高原用兆瓦级风电机组电气系统的改进设计

分析了高原气候对兆瓦级风力发电机组电气系统的影响,以WT1650型变速恒频双馈异步风力发电机组(1.65 MW)为例,提出了该风电机组在海拔4 000 m环境条件下运行的解决方案,并对其电气系统做了改进设计,整个改进方案对常规风电机组在高原环境下运行有良好的指导作用。     

基于8400 StateLine变频器的2MW风力发电机组偏航系统设计

阐述了8400 StateLine变频器在2 MW风力发电机组偏航系统中的设计与应用。针对偏航系统特性要求,详细介绍了偏航控制系统的软件、硬件设计。该偏航系统通过了考核运行,且工作稳定、可靠。这表明该基于变频器设计的偏航系统能满足兆瓦级风电机组的偏航需求。     

兆瓦级风电机组控制器设计平台的开发及应用

开发了一套适用于各型兆瓦级风力发电机组的通用控制器设计平台,该平台可提供功能全面、配置便捷的闭环发电控制及监督控制逻辑来完成控制器原型的设计,同时以风电机组整机建模及仿真软件GH Bladed为基础,完成整机控制器原型的全数字仿真评估,从而为研发控制器提供了有力支撑。并以某型2.5 MW风力发电机组为例,利用设计平台对风机的控制器原型进行性能评估,评估结果表明,该设计平台能够迅速有效地完成风机整机控制策略的设计及验证,具有较高的应用价值。     

兆瓦级风力发电机组试验系统

研制的兆瓦级风力发电机组试验系统,采用现场总线技术和虚拟仪器技术,将控制与测试技术二者有机结合,实现了被试风电机组真实运行工况的动态模拟和运行数据的高速同步采集、记录与实时分析,有效完成了风电机组相关国家标准要求的试验项目。     

基于独立变桨的大型风电机组减载控制技术

为了减小大型风电机组在运行过程中由于风剪切、塔影效应、湍流、偏航误差等因素引起的不均衡载荷,提出基于独立变桨的减载控制技术。通过传感器检测每个叶片的叶根载荷,利用Coleman坐标变换理论将叶根载荷变换为俯仰弯矩、偏航弯矩,经过两个PI控制器和Coleman反变换后,得到每个叶片桨距角的微调量,用以补偿风的不均匀引起的附加载荷。以5 MW风电机组为例,分别对集中变桨和独立变桨的控制技术进行对比仿真,结果表明,与集中变桨相比,独立变桨通过动态地调整每个叶片的桨距角,能明显减小由风切变、塔影效应和随机湍流等对风电机组造成的不平衡载荷,减小叶片轴承、偏航轴承、主轴、塔架等风电机组关键零部件的载荷。     

大型风力发电机行星齿轮传动系统的优化设计

提出了一种兆瓦级风力发电机行星齿轮传动系统的优化设计方法,以设计要求为约束,以齿轮总体积最小为目标函数,得到了优化设计方案,并与传统设计方法得出的方案进行分析对比。该优化设计方案能够满足设计要求,并降低了设计与制造成本,证明了本文建立的风机行星齿轮传动优化方法的可行性与优越性。     

基于矢量控制的兆瓦级永磁同步电机能量互馈系统

为满足风力发电机厂兆瓦级永磁同步发电机(PMSG)型式试验的需要,设计了基于能量互馈的试验系统。分析了互馈系统的工作原理,重点研究了基于模型参考自适应(MRAS)的无速度传感器矢量控制方法并进行了仿真,在1.65 MW半直驱永磁同步发电机上进行了试验。结果证明,该系统工作可靠且具有较好的稳态和动态性能。     

兆瓦级风电机组主传动系统结构研究进展

根据国内外大型风力发电机组制造厂商的产品及其技术特点,对主流兆瓦级风机的主传动系统结构特点进行了深入剖析。同时,从发电量、度电成本、可靠性、可维护性和大容量拓展5个方面,对主传动系统的性能和可靠性进行了对比研究,为主传动链形式的选择提供了依据。最后,介绍了近年来风电领域的新技术、新产品的开发及其在风机上的应用情况,为风机主传动链的改良以及环境适应性提出了合理化建议。     

大型风力发电机组塔架的模态分析及稳定性分析

以某大型风力发电机组为工程背景,利用大型分析软件ANSYS建立塔架的有限元模型,进行模态分析,确定塔架动力特性,为该风力发电机组的安全运行和后续的动力分析提供依据;采用比较严格、完善的德国钢结构规范DIN18800对塔架这种高耸薄壁结构进行了稳定性分析,分析中考虑了结构的初始缺陷(几何缺陷和结构缺陷)等影响因素,结果表明塔架不满足DIN18800规范要求,原塔架设计需进一步修改、完善.     

