Dynamic Simulation of Novel Small Wind Turbine Generation System with SynRG

This paper describes a small wind turbine generation system with SynRG （synchronous reluctance generator）. SynRGs are robust and inexpensive. In addition, SynRG has no cogging torque. Hence, wind turbine generation system with SynRG can achieve smooth start at low wind velocity. The rotor design of proposed SynRG is multi flux barrier type. With FEA （finite element analysis） software, the characteristics of SynRG are brought out, and the performance of wind turbine generation system with SynRG including copper loss and iron loss is simulated by FEA coupled with the motion equation of the wind turbine generation system under the maximum power point tracking control. In this paper, the constant wind test and the quasi-natural wind test are conducted. In conclusion, the results of these simulations indicate that the wind turbine generation system with SynRG has good performance, especially in starting phenomena.

双馈虚拟同步机快速励磁控制和功角补偿策略

针对以激磁电势为目标控制电压的双馈虚拟同步发电机策略下运行功角大而带来的功率耦合问题,提出采用快速励磁控制消除功角扰动对无功控制的影响,采用功角补偿消除激磁电势扰动对功角有功控制的影响的功率解耦方案。在分析双馈电机数学模型及双馈虚拟同步机整体控制策略的基础上,构建计及无功控制环节的双馈虚拟同步机小信号模型。通过分析无功环节PI控制器参数对功角稳定性的影响,设计快速励磁控制策略。通过分析无功扰动与功角变化的关系,确定功角补偿传递函数。设定风速扰动、电网频率扰动和电网电压扰动3种不同工况进行验证。结果表明:所提控制策略可有效避免双馈虚拟同步机大功角运行时有功功率控制和无功功率控制间的相互影响,实现功率解耦。

基于双流生成对抗网络数据增强的风电机组智能故障诊断

针对实际工况下风电机组故障数据难以获取,现有数据增强方法对1维数据特征提取效果不佳的问题,提出一种基于双流生成对抗网络(DSGAN)的小样本智能故障诊断方法。设计了一种新的双流网络,通过深度特征提取流与时间特征提取流对风电机组故障数据进行深度与时间双特征提取。提出一种全局特征引导的自适应加权融合(GFG-AWF)模块对提取的双特征进行融合,并通过引入对抗生成思想,设计DSGAN完成小样本数据的增强。构建基于增强数据集辅助的双流诊断网络实现故障分类识别。利用轴承试验台数据与实际风电机组运行数据对所提方法进行了验证,最终诊断准确率达到98%,表明所提方法可以有效解决小样本的故障诊断问题。

首台“陆改船”用重型燃气轮机自主改型设计实践

某海上浮式发电项目中的燃气轮机,以引进型小F级燃气轮机为母型进行自主改型设计,其为国内首台套陆地重型燃气轮机在发电船上的应用。介绍了母型机的技术特点,并重点阐述了改型设计内容,包括轴系总体布置设计、轴系与钢结构基础耦合设计、带挠性联轴器的减速箱设计、轴承适应性设计、支撑的加固与匹配设计、海工化防腐设计、全新机岛布置及辅机优化设计等。该改型设计经验可以为其他型号“陆改船”用燃气轮机提供参考。

基于模型降阶的双馈风电机组虚拟同步机控制参数优化

针对虚拟同步机(VSG)控制的双馈风电机组(DFIG)中由模型阶数过高导致的动态性能指标和参数优化求解困难的问题,兼顾稳定性与动态性能,提出一种改进的劳斯赫尔维茨与帕德近似结合的模型降阶方法。首先,建立DFIG-VSG系统的数学模型,基于此提出一种转子电流前馈补偿解耦的双环控制策略;然后,建立DFIG-VSG并网系统的小信号模型,得到对应的高阶闭环传递函数。基于该文提出的模型降阶方法对DFIG-VSG高阶传递函数进行降阶可得到输出有功功率的二阶传递函数,并进一步通过约束动态参数与稳定裕度得出一套控制参数选取范围,在该选取范围内通过根轨迹法分析主要控制参数对DFIG-VSG并网系统的影响。在不同风速工况下,通过Matlab/Simulink仿真验证了所提方法的可行性。

双机回热系统在某660 MW机组上的应用分析

双机回热系统作为一种提高发电效率的有效设计不仅在超超临界二次再热机组上采用,在超超临界一次再热机组中也被考虑使用,某电厂提出对其新建的一次再热660 MW空冷机组配制双机回热系统,文章针对电厂的要求进行分析计算,得出了配制双机回热系统的收益结果.

