超大型海上风力发电机组变桨系统设计

超大型海上风力发电机组对变桨系统可靠性要求高,驱动功率需求大。针对超大型海上风力发电机组的特点和超大功率变桨系统的开发难点,提出了一种基于双绕组永磁同步电动机的双驱动变桨系统驱动方案。对方案的应用原理和控制技巧进行了研究,并根据该方案设计了一套超大型海上风力发电机组变桨系统。最后在实验室条件下按照设计方案制作了对应于一个桨叶的变桨系统控制柜,并对基于双绕组永磁同步电动机的双驱动变桨系统驱动方案进行了实验验证。

双馈式风力发电机组叶片变桨连接螺栓断裂故障分析及预防

叶片变桨螺栓为风力发电机组主要连接部件,叶片高强度连接螺栓的材质标准和施工安装工艺对螺栓运行寿命长短至关重要。通过宏观分析、安装工艺分析、化学成分检验、机械拉伸试验分析等方法,对螺栓断裂原因分析验证。结果表明,从材质各元素及杂质含量导致螺栓质量不合格,装配螺栓预紧力精度不足、螺栓润滑不到位造成叶片连接螺栓预紧力不均匀,叶片自重、旋转离心拉力和风载荷等疲劳过载,都有可能造成螺栓断裂。研究结果可为风机叶片螺栓安装过程中,安装工艺不到位、材质不合格等问题,有效的预防螺栓频繁断裂提供更多的理论依据。

基于改进蚁群算法的风力发电机组独立变桨自动控制方法

传统的变桨控制方法无法较好地应对复杂多变的风电环境,为此,提出并设计了一种基于改进蚁群算法的风力发电机组独立变桨自动控制方法。首先,基于改进蚁群算法建立发电机执行变桨模型,选择改进蚁群算法的自适应调节策略,以提升局部搜索能力;其次,计算风力发电机组的荷载,按照某种规则调整每片叶根处的桨距角,以降低叶根处的不均衡负荷;最后,叠加独立变桨期望的桨距角和统一变桨给定的桨距角,以自动控制风力发电机组独立变桨。结果表明,基于改进蚁群算法的风力发电机组独立变桨自动控制方法在控制有效风速方面与最优风能利用率对应的有效风速波动趋于一致,与传统方法相比,前者方法能有效抑制风轮有效风速的波动。

风力发电机组中SSB变桨机制的故障诊断与容错控制

本文介绍了风力发电机组中SSB变桨机制的故障诊断与容错控制,SSB变桨机制通过独立控制每个叶片的桨距角度,提高风能转换效率和设备可靠性。故障诊断包括检查超级电容、电路连接、9U1模块及反馈线路,容错控制策略采用分布式冗余控制架构、预测维护与预防性容错控制,以及基于模糊逻辑的容错控制,确保系统稳定运行。此类策略显著提高了风力发电机组的可靠性和稳定性,降低了故障率和维护成本。

风力发电机组泵控液压系统变桨距控制研究

风能收集和转换主要的两种功率调节模式是风力机转速变化和桨距控制。从大型风力发电机组容量和变桨距控制的要求出发,对高性能变桨距控制技术展开研究,应用电液伺服泵控变桨距控制系统,针对变桨距控制中负载强扰动,系统控制鲁棒性差的问题,采用模糊PID控制策略,提高系统抗干扰的综合性能。通过Simulink建立模糊PID控制策略,因为负载处于强扰动工况,针对不同桨距角下,油缸所受载荷进行仿真分析,通过在Fluent中建立风机桨叶的流场模型,得出了不同风速情况下液压缸所受载荷与桨距角之间的关系。最终将系统的载荷谱装载到液压系统与控制策略仿真模型中,通过仿真与试验相结合的形式,得出系统稳态控制精度提高71%,响应时间提高34.28%,系统超调降低48.33%。验证模糊PID控制策略对于提高系统鲁棒性有良好的控制效果。

双馈风力发电机组变桨距控制及低电压穿越技术要点

由于近年来我国的经济发展速度非常迅速,随之而来的能源问题也变得越来越重要,作为当今人类社会生存和发展当中所存在的主要问题,能源缺乏已经成为了人们所亟待解决的一个重要发展缺陷,通过开发和利用可再生资源,可以在一定程度上缓解人类的能源压力,而开发和利用可再生资源也是当前世界各国开展可持续发展战略的重要方式。风力发电作为可再生资源当中的一种,由于其自身清洁能源的特点,不仅能够节约不可再生资源,而且也可以降低对周围环境的污染,风力发电系统的效率也非常高,而且功率速度也非常大,通过对双馈风力发电机组控制技术以及风能开发的进一步研究,可以推动我国后续的能源发展。

