双馈电机风电场的无功功率和控制策略

当前,环境污染问题日益受到关注。风力发电是实现风能开发利用的有效方式,改进常规控制策略提升机组低压穿越能力具有重要意义。随着风电穿透率的提高,风电并网电压无功控制十分重要,双馈异步发电机无功率控制成为电力系统稳定控制的关键技术。随着风电接入容量的增大,开展风电场等值建模方面的工作具有重要意义。文章研究了风电场双馈电机的结构原理,考虑网侧变换器无功发生能力,提出了对当地用户就近无功补偿策略。

基于PLC的模拟风装置的设计与试验

本文设计了一种基于PLC的模拟风装置,该装置通过PLC控制直流调速电机带动风速传感器风杯按照一定变化规律的转动,模拟不同风的变化,包括基本风、阵风、渐变风和组合风,适用于风力发电机系统的模拟实验研究和风力机相关的实验教学。

考虑功率分配的混合供电型开绕组永磁同步电机过调制算法

针对混合供电型开绕组永磁同步电机系统因功率分配约束难以执行过调制的问题,提出一种考虑功率分配的新型过调制方法。首先分析了传统过调制方法对系统功率平衡的影响,定义了有功电压调制度,使过调制区在考虑功率分配的情况下得到更清晰的界定。为了平衡过调制区的功率分配以及保障不同调制区的平滑切换,基于重新界定的过调制区分别提出定子电压矢量和有功电压的过调制方法。实验结果验证了所提新型过调制方法的有效性和优越性。

基于PCHD永磁同步风力发电系统鲁棒控制

在分析永磁风力发电机组各组成部分的关系基础上,建立永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)风力发电机组的数学模型;基于能量储存、配置互联和阻尼矩阵的非线性无源控制算法,建立永磁同步电机(PMSM)风电系统控端口Hamilton(ported-controlled Hamiltonian)系统模型,即永磁同步电机风电系统的PCHD模型。提出一种基于无源控制的PMSM风电系统鲁棒控制策略,并利用Simulink平台对所提出的控制策略进行仿真,结果表明该系统在输入机械功率多次变化时都能快速收敛到系统平衡点。

地铁车站低压配电系统电动机设备采用AC 660V配电的研究

通过分析电动机定子绕组接线形式,输入电压与电磁功率、转矩关系,以及电动机负荷配电系统元件、电缆,从而得出地铁电动机设备均可采用AC 660V供电的结论。通过对比分析说明地铁电动机设备采用AC 660V供电时,具有大幅节约有色金属,降低初期投资及减小线缆损耗的优势。

双馈风电机组次同步振荡自主学习控制方法设计

我国风能资源丰富,但源荷逆向分布的空间矛盾突出,大规模远距离输电是消纳风电机组的必然方式。为提高风电机组输电能力,常采用串联补偿技术,但也会引入次同步振荡(SSO)的风险。由于同步振荡是一个典型的多因素耦合影响的结果,属于典型的少约束下最优解问题。提出基于多目标深度学习的双馈风电机组次同步振荡控制方法。深度分析双馈风电机组中产生次同步振荡的关联因素。分析双馈风电机的转差率、转子电压与定子电压之间的关系,推导出转差率作为不同频率范围下,次同步振荡控制的约束条件。设计深度学习模型,建立输入层、隐含层和输出层,输入次同步振荡特征并实施串联补偿,利用附加阻尼实现振荡控制。实验结果证明:该方法依托DSP完成的电路设计,降低了双馈风电机组次同步振荡幅值,次同步振荡控制时间最高为14ms,说明研究方法能快速并准确的实施次同步振荡抑制控制。

液压传动风力发电系统设计及仿真

针对传统液压型风力发电机组采用单个大排量定量液压泵和单个变量马达组合,在中低风速下系统处于欠功率运行状态的现象,研究一种多泵多马达组合的传动方案,根据风速的不同,控制液压泵和马达的切入切出,从而将风能最大化地转化为电能。对串、并联马达转速控制进行研究,采用复合转速闭环控制和解耦补偿控制使转速稳定在同步转速。AMESim/Simulink联合仿真结果证明:该系统可以适应复杂风速工况运行且满足并网要求,相对传统单泵单马达系统更加稳定可靠。

