风电整机研发技术现状与发展趋势

阐述了全球风力发电的发展状况,分析了我国风电整机研发技术现状以及与国外的差距,同时分析了我国风电技术发展过程中存在的风机质量、技术同质化竞争等问题,并对整机研发技术新趋势,如大型化技术、新型传动链技术、新的控制技术等进行了技术展望。     

基于二极管箝位级联拓扑变流器的直驱风电用变流技术

直接驱动型风力发电系统需要全功率变流器作为与电网的接口，多电平变流器的应用得到了广泛关注。二极管箝位五电平级联H桥拓扑，结合了二极管箝位型多电平和级联H桥多电平的优势，只需较少的箝位二极管和独立直流电源，即可进一步提高输出电压等级；使用移相变压器和12脉波整流器作为输入电路.可以方便地应用在使用多相永磁同步发电机的直驱风电系统中。基于拓扑提出了消谐波SPWM和载波相移SPWM相结合的调制方法，能够方便地对二极管箝位级联拓扑进行控制，可以进一步提高等效载波频率，减小器件损耗和滤波器体积。仿真和实验结果证实了所采用的拓扑及其控制方法的有效性。     

风电在铁路上应用的设想

阐明了风电资源利用的发展方向，分析了风力发电装置的特点及适合安装的场合，提出了风力发电在铁路行业应用的设想。     

风力发电变流器的IGBT关断过电压抑制研究

IGBT关断过电压抑制是变流器中一个重要的研究课题。文章对比分析了各种关断过电压抑制方法的优缺点,得出有源箝位是抑制关断过电压最优方式的基本结论,同时设计并试验了一种用于风力发电变流器的带有源箝位功能的栅极驱动器。结果表明,该驱动器可将IGBT的关断过电压限制在一定的范围内,完全满足风电变流器的应用要求。     

开关磁阻发电机在风力发电系统的应用

对开关磁阻发电机(Switched Reluctance Generator,简称SRG)在风力发电系统的应用进行了分析研究,重点分析了适用于风电场合的功率变流器、拓扑结构及合适的控制策略。利用功率变流器励磁,SRG可运行在很宽的转速范围内,有良好的调速性能。SRG作为飞机的启动/发电装置在高转速运行区域已经得到了成功应用,但在低中速运行区域的研究尚处于起步阶段。为了能对SRG的控制策略进行优化设计,建立了SRG系统仿真模型,并通过改变参数对系统的特性进行了研究。     

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。     

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.     

一种简化空间矢量调制方法在风电变流器中的应用

根据PWM变流器开关函数及伏秒平衡原则,采用一种开关函数面积矢量概念对常规SVM（空间矢量调制）进行简化。并说明了简化SVM在DSP中的载波实现方法。通过仿真及在风电变流器中的应用实验验证了该简化SVM载波实现方法的正确性。仿真及实验结果表明,采用简化SVM的载波实现方法可以获得与常规SVM同样的调制效果,但是可以简化计算流程,便于SVM在多电平变流器中的推广应用。     

我国风力发电产业发展前景与策略

介绍了国内外风电装机的概况,对我国风力发电产业的发展前景作了详尽的阐述,并针对目前我国的基本国情以及风电业的发展情况提出了相应的发展策略.     

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。     

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。     

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。     

单周期控制在风力发电并网逆变器中的应用

首先对风力发电系统背靠背变流器中的逆变器模型及其单周期控制（OCC）进行原理推导，然后在Matlab7．1／Simulink仿真环境下对单周期控制的并网逆变器（GCI）进行了仿真，最后在实验室搭建的风力发电实验平台上对其进行了验证，结果证明单周期控制并网逆变器能够工作在单位功率因数下，并可减少对电网的谐波污染。     

风力发电齿轮箱主轴机械性能的研究

风电主轴一般选用42CrMo或者34CrNiM06这2种材料,通常该轴在-40℃ ～50℃的环境中要使用20年,因此对主轴性能提出了很高的要求.为获得风电主轴最佳的综合使用性能,从实物本体取样进行机械性能试验和测试.结果表明,对于风电主轴这样的大件,在不能够完全淬透的情况下,通过调整化学成分,采用较大的锻造比(锻比不小于4)和水淬工艺,提高了其机械性能,使产品达到了技术要求.     

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。     

全功率变流器风电机组低电压穿越控制策略研究

基于2.5 MW永磁同步风电机组系统结构及低电压穿越(LVRT)要求,对实现全功率变流器LVRT功能的控制策略进行了研究。针对电网正常及故障工况,详细阐述了电网电压幅值的快速检测算法和基于正序分量提取的锁相环设计,分析并设计了输出三相电流对称控制目标下直流电压、斩波回路、有功电流及无功电流的控制算法。dSPACE半实物仿真及实际试验结果表明,应用该控制策略能达到预期目标,不仅满足了全功率变流器风电机组LVRT运行的要求,而且还保证了并网电流品质,并具有高电压穿越(HVRT)功能。     

基于TMS320F2812的以太网-CAN网络远程程序下载的实现

以TI公司高速DSP芯片TMS320F2812为例,分析了传统程序下载方式的缺点。详细阐述了通过以太网-CAN网络远程下载程序的硬件需求配置、对上位机软件功能的要求以及实现基于DSP芯片底层代码的方法。实践表明,该方法应用于兆瓦级风电变流器的现场调试和维护具有很强的实用性和典型性,能大大提高嵌入式DSP程序的维护效率。     

湍流强度对兆瓦级风电机组的影响

分析了风电场湍流强度对风电机组的影响,以1 650 kW变速变桨型风电机组为例,仿真分析了三种不同湍流强度特征值I15=0.18,0.16,0.14情况下的风电机组的极限载荷、疲劳载荷和性能,研究了其变化规律。结果表明,随着湍流强度的增加,风电机组的疲劳载荷和极限载荷都规律性地增加,其性能有一定程度的下降。     

相关专利信息

专利名称:风力发电系统的背靠背变流器及其环流控制方法专利申请号:CN200710121110.3公开号CN101123352申请日:2007.08.30公开日:2008.02.13申请人:中国科学院电工研究所;北京科诺伟业科技     

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。