变桨距风力发电机组叶片模型的载荷测试实验

以1.5MW变桨距风电机组的叶片为原型,应用相似理论设计、加工1.5MW风电机组叶片的相似模型,作为载荷实验研究的叶片模型;根据1.5MW风电机组叶片变桨距的特点,设计并制作满足试验条件的可变安装角轮毂,通过改变安装角实现叶片桨距角的变化;通过车载法模拟自然风场,测试不同桨距角时叶片各截面的载荷数据和机组输出功率,载荷测试结果与BLADED仿真结果对比,结果较一致,说明试验系统合理。实验结果表明,在风速小于额定风速时,叶片所受拉应力和剪应力随风速的增大而呈线性增大趋势;当风速大于额定风速时,通过变桨距调节,叶片各截面应力趋于平稳,不再增大。

变速变桨距风力发电机组控制策略改进与仿真

在分析变速变桨距风力发电机组基本控制策略的基础上,提出一种扩大过渡区的改进控制策略,用来消除额定功率运行点附近切换造成的功率波动及突变载荷等不利影响。依据改进的控制策略设计了3个控制器平滑过渡方案,实现对该策略的最佳跟踪。运用MATLAB仿真平台模拟了改进控制策略下的风力发电机组运行特性,结果表明了改进控制策略的正确性及控制器设计的有效性。

变速恒频双馈风力发电机组的等值模型和仿真验证

随着新疆电网对清洁能源建设的大力推进,疆内九大风区也在加大规模开发与建设,风电继续保持着快速增长态势,且呈现出"集中式开发、远距离输送"的发展模式。风电的快速发展对风机的性能及质量等各方面有着更为严格的要求。因此,为研究新疆某大型风电场接入后对电力系统的影响,本文在单台双馈风力发电机的动态数学模型的基础上,由4台变速恒频双馈风力发电机组的实际建模,经过理论推导得出箱式变压器与线路的等值阻抗,搭建出了双馈风力发电机组的等值模型。并以新疆某风电场为例,在不同风速工况下,对风电机组的实际仿真模型和等值模型在MATLAB/SIMULINK软件中进行仿真。由仿真结果可以看出,风电场的等值模型仿真曲线与实际模型的仿真曲线基本完全重合,从而验证了等值模型的正确性。

风力发电机组变桨轴承润滑方案设计探讨

风力发电是能够为配电网运行提供电能的途径之一,为保障风力发电机组变桨润滑系统的正常运行,本文以变桨轴承润滑系统为主要研究对象,设计一种新型集成式全并联结构双线风机变桨轴承润滑系统,在对当前风力发电机组应用的变桨润滑系统运行情况进行简单介绍之后,着重从变桨轴承润滑方案设计的角度,对该系统的运行和应用情况进行了研究和分析,希望能够为保障风力发电机组的安全运行提供优化的思路和借鉴经验。

风力发电机组恒功率无模型自适应变桨距控制

风力发电系统是一个非线性、强耦合的系统,其风速的扰动性极强。无模型控制基于系统特性值动态估计,优化内部参数可使系统克服时变和非线性,具有比PID更好的抗干扰能力,且更适用于非线性、强耦合系统。最后,对比了在阶跃和随机风速下无模型与PID控制器的控制效果,并进行仿真研究,结果表明无模型控制能更好地保持发电机功率恒定。

双馈风力发电机组变桨距控制及低电压穿越技术研究

双馈风力发电组变桨距有效控制与低电压穿越技术的应用,有利于增强风力发电稳定性,实现风力机高效运行。文章依据双馈风力发电机组变桨距控制原理,通过对变桨距控制模型、改进变桨距控制器、明确运行控制流程、完善变桨距控制结构等路径进行分析,促使风力机在变速运行中充分吸收风能,从而有效应对双馈风电机组的低电压穿越过程,提高双馈风电机组的故障穿越能力,以此助力风力机达成电网系统闭环控制目的。

兆瓦级风力发电机组变桨机构建模和仿真

针对兆瓦级风力发电机组的变桨系统,在SolidWorks和Adams中建立变桨系统的机械系统模型,并在Matlab中建立控制系统模型,通过Adams/Control接口将二者连接起来,实现风力驱动下的变桨运动在软件系统环境下的交互仿真,通过对变桨过程研究,为大型风力机及其控制系统的研制开发与国产化提供指导。