双速风机绕组接法与配电主回路设计简析

根据民用建筑中双速风机额定功率与电动机型号、同步转速的对应关系,以及电动机同步转速与定子绕组接线型式的对应关系,建立双速风机额定功率与配装的两速电动机定子绕组接法的对应关系,并分别图解△/YY型及Y/Y型接法双速风机的配电主回路。

基于直流电机的风力机模拟技术研究

分析了风力机的运行原理,建立了风力机模型,制定了简单有效的转速、转矩控制模拟方案,搭建了基于DSP的直流电机风力机模拟平台,应用LabWindows/CVI开发了上位机界面。该风力机模拟系统应用于并网型变速恒频交流励磁双馈风力发电系统,实现了模拟风力机在不同风速、转速下的运行状态,满足了双馈发电机在同步、超同步、亚同步状态下运行以及进行风电系统最大风能追踪等方面研发的需要,可方便用于实验室条件下风电技术的研究。

基于直流电动机的风力机特性模拟

为采用直流电动机模拟风力机特性以满足实验室风力发电研究的需要,分析了风力机和直流电动机的运行原理,探讨了各自的功率及转矩特性,对比研究了两者运行特性的异同。制定了实现简单、特性优良的转矩模拟方案,它通过控制直流电动机电枢绕组电流来实现风力机转矩特性的模拟。建立了由PC机、数据采集卡和晶闸管调速器构成的风力机模拟硬件平台,开发了风力机模拟监控软件,在此基础上组成了完整的风力机特性模拟系统。对风速变化及机组转速变化两种典型运行条件下的风力机运行特性进行了模拟实验,模拟结果与理论数据达到了高度的吻合。基于转矩模拟算法的风力机特性模拟方案,可方便地应用于实验室条件下风力发电技术的研究。

风力发电对配电网侧负荷建模的影响

基于MATLAB仿真工具并运用总体测辨建模原理,研究了风力发电对配电网侧综合负荷建模的影响。指出含风力发电的配电网侧综合负荷可以用异步电机并联静态负荷的广义综合负荷模型来等效描述;为了准确反映风力发电容量对综合负荷模型的影响,模型中的动态负荷所占比例的取值范围必须扩大到任意实数。对3种典型运行方式的建模表明,所提出的任意动态负荷比例的异步电机并联静态负荷的综合负荷模型,对不同风力发电容量和负荷水平的配电网综合负荷特性有很好的等效描述能力。

兆瓦级风力机特性模拟器

针对传统的风力机特性模拟器只能对等功率风力机特性进行模拟的缺点,开发了一套新型的兆瓦级风力机模拟器实验平台。首先对实际风力机静态和动态转矩特性进行了分析,搭建了由变流器、异步电机和减速箱构成的风力机模拟实验平台,采用矢量控制方案分别对异步电机和发电机进行转矩和转速控制,使减速机输出的转速符合兆瓦级风力机实际运行的工况特性。在MATLAB/Simulink环境中,分别对风速变化和转速变化2种情况进行了仿真分析,结果表明该方案能准确模拟兆瓦级风力机的运行特性。

风力发电系统中的风力机模拟

为了能在实验室条件下对风力发电技术进行研究,提出了采用直流电机模拟风力机工作特性的可行性方案。分析了风力机的工作特性及最佳风能利用原理,采用直流电机转矩控制方案实现风力机特性的模拟,建立了由工控机、信号采集卡和电力回馈加载控制器构成的风力机模拟硬件平台,利用C++Builder开发了风力机模拟控制软件,在此基础上形成了完整的风力机特性模拟系统。通过风速恒定、叶尖速比变化以及模拟自然风的实验验证了该方案的正确性。

风力机特性的直流电动机模拟及其变速恒频风力发电研究中的应用

为了能在不具备风场环境的实验室条件下对双馈异步发电机的交流励磁发电技术进行实验研究,该文提出了采用直流电动机模拟风力机工作特性的实现方案。该方法基于风力机和直流电动机在功率(转矩)特性上的相似性,采用转矩控制方案实现了风力机特性的直流电动机模拟,进而构建了整个变速恒频DFIG风力发电装置的实验系统。首次在实验室环境下实现了最大风能动态追踪、P、Q解耦控制的实验研究,验证了直流电动机模拟风力机特性的可实现性和变速恒频DFIG风力发电系统最大风能追踪控制策略的正确性。

