变速恒频风力发电系统中的风力发电机组研究

论文对目前并网运行的变速恒频风力发电系统和恒速恒频风力发电系统做了分析比较,得出了变速恒频风力发电的优越性;比较了变速恒频风电系统中使用的四种发电机组,其中双馈感应发电机及永磁直驱同步发电机具有较好的应用前景。     

直驱式风力发电技术及其发展

直驱式风力发电是当前风力发电技术的一种极具潜能的发展方向。首先回顾国内外风力发电的发展情况,在此基础上,分析了风力发电机组技术尤其是直驱式风力发电机组技术,对直驱式风力发电技术中使用的功率调节方式进行了探讨。对直驱式永磁同步风力发电系统的结构与控制进行了分析,并展望变速风力发电的发展趋势。     

全桥全控型并网变流器在风力发电系统中的应用

直驱风力发电系统中,变流器是将发电机所发的电能输送至电网的设备,它是完成将发电机发出的变压变频的电能转换成恒压恒频的电能的装置,并能够实现对发电机输出的电流、功率因数等的快速调节,减少对电网的谐波污染。在对比分析了当前水平的全功率并网变流器主电路拓扑结构基础上,重点对永磁直驱风力发电的网侧变流器做了深入的分析,建立了两相旋转坐标系(d-q)下的数学模型。在同步旋转坐标系下,将输入功率因数改善到单位功因,降低了单位谐波含量。同时,在三相全桥全控型直流-交流变流器市电并网下,提出了交-直轴电流闭回路控制,使永磁式同步发电机向电网提供电能。利用Matlab/Simulink搭建系统模型。仿真表明设计的交-直轴电流闭回路控制,具有谐波含量低、响应速度快、风能利用率高、控制效果良好等特点,验证了理论研究的正确性。     

兆瓦级永磁直驱风力发电机瞬态场分析

永磁直驱风力发电机是风力发电的中核心装备,其设计分析具有重要意义.分析了永磁同步电动机转子磁极结构和永磁材料性能,利用Ansoft软件对兆瓦级永磁直驱风力发电机进行瞬态场电磁分析.得到了空载、负载运行时永磁直驱风力发电机磁场分布.为永磁直驱风力发电机的设计提供有效参考.     

基于模糊控制的永磁直驱风力发电机最大功率跟踪控制

针对永磁直驱风力发电机的输出功率难以稳定且快速地达到最大功率点的问题,提出了一种基于模糊控制的直驱式永磁同步风力发电机最大功率跟踪控制(maximum power point tracking,MPPT)策略。分析直驱式永磁同步发电机的工作特性和数学模型,进而阐述利用升压电路实现MPPT的原理与基础知识。以风电系统MPPT原理及模糊控制理论为基础,升压电路的本周期和上个周期占空比的差值、输出功率的差值作为模糊控制的输入,下个周期的升压电路占空比为输出。并根据所需预期控制效果推理模糊控制规则设计出一种适于永磁直驱风力发电机的模糊控制器,搭建包含MPPT的永磁直驱风力发电系统的Matlab/Simulink整体模型并仿真,结果证明该控制策略的可行性及优越性。     

基于RT-LAB永磁同步风力发电系统的实时仿真

为提高风力发电系统模拟的准确性和有效性,通过RT-LAB实时仿真器建立直驱式永磁同步风力发电机模型,包括风力机模块、最大风能捕获模块、功率跟踪模块、永磁同步发电机及背靠背PWM变频器主电路模块、SVPWM矢量控制模块等。采用机侧转子磁链定向控制与网侧直接功率控制,实现对发电机转子转速的跟踪和网侧并网的要求,分析风力机故障输出转矩急剧变化时对并网电流的影响。仿真实验表明:系统总超时数达到实时控制的要求,实验结果与理论分析一致,证明仿真系统的有效性。     

