海上换流站交直流系统关键试验方法

随着我国柔性直流技术不断发展,海上风电装机容量不断增大,海上柔性直流输送电压已达到±400kV,海上换流站首次应用成功。本文通过研究江苏如东±400kV海上风电柔性直流输电示范工程,重点提出海上换流站系统试验方法,以期为后续海上风电直流输电工程应用奠定技术基础。

风力发电用电压跌落发生器研究综述

为测试风力发电系统的低电压穿越能力,需要专门的电压跌落模拟装置。鉴于此,对国内外现有风力发电用电压跌落发生器(VSG)的研究进行了详细的总结,论述了3种形式的VSG实现方法,阻抗形式VSG通过在主电路中并联或串联阻抗模拟电压跌落,变压器形式VSG以变压器组合或中心抽头变压器切换方式模拟电压跌落,电力电子变换形式VSG使用半导体功率器件模拟各种电压跌落类型,功能强大;并对各种方法的工作原理和实现方法进行了分析,对各自的优缺点进行了对比。变压器形式VSG具有结构简单、可靠性高和成本较低的优势,目前使用较多,电力电子变换形式的VSG因其体积小、便于携带和强大的功能,将会得到越来越多的应用。

离网型风力发电测试及实验系统一体化研究

利用LabVIEW软件及相关配套硬件设备,开发了一套实用的基于虚拟仪器技术的离网型风力发电性能测试系统。为简化离网型风力发电模拟系统结构、降低成本,设计了包含变频器、异步电动机、永磁同步发电机、二极管整流桥堆、升压斩波器、铅酸蓄电池、全桥逆变器和负载的小型风力发电实验系统。针对系统能量转换的核心——蓄电池,采用HC16F877单片机和Boost斩波电路实现其智能充放电控制;对决定系统性能的逆变器进行了理论分析和基于MATLAB的计算机仿真。所提方案正确可行,对离网型风力发电系统的研究开发具有工程指导意义。

应用于动模试验系统的风电模拟技术研究

研究了应用于动模试验系统的风电模拟控制技术,针对风电模拟系统与实际风力发电机组转动惯量的悬殊性,提出一种风力机模拟控制方法,实现了实际风力发电机组动态特性的准确模拟;针对动模系统电网条件特性,提出采用PI控制器并联多谐振控制器的改进控制策略,实现了风电模拟系统在谐波畸变及不平衡等非理想电网条件下的稳定运行,同时在双馈风电模拟系统中采用协调控制策略实现了双馈风电模拟系统的低电压穿越功能。接入某电力系统动模试验系统进行实验,实验结果验证了所提模拟控制方法与改进控制策略的有效性。

风力发电传动系统通用化建模方法研究

一般风场中通常会含有不同参数、不同型号甚至不同结构的风电机组,为将此风场较为准确地表示出来,提出了通用化建模的思路,即将风电场的风机用一个通用化的模型表示出来,以模拟不同风机的特性。根据此思路,具体研究了风力发电系统中的关键机构传动系统的通用化建模,对此通用化模型在双馈风机以及直驱风机上进行了暂态仿真,给出了可以忽略和应予以保留的参数。为保证模型的准确性,采用多组不同的参数对模型进行测试,分析了不同参数对系统的影响,以此验证通用模型的有效性,并进一步说明所提出的通用化建模思路的可行性,从而为风力发电系统建模提供参考。

基于PLC的风电回转支承实验台控制系统设计

以风电回转支承实验台为研究对象,简单介绍了实验台结构原理,阐述了其控制系统原理及构成、下位机程序设计、上位机软件及实验流程等,并以自由口通信为例介绍了其在上下位机中的具体实现。同时针对系统存在的非线性问题,通过逆求控制值的方法进行修正,减小比例阀非线性的影响。