基于异步电机的风力机模拟实验平台的研究

提出了一种风力发电系统研究和实验平台的设计方案,利用逆变器控制的异步电动机模拟风力机特性,驱动风力发电机运行。首先分析了风力机的功率和转矩特性,讨论了风力机的转矩模拟方案。通过给定风速和实测转速,按照风力机特性可计算出应输出的转矩。控制异步电机输出同样的转矩,便可实现风力机的模拟。异步电机采用了带有前馈解耦的间接磁场定向矢量控制,其dq轴电流可分别对磁链和转矩进行控制,其转矩响应可满足控制要求。在变风速和变转速两种典型运行条件下的实验结果表明,异步电机可以准确的对风力机特性进行模拟。该平台可方便地用于实验室条件下的风力发电系统研究。

风电变桨电机参数对控制系统影响分析及改进辨识方法

针对风电机组变桨电机参数变化和负载不确定等带来变桨控制系统鲁棒性差的问题,分析变桨电机参数对控制系统的影响并提出参数辨识改进方法。首先,基于变桨电机控制系统中的复合磁链估算模型,针对不同参数的变化对磁链估算影响不同的问题,利用频率响应函数法(FRF)进行定量分析,获取影响较大的参数。其次,基于模型参考自适应辨识方法(MRAS),将辨识初始值作为补偿项,以克服电机转速和负载转矩变化对辨识结果的影响,建立转子时间常数Tr的在线辨识改进模型,提出考虑参数辨识的风电机组变桨控制策略。最后,对风电机组变桨电机及其控制系统进行动态仿真和样机实验。结果表明,Tr对变桨电机控制系统的影响较为明显,考虑在线辨识后的改进模型及控制策略具有更好的鲁棒性。

基于鼠笼式异步电机的风机模拟实验平台研究

设计并实现了一个基于鼠笼式异步电机的风机模拟实验平台,为风力发电系统研究提供可控的自然风环境。首先分析了风力机的特性,建立了风力机的模型。通过给定风速和实测转速,按照风力机特性计算出输出的转矩。控制异步电机输出同样的转矩,便可实现风力机的模拟。开发了上位机监测与控制软件,由上位机将相应控制指令下传给一台变频器,来控制异步电机完成特性模拟。在变风速和变转速两种典型运行条件下的实验结果表明,上位机界面满足了用户交互的需求,系统能再现风机在各种不同运行环境下的机械特性,并可与双馈发电机配合进行最大风能追踪实验,满足测试和验证风力发电机控制算法的要求。

永磁同步风力发电机复合矢量控制策略研究

提出一种基于定子电流定向的永磁同步风力发电机复合矢量控制策略。该策略在发电机切入速度与转折速度间采用最大转矩电流比控制方式,以提高系统的发电功率;在转折速度与极限速度间采用最大功率输出的弱磁控制方式,提高系统的稳定性。根据兆瓦级PMSG需采用无速度传感器的技术特点,在模型参考自适应方法基础上,提出一种基于定子电压锁相、定子电流位置定向调节的无速度传感器方法,并将其应用到所提控制策略中。最后通过实验样机验证了该方案的正确性和可行性。

基于直流发电机的风力发电系统及其控制策略

针对风力发电系统的特点,结合直流发电机的特性,提出了基于直流发电机的风力发电系统.从理论上分析了该系统的可行性及其优点,重点对其控制策略进行研究,在动模实验室内建立基于直流发电机的风力发电系统的模拟系统,以直流电动机作原动机,调节直流电动机的转速,模拟风速变化引起的风力机转速的变化,并通过试验验证了该系统的可行性.

农用风力发电偏航控制系统的研究与设计

我国风能资源丰富,开发潜力巨大,尤其是在农业生产中已凸显其重要地位。通过对步进电机进行控制进而调节发电机叶片的偏向角,使叶片始终处于正面迎风的状态,从而保证风力发电机时刻输出最大功率。为此,以步进电机为传动机构,采用单片机C语言编程,以L298和L297等芯片构成步进电机驱动电路,制作出偏航控制系统的仿真模型。实测表明,系统具有功率输出最大、硬件结构简单、软件编程容易和价格低廉等特点。