兆瓦级永磁同步风力发电机矢量控制策略

文章针对兆瓦级永磁同步风力发电直驱系统的应用,提出了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提高系统的发电功率,在转折速度至极限速度间,采用最大功率输出的弱磁控制方式提高系统的稳定性;根据实时检测的发电机运行状况,2种控制策略实现相互转换,应用所提方案于兆瓦级永磁同步风力发电机的控制系统,通过仿真和实验验证所提方案的正确性和可行性。     

基于Maxwell/Rmxprt的直驱永磁风力发电机设计及仿真

为设计海上风电场高性能直驱永磁同步发电机,文章研究了360kW/690V直驱永磁同步发电机的设计及仿真,分析了直驱永磁同步风力发电机的结构特点及设计方法。按电机相似性原理,参照同类3kW/400V发电机设计方案,设计了360kW/690V表贴式永磁同步发电机,同时在定、转子结构上引入斜槽与斜极结构,以优化发电机性能,并在Maxwell/Rmxprt下进行了电机结构优化前后的参数计算与性能分析。通过Maxwell 2D仿真,对比电机优化前后的空载性能,仿真结果表明了所提优化性能方案的有效性。     

变速恒频风力发电技术在贵州电力的应用

变速恒频风力发电技术是目前风力发电领域研究较多的一项技术,它能够解决风力发电机与电网并网时频率不一致的难题。目前研究较多的交流电机变速恒频风力发电系统主要有绕线式异步系统、笼型异步发电机变速恒频系统和开关磁式系统。对几种典型的风力发电系统的原理进行探讨,同时结合目前贵州电力状况,指出变速恒频风力发电技术在贵州电力中具有广泛的的应用前景。     

变速恒频风力发电技术在贵州电力的应用

变速恒频风力发电技术是目前风力发电领域研究较多的一项技术,它能够解决风力发电机与电网并网时频率不一致的难题.目前研究较多的交流电机变速恒频风力发电系统主要有绕线式异步系统、笼型异步发电机变速恒频系统和开关磁式系统.对几种典型的风力发电系统的原理进行探讨,同时结合目前贵州电力状况,指出变速恒频风力发电技术在贵州电力中具有广泛的的应用前景.     

基于超导磁储能的变速恒频风力发电机励磁系统

提出了一种新的基于超导磁储能系统的变速恒频风力发电机励磁系统,通过斩波器把超导磁体引入到双馈感应发电机(DFIG)的励磁系统中。利用超导磁体的高效储能和快速响应特性,在DFIG变速恒频运行过程中,超导磁体可以根据不同的控制目标对系统进行功率补偿,有效地提高DFIG并网风力发电系统的运行性能,提高系统运行的稳定性。在MatlabSimulink环境下,通过仿真分析验证了该系统的基本运行特性,仿真结果说明该系统有良好的动态响应特性。     

含风电的电力系统动态频率分析

研究了风电接入某实际电力系统对系统动态频率产生的影响。通过建立直驱式永磁同步风电机组动态模型和含风电的实际电力系统模型,对含风电的电力系统动态频率进行了仿真分析。研究了风速扰动对系统动态频率的影响、风电渗透率上升对系统频率调节能力的影响以及风机脱网故障对系统动态频率的影响。在风机增加了基于虚拟惯性的频率控制系统,研究了具有调频系统的风电机组对系统动态频率的影响。研究结果表明大规模风电场的风速扰动将导致系统频率出现显著波动;随着系统风电渗透率的增加,系统的调频能力将明显下降;风电场在故障下的风机脱网事故将对系统动态频率造成严重影响。增加频率控制系统使风电机组具备了一定的调频能力,有效地抑制了扰动情况下的系统频率波动。     

变速恒频无刷双馈风电机组的并网研究

依据变速恒频无刷双馈风电机组物理构件的特性,从转子参考轴d—q模型出发,推导出基于同步坐标下无刷双馈电机的数学模型,建立了能表征变速恒频无刷双馈风电机组特性的整体模型。根据无刷双馈发电机的特性,设计了一种新型并网无刷双馈变速恒频风力发电机的功率控制系统。该系统采用双闭环控制,内环采用三角波比较的脉宽调制电流跟踪控制,避免了电压补偿环节。仿真结果验证了该文无刷双馈风电机组并网控制策略的可行性和有效性。     

模糊控制在变速恒频风电无功功率优化中的应用

分析了变速恒频风力发电机组的特性及运行原理.提出了在定子有功参考功率捕获最大风能的同时,确定定子无功参考功率,以提高机组运行效率、优化机组运行为目的的控制策略.在该策略中运用模糊逻辑来获得定子无功参考功率的确定值,仿真验证了该策略的有效性,其能实时调节系统的无功功率,使发电机在获得定子最大有功功率的同时,显著减少了发电机本身的损耗,提高了其运行效率.     

