基于FAST和Simulink的大型风电机组仿真与性能分析

叙述了大型风电机组的风轮系统、传动链系统、发电机系统以及控制系统。以5 MW双馈风电机组为研究对象,利用FAST建立风电机组模型,利用Simulink设计控制器,并以定常风工况和IEC湍流风工况进行仿真验证,以此分析大型风电机组的动态性能。结果表明,本文仿真模型正确,可以用于大型风电机组设计仿真。     

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。     

双馈风力发电机的稳态分析

在给出双馈风力发电机工作状况和等效电路的基础上,介绍了双馈风力发电机的稳态分析,对其定子和转子侧电流的计算过程进行了推算;随后,在已知电机额定参数的条件下,计算出满功率时定子和转子侧的能量和电流,对双馈风力发电机的稳态分析进行了仿真;最后,用双馈风力发电机组满功率发电实验时的电流波形验证了理论分析的正确性。     

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。     

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。     

变速恒频风电系统应对电网故障的保护电路分析

新的电网规则要求风力发电系统具有低电压穿越能力，基于双馈感应发电机的双馈型风电系统和基于永磁同步发电机的直驱型系统作为主流变速恒频风能变换系统，增加保护电路后，可以极大地提高其故障穿越能力。基于国内外对变速恒频风电系统保护电路的分析和总结，对各种类型的保护电路进行了分类，对其工作原理和实现方法进行了详细说明，并讨论了各自的优缺点。增加保护电路可以使变速恒频风电系统在电网故障发生时，保持与电网的连接，当故障消除后，快速恢复正常运行，从而极大地提高风电系统的可用型、可靠性和市场竞争力。     

不平衡电网下基于预测电流控制的双馈风电变流器协同控制技术

基于双馈异步发电机风电系统转子侧和电网侧变流器在两相静止坐标系中的数学模型,运用预测电流控制方法对模型进行离散化处理,得到不平衡电网下变流器的预测电流控制算法。在此基础上针对不同的控制目标,提出了电网不平衡条件下双馈异步发电机变流器在转子侧和网侧的协同控制策略。利用Matlab/Simulink平台仿真验证了所提出的控制理论的正确性和有效性。     

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。     

双馈异步发电机的矢量控制

双馈异步发电机采用交流励磁,利用矢量变换控制技术,综合改变双馈异步发电机转子励磁电流的相位和幅值,实现双馈异步发电机定子侧输出有功功率和无功功率的解耦控制.改变双馈异步发电机转子励磁电流的频率,可实现发电机的变速恒频运行.     

我国风电企业首次出口印度最大批量订单全部交付

据中国北车股份有限公司提供的消息,1月31日,随着第100台出口印度1.5MW直驱永磁风力发电机在我国北方最大的风电总装基地——中国北车永济电机公司总装完成,历时两个月,我国风电企业首次出口印度最大批量订单全部交付,标志着我国直驱永磁风力发电机技术已越来越多地得到国外风电市场的认可。直驱永磁风力发电机     

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。     

风机基本工作原理和电能变换系统

综述了风机电能变换系统.首先论述了实现风机能量变换的基础,考虑了电气系统的需求.然后描述了3种变换系统(恒速、变速双馈式异步发电机和变速直驱式发电机)的优点和缺点.其次简单叙述了所应用的电力电子变换器.最后,讨论了可选择的发电机系统和其发展趋势.发展趋势很明显倾向于变速系统.越来越多的双馈式异步发电机系统安装了应对电网故障的装置.对于直驱式风机,径向永磁同步发电机比电励磁同步发电机更便宜且效率更高.发电机的电压等级可期望提高到约5 kV.     

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。     

直线感应电机牵引互馈试验台控制策略研究

在分析直线感应电机动态数学模型的基础上,研究一种新型的能量互馈式直线牵引传动试验系统.主要讨论该系统的构成及运行原理.直线牵引传动试验系统由两台直线感应电机组成,一台作为电动机,另一台作为发电机.系统用于模拟牵引电动机的负载特性,并能将电动机输出的机械能通过发电机转变为电能送回到直流母线.该系统具有高效节能、控制灵活等优点.在分析互馈双电机推力平衡关系的基础上,提出基于矢量控制的互馈双电机联合控制策略,研究牵引电机侧速度调节和负载侧推力模拟的方法.仿真和试验结果都表明,采用互馈双电机联合控制策略的直线感应电机牵引互馈系统具有良好的稳态性能和动态调节能力,验证了所提方案的正确性.     

低风速风电机组多学科优化设计

探讨了风资源特性及风电机组的空气动力学特性、结构动力特性、结构、控制和功率特性等在整机设计过程中的关系,构建了以风电机组度电成本和综合成本率为目标函数的低风速风电机组的多学科优化设计模型。通过探寻低风速风电机组各参数之间的最佳组合,寻求满足系统各项性能要求的最优解。在风电机组设计阶段,通过开展多学科优化设计分析,能够有效地提高产品综合性能、缩短研发周期、提高产品的竞争力。     

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。     

双馈风电变流器半实物仿真平台的开发

文章介绍了双馈风电变流器半实物仿真平台的实现原理、方案,给出了该平台连接实际风电变流控制器运行时的仿真结果,并针对低电压穿越工况与现场试验结果进行了对比。该平台使用灵活方便,能大大缩短控制器产品开发周期,降低试验成本。     

双馈风力发电机系统有功和无功功率的解耦控制

双馈发电机的有功和无功功率的解耦控制是变速恒频(VSCF)风力发电系统的关键技术.文章阐述了变速恒频风力发电系统的工作原理,在分析双馈感应电机的动态数学模型以及定子磁链定向矢量控制的基础上,介绍了一种有效的有功和无功功率解耦控制方法.Matlab仿真结果表明,该控制方案能够很好地实现双馈电机的有功和无功功率的解耦控制,验证了其正确性和有效性.     

并网新标准下的双馈风机“软穿越”能力的实现

根据风电场接入电网的新要求,对双馈风力发电机组"软穿越"的控制策略和实现进行了分析和对比,并进行了试验验证。验证结果表明,风机"软穿越"的实现能满足并网新标准要求。