泵电双驱双机回热小汽轮机结构设计介绍

双机回热系统作为提高机组效率的综合设计技术已有商业运行案例,为进一步提升双机回热系统的整体性能,上海汽轮机厂最新研制了带小发电机的高性能双机回热机组。小发电机的加入是一个新的课题,对机组的结构设计提出了挑战。介绍了该机组的总体设计方案和主要结构设计要点,包括总体布置、阀门配置、滑销系统配置、汽缸设计、轴系设计、各设备间的设计匹配及归口计算所独有的一些特点等。工作成果对同类型机组的设计开发具有较大的参考意义。

变流器控制的背压式抽汽汽轮机应用研究

以中国首台投产的变流器控制的BEST(背压式抽汽汽轮机)小机在超超临界二次再热机组中的应用为研究对象,描述了BEST小机的控制运行方式,并针对BEST小机在调试过程中出现的问题进行了分析,如变流器控制方式下超负荷、BEST小机甩负荷时给水流量波动大、BEST小机从小汽轮机电液控制系统方式切换至变流器控制时跳闸等。通过运行参数及控制方式的调整,如提高小机背压、减缓小机调门动作幅度及增加转速信号采集时间等,最终有效解决了问题,使BEST小机进入节能高效的调门全开控制方式。在后期机组变负荷过程中,小机给水流量、抽汽回热系统及小发电机功率均能正常匹配,可为同类新建机组提供参考。

异步风电机组接入系统的小干扰稳定及控制

在电力系统分析软件DIgSILENT/Power Factory中建立基于普通异步发电机的风电机组(异步风电机组)和电力系统模型,分析异步风电机组对电力系统小干扰稳定性及阻尼特性的影响。提出了一种改进的桨距角控制方案——将系统频率偏差信号引入桨距角控制系统。在系统发生低频振荡时,通过调节桨距角控制异步风电机组输出功率,使风电场输出功率与系统功率振荡的频率相关。对系统进行特征值分析和故障时域仿真,2种分析结果都表明,改进的桨距角控制环节能够改善系统阻尼,对系统功率振荡具有很好的阻尼和抑制作用,加强了系统动态稳定性。

风电机组接入对系统小干扰稳定性的影响研究

针对大规模风电并网后系统小干扰稳定性的变化情况,通过简单系统算例仿真,详细分析了不同风电渗透功率水平下,分别采用固定转速风电机组、双馈感应风电机组和永磁同步直驱风电机组并网对系统阻尼特性的影响,并且通过实际系统仿真算例,验证了分析结果。结合定速风机、双馈风机和直驱风机的仿真结果进行对比分析,对考虑风机并网后系统动态特性因素的风电机组选型提出了建议。

双馈风电机组动力学特性对电力系统小干扰稳定的影响分析

风力发电是目前最有效的一种利用可再生能源的方式。大规模风电接入高压输电网后对系统小干扰稳定的影响机理是亟待回答的问题。利用特征分析方法,研究了工作在最大功率点跟踪模式以及含附加虚拟惯量控制的最大功率点跟踪模式下,双馈风电机组动力学特性对电力系统小干扰稳定的影响,提出可利用双馈风电机组的功率注入模型进行含风电电力系统小干扰稳定分析。仿真计算验证了结论的合理性。

双馈风电机组参数及运行状态的小干扰稳定性分析

为了提高大规模风电并网的稳定性以及风电机组对电网的适应能力,有必要研究风电机组参数及运行状态对其自身小干扰稳定性的影响。考虑风电机组运行特点,建立含风力机传动链、变桨系统和发电机的双馈风电机组小信号分析模型。基于模态分析方法,通过计算特征值和参与因子获得相应的模态;分析风力机传动链机械参数、发电机电气参数和机组运行状态对特征值的影响程度。引入参数灵敏度的概念,研究不同运行状态下特征值对不同参数的灵敏度。结果表明,机械参数对轴系模态的振荡频率影响较大,电气参数对系统模态的阻尼影响较大;系统的主导模态会随机组运行状态的改变而变化,且相同特征值对同一参数的灵敏度存在较大不同。

大规模风力发电并网对系统小干扰稳定性的影响

以西北电网酒泉风电系统为算例,分析了不同风电机组类型、不同风电容量、不同并网位置对电力系统小干扰稳定性的影响。仿真结果表明:相比于恒速风力机模型和直驱式同步发电机模型,风电场采用双馈异步发电机模型并网对系统小干扰稳定性的影响较好;随着双馈并网有功出力的增加,系统小干扰稳定性减弱;选择合适的风电场位置可以为系统提供较好的阻尼。