含变速恒频风电机组的电网运行特性仿真

风力发电机组的输出功率会随着风速变化而变化,对系统的稳定性和可靠性造成一定的影响。本文通过Simulink模块来搭建风力发电机组各部件系统的仿真模型,并将搭建的风力发电机模型与电网模型进行并网运行仿真。研究了不同风速下风力发电机组并网对电网的影响,以及不同故障下风力发电机对电网运行稳定性的影响。结果表明：当风力发电机组在高风速和低风速下运行时,风力发电机组输出的无功功率、有功功率都远小于在额定风速下的,从而造成不小的功率缺额,对电网系统电压幅值的稳定和维持整个电网系统频率的恒定有重要影响。通过对比发现,对稳定性影响程度最大的是三相短路故障,其次的是系统发生两相接地短路故障,接着是发生两相相间短路故障,其中故障后对电力系统稳定性影响程度最小的是发生单相接地短路故障。     

基于超级电容器储能的直驱风电系统并网性能分析

为改善直驱风电系统的并网性能,在直流母线电压端并入超级电容器储能装置.分析了基于超级电容器储能的直驱风电系统模型,设计了控制策略,通过控制双向直流变换器及并网变流器,抑制风机功率的波动以向电网输出平滑的功率.在电网电压跌落时,使直驱风电系统安全实现低电压穿越,并向电网提供一定的无功功率支撑.利用依兰风电场18#风机实际输出功率作为控制对象进行仿真.结果表明,加入超级电容器储能装置可以改善直驱风电系统的并网性能.     

基于变频变压器在风电并网过程中的频率调整研究

变频变压器(variable frequency transformer,VFT)是一种串联型的灵活交流输电系统设备,也是一种新型智能电网设备。在过去几十年里,我国风力发电是增长最快的新兴可再生能源,但是对于风电并网时的电力系统频率稳定问题也引起了广泛的关注。本文介绍了VFT调节频率的基本原理和转子转速控制设计,并在PSCAD/EMDTC中构建了VFT与风电场的仿真互联模型,进行了对风电并网的仿真实验,着重分析了VFT稳定频率和调节频率的作用。结果表明VFT可以在风电并网中显著提高系统的暂态稳定水平,从而提高风电场的发电能力。     

变频变压器在风电并网过程中的频率调整研究

变频变压器(variable frequency transformer,VFT)是一种串联型的灵活交流输电系统设备,也是一种新型智能电网设备.在过去几十年里,我国风力发电是增长最快的新兴可再生能源,但是对于风电并网时的电力系统频率稳定问题也引起了广泛的关注.本文介绍了VFT调节频率的基本原理和转子转速控制设计,并在PSCAD/EMDTC中构建了VFT与风电场的仿真互联模型,进行了对风电并网的仿真实验,着重分析了VFT稳定频率和调节频率的作用.结果表明VFT可以在风电并网中显著提高系统的暂态稳定水平,从而提高风电场的发电能力.     

电网不对称故障下直驱永磁风电机组并网逆变器的双电流闭环控制策略研究

在分析不对称电网电压条件下直驱永磁风力发电机组并网逆变器数学模型的基础上,提出了正负序双电流闲环控制策略,完成风力发电机组在电网发生不对称故障下的不脱网运行.在PSCAD/EMTDC环境下建立基于IGBT背靠背变频器的1.5 MW永磁直驱风力发电系统仿真模型,仿真结果证明该控制策略的可行性.