力的解析表达式;然后,对不同气隙静态偏心程度下的定子单位面积磁拉力进行了有限元计算;最后,在新能源电力系统国家重点实验室的双馈异步风力发电机上进行了实验验证,并根据所验证的振动特性研发了定子振动在线监测系统。结果表明,气隙静态偏心故障会使定子单位面积磁拉力明显增大,且定子振动幅值与2f1、f1±f1、f1±fμ、fμ1±fμ2等频率成分随着偏心程度的增加而增大,研发的定子振动在线监测系统可有效监测气隙静态偏心故障,提供及时预警,实现失效预防。

基于虚拟示波器的双馈异步风力发电机变流器故障诊断技术

介绍了双馈异步风力发电机及其变流器的电路原理,以及可运用于风电变流器故障诊断的虚拟示波器技术;并对故障诊断实例进行了分析,结果发现,实勘结果与故障诊断结果相吻合。该故障诊断技术可为处理风电变流器类、风电电气一次设备及线路类故障提供有力支撑。

水夹套冷却双馈异步风力发电机的研制

通过利用Auto CAD、Ansoft等软件的开发,对2MW水夹套冷却风力发电机电磁、结构等进行了优化设计,并列举了其主要技术参数。电磁方面通过冲片三圆的选择、槽配合的选择、槽型的选择做了详细介绍,并在结构方面对电机重点结构,包括机座、铁心等方面做了详细的分析。