大功率双馈风力发电机内部流变特性数值仿真

针对发电机的通风结构及其内部流体的流动特性对电机内热量的传导以及运行性能具有很重要的影响,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,建立三维流体场与三维温度场耦合的求解域物理模型,采用有限体积法对其进行数值求解,在利用发电机的整体温升对研究方法及计算结果进行校核的基础上,对发电机内不同冷却介质的速度、迹线、温升等参量的空间分布特性进行详细分析。通过计算,揭示大功率双馈发电机内冷却介质流变特性的分布规律,可为同类型发电机的通风结构设计以及更大容量风力发电机流体场的准确计算提供理论依据。

大功率双馈风力发电机轴承润滑方案设计研究

双馈风力发电机在塔运用常出现轴承润滑不良、温升高及排脂不畅等现象,给风电机组安全运用带来巨大安全隐患。鉴于此,给出了双馈风力发电机轴承润滑选型、润滑油路设计及润滑初始填充方法,以保障发电机轴承良好运用,为风电行业双馈风力发电机轴承润滑选型设计提供参考。

新型双定子无刷双馈风力发电机直接功率控制

新型双定子无刷双馈发电机包括内外功率绕组和内外控制绕组,二者分别通过中间带隔磁环的背靠背笼障转子进行磁场耦合。针对该新型双定子无刷双馈风力发电机提出一种直接功率控制方法,内外功率绕组及内外控制绕组分别串联以保持各自同相绕组的电磁一致性,将功率绕组有功和无功功率滞环比较器输出值及控制绕组磁链扇区号综合,采用查找表得到控制绕组机侧变流器所需输出的电压空间矢量。通过定量对比研究12/8极50 kW样机控制系统阶跃信号作用下的特性仿真与实验结果,验证了所提双定子无刷双馈风力发电机直接功率控制在亚同步~超同步速度变化范围内变速恒频发电、最大功率跟踪、无功功率与单位功率因数控制等方面的正确性、可行性和有效性。

开绕组无刷双馈风力发电机直接功率控制容错策略

针对无刷双馈发电机提出了一种控制绕组采用开绕组拓扑(OW-BDFG)的馈电方案,将三相控制绕组两端打开分别连接变流器构成双两电平变流器(D-TLCs)馈电拓扑,对机侧变流器功率器件IGBT因故障切除后的容错控制策略进行深入分析,提出了功率偏差比较直接功率控制(PEC-DPC)的D-TLCs电压空间矢量优化方案。对比分析了8/4极25kW样机的仿真及实验结果,表明:当机侧变流器1个或2个IGBT被切除后,所提OW-BDFG的PEC-DPC仍可实现变速恒频、最大功率点跟踪及单位功率因数控制,进一步提高了该发电机系统的可靠性和鲁棒性。

双定子无刷双馈风力发电机无速度传感器反步法直接功率控制

针对双定子无刷双馈发电机,将内外功率绕组及内外控制绕组分别同相串联以保证电磁一致性。基于Lyapunov和Popov稳定性理论,采用反步法和模型参考自适应系统设计一种无速度传感器的反步法直接功率控制策略,利用空间矢量脉宽调制(SVPMW)以固定开关频率驱动控制绕组机侧变流器IGBT,以减小功率绕组功率波动及电流总谐波畸变率。通过12/8极50 kW样机控制系统的特性仿真研究,结果表明:所提控制策略在亚同步~超同步的速度变化范围内,可实现变速恒频发电、最大功率跟踪、无功功率及单位功率因数控制,电流总谐波畸变率约为2%。

双定子无刷双馈风力发电机无速度传感器超螺旋滑模直接功率控制

结合新型背靠背笼障转子耦合内外双定子无刷双馈发电机,提出一种无速度传感器直接功率控制方法。将电机内、外同相功率绕组及内、外同相控制绕组各自串联连接,采用超螺旋滑模控制及SVPWM技术,以固定开关频率驱动控制绕组机侧变流器功率器件,以模型参考自适应系统和Popov超稳定性理论设计发电机速度观测器,取代易发生故障的传统机电式转速/位置传感器。通过12/8极50 kW样机控制系统的特性仿真,验证了所提无速度传感器超螺旋滑模直接功率控制策略的正确性和有效性。

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。

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。

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。

双馈风力发电机绝缘系统性能评估解析

以双馈风力发电机为分析对象,主要研究双馈风力发电机的绝缘系统性能评估,经过绝缘系统性能评估后,能满足双馈风力发电机的服务作用,推动风力发电作用的提升,满足清洁能源的合理利用。在具体工作中,对实际运行环境的测试展开分析,再对绝缘性能的测试进行阐述,最后对实机测试与实验测试等效性分析实现研究,保证双馈风力发电机的绝缘系统能保持性能良好,满足风力发电企业的健康发展。

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。

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。

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。

双馈机组风力发电机变频器控制系统算法分析

双馈机组风力发电机变频器控制系统是目前广泛应用于风力发电的一种技术方案。该系统通过变频器将风轮发电机产生的交流电转换为同步频率的电能,并通过控制算法实现对输出电能的稳定控制。本文对双馈机组风力发电机变频器控制系统的关键算法进行了分析。介绍了PID(比例-积分-微分)控制算法在双馈机组风力发电机中的应用。过程中系统的复杂性和可靠性要求也带来了一些挑战,需要进一步地研究和技术改进。

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。

无刷双馈风力发电机的变速恒频最大功率跟踪

针对风力发电用变速恒频无刷双馈发电机系统,提出采用直接转矩控制方法,通过控制无刷双馈发电机的转矩和功率因数来调节其有功功率,采用最大功率因数原则设定控制绕组的磁链给定,以提高发电效率,改善电能质量,且在估计转矩时使功率绕组侧输出电压在并网前满足并网条件,以同时实现最大功率跟踪控制和变速恒频运行。此外,为了改善无刷双馈发电机直接转矩控制系统的低频性能,采用模型参考自适应辨识技术来设计控制绕组的磁链观测器,以控制绕组的电流作为比较信号,同时考虑控制绕组的电阻变化对磁链观测的影响,并利用Lyapunov稳定性定理来推导自适应率。最后通过仿真分析和实验研究验证了所提出控制方案的正确性和可行性。