基于功率变化和模糊控制的风力发电机组变速变桨距控制

由于风速测量的不准确性以及很难获得风力发电系统的精确模型,故采用传统的PID控制器难以在风速快速变化的情况下实现良好的控制效果。文中提出将风力发电机组输出功率变化情况作为变桨距执行机构工作的判断依据和控制策略,并根据该策略,进一步提出了基于模糊控制的变速变桨运行控制方法。通过构建仿真模型,按照基于功率变化判断的控制策略分别对变速变桨与工程上常规的匀速变桨进行了仿真比较研究。仿真结果表明,所提出的不依赖于风速测量和精确系统数学模型的控制策略,可以很好地稳定风电机组输出功率,且相对于匀速变桨控制,变速变桨控制方法一方面更好地将机组输出功率稳定在额定值,另一方面可以减轻变桨距执行机构的疲劳度,减少部件间的磨损,这对于延长变桨执行机构的工作寿命、降低其故障发生率以及维持整个风电机组安全稳定运行具有重要意义。

变速变桨距风力发电机组控制策略优化

分析了变速变桨距风力发电机组的基本控制策略,提出一种放大过渡区的优化控制策略,用来消除额定功率运行点附近切换造成的功率波动及突变载荷等不利影响。依据优化的控制策略设计了三控制器平滑过渡方案,并结合先进的模糊神经网络控制算法,实现对该策略的最佳跟踪。运用Matlab仿真平台模拟了优化控制策略下的风力发电机组运行特性,结果表明所提控制策略使功率幅值降低了7.66%,突变载荷得以减缓,满足设计目的。

基于独立变桨距技术的风力发电机组载荷控制研究

研究了基于独立变桨距技术的风力发电机组的载荷控制,研究方法主要从空气动力学入手,建立了风力发电机组独立变桨距系统的多输入多输出线性化模型,利用d-q坐标变换将旋转坐标系下的载荷转换到固定坐标系下,设计模糊控制器,对d轴和q轴的载荷分量分别采用模糊PID控制。为了检验该控制方式的效果,在半物理实验平台上进行相应的仿真实验,结果显示独立变桨距控制技术可有效消除风力机上的不平衡载荷,与统一变桨距控制相比,叶轮的俯仰力矩最大峰值减少68.1%,偏转力矩的最大峰值减少52.3%,同时也可以看出,采用独立变桨距技术后对功率的输出影响不大。

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。

变桨距风力发电机组恒功率反馈线性化控制

在额定风速以上时,为保证风电机组的安全稳定运行,需要降低风力机捕获风能,使风力机的转速及功率维持在额定值,基于微分几何反馈线性化方法,提出变桨距风力发电机组恒功率控制策略.建立了风力机的仿射非线性模型,采用微分几何反馈线性化变换实现全局精确线性化;根据新的线性化模型,以风力机转速为输出反馈变量,叶片桨距角为输入控制变量,设计桨距角控制器;在风速高于额定值时调节风力机维持在额定转速,从而实现额定风速以上的恒功率控制.仿真结果表明,所提控制策略能较好地解决变桨距风力发电机组额定风速以上的恒功率控制问题,控制方法具有较好的适应性和鲁棒性.

变速恒频风力发电机组建模与仿真

建立了包含风力机、双馈发电机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;以该数学模型为基础应用MATLAB软件搭建了用于研究变速恒频风电机组和固定转速风电机组并网特性的数字仿真工具。并以风速发生阶跃变化及风速发生不规则扰动为例,仿真比较了具有相同参数的变速和固定转速的风电机组相应物理量的响应特性。仿真结果表明了所建模型的正确性及变速恒频双馈电机具有良好的动态特性。

风力发电机组优化变桨距控制研究

风速变化的随机性和风力机叶轮巨大的转动惯量导致风力发电机对风速突然变化的动态响应通常都是时间滞后的,这可能会使叶轮转速和输出功率出现较大波动。基于线性二次高斯(LQG)优化控制理论提出变桨距优化控制方法,与传统的PI变桨距控制相比,可以抑制叶轮转速和功率波动。以2 MW变速变桨风力发电机组为实验对象,采用FAST-MATLAB/Simulink联合软件平台分别对LQG优化变桨距控制和传统PI变桨距控制进行仿真分析,证明LQG优化变桨距控制在抑制叶轮转速和功率波动方面的有效性。