汽轮发电机不同模型小扰动特性

电力系统仿真分析常用的几种同步发电机实用模型是在Park方程基础上引入不同假设条件得到的。不少文献假设参数满足xaf xD=xaD xfD(q轴同理)而得到所谓的假设A模型,而将满足xad=xaf=xaD=xfD关系的实用模型称为假设B模型,对假设B模型进一步简化得到假设B-1模型。为了分析不同实用模型小扰动仿真结果的准确性,本文将其与时步有限元仿真结果进行对比:首先研究了各模型假设条件的物理意义,揭示出不同假设条件的根本区别在于是否计及励磁绕组和阻尼绕组之间的互漏磁链;然后以300MW汽轮发电机单机无穷大系统为例,对比了三种实用模型和时步有限元的小扰动仿真结果,重点分析了由大齿导条、转子导电槽楔构成的阻尼绕组和导磁导电的转子实心体分别作用和共同作用下的小扰动仿真结果;最后通过对小扰动特性指标进行对比分析得出假设A模型的仿真结果与时步有限元最接近。研究结果为电力系统仿真中合理选择汽轮发电机模型提供了重要参考。

双馈风电机组的小信号分析及其控制系统的参数优化

为了更好地研究及优化并网型双馈风电机组的动态特性,建立了其工作在额定风速以上时的总体模型,并对该模型进行线性化;通过小信号分析,获得了风电机组并入系统后的特征根。使用相关因子的对比分析方法,对特征根进行了分类;然后利用控制器参数对系统特征根灵敏度,提出了以灵敏度加权平方和最小为目标的控制系统参数优化模型及求解算法,协调优化双馈风电机组的励磁及桨距控制器的参数。最后利用频域分析及时域仿真,验证了该优化算法的有效性。

并网中小型风电系统最大功率跟踪控制

针对目前中小型风力发电系统发电效率低,提出了一种新型拓扑结构,即机侧采用三相PWM整流器,网侧采用单相PWM逆变器。在对永磁同步发电机数学模型和风力机最佳输出功率进行分析的基础上,采用转子磁链定向控制技术,实现对发电机输出的有功功率的控制,进而实现对风力发电机最大功率的跟踪控制;同时,在单相系统中引入"虚拟电路",使网侧单相变流电路参数可以转化到旋转坐标系下,实现无静差控制。通过仿真试验验证了控制策略的可行性。

农村小水电站增效扩容水能复核及技术改造方案

为准确掌握农村小水电增效扩容潜力,优化改造后机组运行组合,采用有径流资料的水力发电要素关联性函数,联合发电量反算引用流量,对峡口水电站水能进行详细复核,并确定与工程相匹配的装机容量和机型。设计应用表明,通过山岔河鹦鸽站径流资料及电站多年运行发电量统计数据的核算与反算,可获得能真实反映电站水能指标的准确数据,确保增效扩容改造设计方案具有较高技术可行性和经济优越性。通过合理改造,峡口水电站水能利用率及转换效率得到全面提高,弃水量减小,运行能耗降低,在增效扩容的同时实现了节能降耗的目的。

双馈风电机组运行转速对其轴系振荡影响机理的复转矩分析

为探讨风电机组轴系振荡这一问题,推导出了双馈风电机组电磁、机械耦合支路的传递函数,首次建立了完全反映双质量块动态特性的轴系振荡复转矩分析模型,得到轴系振荡同步转矩系数及阻尼转矩系数的表达式,并进一步分析了该系数随风电机组不同运行转速的变化规律,揭示了风电机组在最大风功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)控制模式下运行转速对其轴系振荡模式的作用机理。最后,通过特征值分析和时域仿真分析验证了所建模型及分析结果的准确性。

风力发电机大风限速保护方法的研究

小型风力发电机面临的最大难题是其可靠性问题,即大风时的限速保护问题。从能量守恒的角度分析了利用风轮与发电机的功率匹配特性实现风力发电机限速保护的可行性。另外,设计了2台风轮与发电机具有不同匹配特性的300 W/26 V风力发电机,为了使其具有可比性,使用了同样型号的发电机。通过实验测试了风轮的机械输出特性、发电机在输出电压不同时的功率特性和整机的功率输出,实验结果表明,风速12 m/s以下时2台风力机输出功率基本相同,风速12 m/s以上时其中1台随着风速的增加功率不断增加,而另外1台随着风速的增加输出功率不再上升,甚至有点下降,与大风机功率特性相似。

白云峡水电站增效扩容水能复核及技改方案研究

为准确掌握白云峡水电站增效扩容潜力,确保技改方案具有较高安全可靠性和节能经济性,采用参证站径流资料分析与发电量反算引用流量相互验证的设计思路,对电站扩容潜力进行了水能复核。考虑"引红济石"调水流量和小水电技改技术要求,合理确定了与工程实际相匹配的最佳装机容量、方案和机组型号。研究表明:通过鹦鸽水文站径流资料及电站多年运行发电量统计数据的核算与反算,可获得反映电站水能指标的准确数据。进行机型优化比选与合理技术改造,可确保机组长期运行在高效工况区,增加出力和防止空蚀,在增效扩容的同时实现了节能降耗。