风剪切效应下风电机组的纹波传递机理分析

风剪切效应会使风力发电机组中各环节的状态发生变化,进而影响最终并网电能的质量。为了对风剪切效应下所受影响环节进行分析,文章以直驱永磁同步风力发电机组隐极式发电机为例,从风轮角度逐一分析由风剪切效应所造成纹波由风力发电机组机械侧传播至电磁侧的过程以及各环节扰动间的关系。分析结果表明,风剪切效应在风轮叶片、发电机转速及塔架等环节中均产生了不良影响,若不加以抑制,还会影响发电机组的并网电能质量。     

1.65 MW风电齿轮的设计及工艺研究

通过研究寻找合理的齿轮设计参数及制造工艺来满足风力发电齿轮传动系统的设计要求和使用要求,总结了在1.65 MW风电增速齿轮箱研究过程中齿轮设计及制造工艺的研究方法和设计经验.     

变速恒频风电机组系统方案比较

首先叙述了变速恒频运行的双馈、直驱和半直驱风电机组的特点,然后根据美国国家可再生能源实验室的报告,以年发电量、运行和维护成本、度电成本(COE)等指标,对1.5MW不同类型的风电机组进行量化比较。其结果表明:双馈风电机组使用标准组件,重量轻,成本最低,年发电量较低;直驱式风电机组成本最高,但维护成本低;半直驱风电机组价格不是很高,维护成本和COE低,年发电量高,是一种很有竞争力的机型,应用前景广泛。     

WT1650风力发电机组整机控制系统

整机控制系统是大功率风电机组的核心和关键技术。文章简要介绍了WT1650风力发电机组的整机控制系统的技术特点,并重点介绍了其网络拓扑结构、整机状态控制、功率与载荷优化控制、故障诊断与保护以及与远程监控系统的接口等。     

适用于电网电压小幅下降的双馈电机励磁控制仿真研究

考虑到电力系统的安全性和稳定性,新的电网规程要求并网风力发电机组应具有一定的低电压穿越能力。为了抑制双馈感应风力发电机组在电网电压下降时转子侧出现的过电压和过电流冲击,考虑电网波动建立了双馈电机转子变换器控制系统数学模型,并且采用定子电压定向的空间矢量方法对电机转速和定子输出无功功率进行跟踪控制。在Matlab环境下,选取一台1．5MW并网双馈感应风力发电机在电网电压下降到额定值的60％期间对所设计的控制系统进行了仿真验证。     

海上风电大直径钢管桩沉桩精度控制措施研究

海上钢管桩沉桩定位方式比常规沉桩工艺具有更高的要求,本文以中船重工大连市庄河海域海上风电场址Ⅱ(300MW)项目风机基础施工Ⅰ标段为例,针对外海复杂海域环境条件下超大直径、超长钢管桩沉桩施工精度控制难题,对钢管桩沉桩施工工艺进行研究,并对沉桩施工精度控制措施进行分析探讨;对钢管桩垂直度观测理论允许偏差进行计算,以量化指导施工。实践证明,所采用的工艺措施有效提高了沉桩的施工精度,完全满足规范精度要求,沉桩效果良好。     

并网型风电机组可靠性设计

介绍了并网型风电机组可靠性指标及其评估方法,及并网型风电机组的运行情况;根据并网型风电机组可靠性串联模型,对并网型风电机组进行可靠性设计,找出其薄弱环节,提高其可靠性,达到提高可利用率和年发电量的目的。     

风轮特性的电气模拟

通过对风轮的受力及风能利用系数进行分析,推导了风能利用系数和风轮转矩的近似表达式,讨论了实现风轮输出特性及转动惯量模拟的方法。使用感应电机对风轮的转矩转速特性进行模拟,同时给出了风轮模拟系统的硬件结构,搭建了实验平台。测试表明,该系统能够实现风轮输出特性的近似模拟,并能较准确地反映出转动惯量对输出特性的影响,为风力发电的研究提供了方便的测试手段。