大型多分支绕组水轮发电机动态模拟研究

大型多分支绕组水轮发电机内部结构的复杂性,增大了对其自身和保护等问题的研究难度,动态模拟系统可以保持原型系统的物理本质,因此采用动态模拟试验可以对大型多分支绕组发电机进行有效的研究。文章介绍了以一台具有多分支绕组结构的凸极水轮发电机为主构成的动态模拟试验系统,并且模型发电机的内、外电气特性与原型机基本一致。采用该模型系统对发电机单元件横差不平衡电流、内部故障主保护的性能以及注入式定子接地保护进行了研究和测试,其结果可为故障分析、保护原理、保护配置、定值整定和保护性能测试等问题的研究提供依据,并可对数字模拟试验和原型试验的结果起到验证和补充作用。

风轮气动特性及新型动力系统的研究

介绍了风轮的空气动力特性及其对应的各种工况。接着介绍了目前风洞中风轮特性实验研究采用的两种基本方法：测力法和加速度法。探讨了这两种测试方法所存在的问题和应用的局限性，特别是在测力法中，目前广泛应用的两种动力系统对风轮气动特性测试的限制。在此基础上提出一种新型的动力系统──采用脉冲宽度调速技术，并以电流控制内环、转速调节外环的双闭环的动力系统。新型动力系统应用于风轮特性测试结果表明，它完全适用于风洞内对风轮特性测试的各种基本要求。在给定风速条件下，利用同一动力系统，能完成在各种工况条件下风轮性能特性的全部内容的测试。从而为风轮特性的风洞实验研究提供了一个强有力的工具。

兆瓦级风电机组电动变桨距系统测试平台设计

大型变速恒频风力发电机组通常采用变桨距控制技术,使风电机组在额定风速以上输出平稳的功率,从而保证机组安全。电动变桨距系统因其结构简单,易于施加各种控制,可靠性高,在变桨距风力发电机组中得到了广泛应用。文中在分析兆瓦级风力发电机组电动变桨距系统工作原理的基础上,选择了永磁同步电机(PMSM)作为电动变桨距系统的执行电机,完成了兆瓦级风电机组电动变桨距系统及其测试平台构建方案的设计。测试平台的建设为兆瓦级风电机组电动变桨距系统的性能和可靠性测试提供了一个有效的途径。

离网型风电系统最大功率实现及测试平台研究

提出一种以发电机电枢电感取代储能电感的改进型设计方案,并利用Matlab/Simulink的计算机仿真技术,结合风力机的控制策略设计,对该方案进行了仿真分析。为进一步验证方案的实用性和合理性,又搭建以开启式风洞为基础的测试平台,模拟风力机在自然风速下的运行特性。实验测试数据与仿真数据的对比结果表明:提出的方案实用可行。

风电系统故障特征分析

故障特征分析是继电保护研究的基础,文中旨在通过风电机组的受控特性并结合电力电子器件的特点,揭示风电电源对电网故障响应的电气量特征,为现阶段研究含风电系统的继电保护奠定基础。文中首先从风电机组的结构出发,分析了影响风电电源故障特征的因素;然后通过对风电机组受控特性分析,并结合单台风电机组低电压穿越测试数据,给出风电电源受控下的故障特征;最后通过风电场电磁暂态仿真模型下的故障数据和现场故障录波数据,验证了所给出的一般故障特征。研究结果表明,风电电源在控制作用下和在电力电子自身特点限制下,具有弱馈、谐波、频率偏移和电源阻抗不稳定等特征。

基于RTDS的直驱型风机变流器控制系统闭环试验平台设计

为了深入研究直驱型风力发电机组电气特性,采用实时数字仿真器(RTDS)与风机变流器控制系统结合的形式,建立了基于RTDS的某型号直驱型风力发电机组实际变流器控制系统闭环试验平台。阐述了试验平台设备连接及信号交换方式、数字模型的建立方法,设计了风力发电机的并网模拟、风速变化、低电压过渡能力验证、系统频率偏移、风力机功率调节、风力机运行方式调节等试验项目,并对试验结果进行分析。试验结果表明,所建立的直驱型风机变流器控制系统闭环试验平台能够对风机电气控制性能进行全面测试,仿真结果与直驱型风机实际运行规律相吻合。

