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.

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。

双馈式风力发电机故障诊断技术研究

双馈式风力发电机作为一种利用风力发电的新型装置,结构和运行环境相对复杂,影响因素较多,机组故障率较高。基于此,在对双馈式风力发电机基本组成介绍的基础上,简述了常见齿轮箱结构,接着进行故障部位分析,并以两级行星一级平行轴齿轮结构为研究对象,利用时域分析、频域分析及包络解调等工具进行振动分析,最后得出诊断结论并给出检维修建议。结果表明,该方法可为现场预知性维检修提供有效的指导和帮助,具有一定实用价值。

基于PSCAD的双馈风力发电机的控制模式仿真研究

兆瓦级变速恒频风力双馈发电机通过采用定子磁场定向的转子励磁矢量控制策略可以实现跟踪利用最大风能。在分析了风力机的输出功率和发电机转速的关系特性之后,推导了随机风速下实现最大风能跟踪的目标参考值算法,由此得到三种控制模式:转速控制模式、转矩控制模式、功率控制模式,根据三种控制模式的控制性能的分析比较提出了功率控制模式是最优的控制策略。最后利用PSCAD软件建立了双馈风力发电系统的仿真模型,通过在阶跃风速下的仿真比较,结果验证了结论的正确性。

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。

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。

双馈风力发电机串补输电系统全运行区域的次同步特性分析

针对双馈风力发电机串补输电系统中出现的次同步谐振(subsychronous resonance,SSR)问题,现有研究多是针对风机处于最大功率跟踪运行区域的情况进行的,不够全面;风机还有恒转速运行区域和定功率等其它运行区域。对双馈风机全部运行区域进行了分析,以华北地区某风电场实际的风机参数及运行方式为原型,建立了双馈风机与无穷大系统的线性化模型和PSCAD仿真模型,进而利用特征值分析和时域仿真方法对双馈风机串补系统全运行区域的次同步特性进行了研究,得到了SSR稳定区。结果表明:在低风速条件下,风机无论运行于最大功率跟踪状态还是其他运行状态都会发生SSR现象;随着风速增大,风机稳定运行区域的面积逐渐增大。据此,对实际风电场的稳定运行提出建议。

1.5MW双馈风力发电机内流体场分析

为了阐明双馈风力发电机内部流体流动特性,以一台1.5 MW双馈风力发电机为研究对象。根据电机结构及冷却方式,在基本假设的基础上,建立了发电机多维流体与固体耦合直接求解电机温度场的求解模型。通过边界条件的施加,采用有限体积元法对其进行了数值求解,并将温度计算结果与实验结果进行对比分析,验证了求解方法及求解模型的正确性。最后,对发电机定、转子域内冷却介质(水和空气)的速度、温升及运动迹线等流变特性进行分析,揭示了大型双馈风力发电机内部冷却介质性能变化规律。

基于转子瞬时功率谱的双馈风力发电机定子绕组故障诊断

提出一种基于转子瞬时功率谱分析的双馈风力发电机定子绕组故障的在线监测与诊断新方法。理论分析表明,与常见的电流或电压谱诊断方法相比,转子瞬时功率谱法既具有无需外加传感器与硬件设备的优点,又由于其特征频率不受转差的影响,当转差存在一定的跟踪或计算误差时,特征频率不会改变,具有很强的抗干扰能力。在PSCAD软件中建立了双馈风力发电机并网模型,对正常及故障状态进行仿真分析,得出转子瞬时功率谱法在双馈风力发电机定子绕组故障诊断中更具敏感性的结论。在动模实验室建立了定子绕组故障诊断的实验平台,进一步证明了转子瞬时功率谱法在双馈风力发电机定子绕组故障诊断中的可行性。

3MW双馈风力发电机传热特性数值研究

随着风力发电机容量的增加,电磁负荷不断提高,电机的发热问题成为影响机组性能和经济指标的主要因素之一。为了解决该难题,以一台3MW双馈风力发电机为例,根据流体力学以及传热学理论,结合发电机通风性能以及结构特点,建立了发电机三维流动与传热耦合求解的数学模型与物理模型;并给出基本假设与相应的边界条件,采用有限体积法对三维流体场和温度场控制方程进行耦合计算。最后,对发电机内部的流体流动性能、传热特性以及发电机定转子铁心、定转子绕组以及绝缘的温升分布进行了分析,得到端部气体流动不规律以及二次冷却热能力较强等,为更大容量风力发电机综合物理场的准确计算提供了理论依据。

电网电压跌落情况下双馈风力发电机电磁过渡过程及控制策略

分析了电网电压跌落时,双馈风力发电机(DFIG)暂态电磁过渡过程中各分量的变化规律,通过求解时域下的微分方程,得到了定、转子电流不仅包含本身所应具有的分量而且还含有直流分量和转速频率的交流成分的结论。仿真频谱分析所得结果与理论分析一致,阐明了转子侧产生过电压、过电流的根本原因。在此基础之上,提出了基于考虑定子磁链暂态过渡过程的双馈发电机低电压穿越(LVRT)控制策略,并进行了仿真对比分析。结果表明,与传统的矢量控制方案相比,改进的控制策略可以有效抑制转子侧的冲击电流,提高了双馈发电机在电网电压跌落下的不间断运行能力。