输电塔线体系风洞试验模型的变比例问题分析

塔线体系的气弹模型风洞试验时,由于模型制作和现有风洞尺寸条件的限制,输电塔线体系中塔与线保持相同比例的气弹模型制作难度很大,往往需要将导线跨度的比例缩小。从数值分析的角度出发,以某1 000 kV双回路线路的一段塔线体系为例,铁塔保持不变,导线的缩聚比例分别为1.00、0.50、0.25的情况进行顺风向的风振响应时程分析。结果显示,导线比例缩聚后,塔线体系的风振响应基本保持一致,缩聚模型的风洞试验结果可以比较准确的反映原型的风振响应。

Campbell测量/控制模块在风力发电测试系统中的应用

介绍了风力发电测试项目在该行业中的重要性及目前面临的问题。通过选用较先进的测控模块及相应的硬件处理、软件编制 ,构建了全新的风力发电测试系统。经过对某台机组的实际测量 。

基于RTDS的恒速型风力发电系统并网模型的建立及仿真分析

介绍了大型恒速型风力发电系统的结构及工作原理,通过分析恒速型机组的风力机模型、桨距角控制模型、无功补偿装置模型及风速模型的机理,建立了机组的RTDS仿真模型,对机组全系统动态机理模型进行实时数字仿真,在机组各种工况条件下分析恒速型风力发电系统的并网动态特性,经试验验证,该模型可以很好地表现风电场电磁暂态特性。

小型失速型风力发电机实验测试及最大功率跟踪控制研究

以9台轴流式风机作为源动力,构建开放式风洞测试实验平台,用变频器调节风机转速以产生需要的模拟风速。通过测量风速值,以及1kW小型失速型风力发电机的输出电压和电流,经过数据采集卡,传送到工控机。为达到功率优化吸收,进行了系统硬件电路设计,通过控制计数器输出脉宽调制(PWM)脉冲来控制并优化小型失速型风力发电机的功率。开发的实验测试系统对小型失速型风力发电系统的研究具有重要意义。

电动变桨距系统超级电容后备电源测试装置设计与应用

针对目前广泛应用的电动变桨距系统超级电容后备电源性能难以测试的问题,设计了一种简单可行的厂内后备电源测试装置,并利用某种具体型号的电容进行测试。测试结果表明,该装置能够对超级电容后备电源的性能(电容变化电压、顺桨时间、电机电流等)做出测试,根据该测试进行后备电源的设计,该设计能够满足变桨系统的顺桨要求,进而确保风力发电机组的安全运行。

垂直轴风电机组数据采集系统的研究与设计

针对机组工作性能评估与现场运行参数测试的实际应用需求,分析研究了机组的基本测试特性内容及其数据采集原理。为了避免传统人工测试方式存在的传感器布线复杂、劳动强度高、数据精度分散性大、安全性差等不足,设计了一套基于Lab VIEW和Wi Fi无线通信技术的垂直轴风力发电机组测试数据采集系统。系统将数据采集前端采集到的数据经TCP/IP协议传送至上位机,上位机采用图形化编程语言模块化开发,实现对机组测试数据的智能化采集和处理,并有利于功能的进一步拓展。试验结果验证了该数据采集系统设计的正确及有效性。

风电场计算机监控的研究与实现

本文介绍了大型风电场中的计算机监控系统,包括系统总体结构和控制节点的软硬件设计。

基于IEC 61400-12-1:2017的风轮等效风速研究

2017版风电机组功率特性测试标准与2005版功率测试标准的一大改变在于风速的定义,前者规定应基于风轮等效风速评估风机的功率特性。分析了新版标准中的风轮等效风速的定义,提出了计算叶尖低处区域面积和叶尖高处区域面积的简化算法,验证了两种风轮等效风速计算方法的有效性和可行性。