风力发电机组系统建模与仿真

为解决风力发电机组所受工况瞬态多变且工作环境恶劣影响,建模分析了复杂、多变量、非线性的不确定系统.用叶素动量理论进行编程并集成到MATLAB/SIMULINK中,进行风力发电机组的气动性能计算,电机部分也在MATLAB/SIMULINK中建模,从而提出了一种基于MATLAB的失速型风力发电机组的动态仿真模型,模型中考虑了风力发电机组各部件之间的耦合作用关系及电机对风轮转速的耦合影响.利用提出的MATLAB仿真模型,对某失速控制型600 kW风力发电机组进行了仿真计算,试验结果验证了该模型的正确性.该仿真模型可以用于对风力发电机组的进一步优化设计、优化控制.     

并网双馈风力发电机组整机建模与仿真

为了充分地研究风速波动、风向变化和电网扰动等外部激励对于并网双馈异步风力发电机组影响,利用Simpack与Matlab/Simulink软件为仿真平台,搭建了某MW级风力发电机组联合仿真模型,并结合风电机组在实际运行中的控制策略,对各外部激励与机械系统之间的相互作用关系进行了深入的研究。通过在湍流风条件下的时域计算结果,分析了齿轮副动态啮合力,并求解了在不同外部激励作用下,塔筒产生的振动响应。研究结果为风力机可靠性设计和动态性能优化奠定了基础。     

变桨距风力发电机组的控制策略研究

在对风力发电机组运行控制分析的基础上,针对变桨距风力发电机组功率控制问题,对变桨距风力发电机组控制系统建立了模型,并对变桨距控制系统进行了模拟仿真分析,得出改变桨距角的大小就可以控制叶片吸收风功率的多少,调节桨距角可以使发电机输出功率平稳。     

机组检修计划多目标的优化模型及仿真

针对国内现阶段发电机组检修计划优化目标单一的问题,提出并建立了一个多目标机组检修计划的优化模型.采用遗传算法进行优化求解,该优化模型可根据不同的情况和需要对发电机组检修计划进行优化调整,基于Matlab仿真平台并通过算例仿真分析,证明了该模型和算法的有效性和实用性.     

双馈风力发电机组仿真装置研究

以某风电场2 MW风力发电机组为仿真对象,对风力发电机进行结构分析,并采用模块化建模方法分别建立风速模型、风机模型、传动模型、电机模型和控制模型,给出了相应的数学模型.在南京工程学院JSCC仿真支撑系统下,用Fortran语言编写了仿真算法并建立全范围风力发电机组仿真模型.根据该风电场典型工况进行模拟计算,模拟风速从8 m/s至20 m/s变化时风电机组系统的变化动态特性,模拟结果表明所建立仿真模型能够反应实际机组的动态特性,系统能够满足风电场运行人员培训及风电系统优化等要求.     

变速恒频双馈风力发电系统的仿真分析

介绍了交流励磁变速恒频双馈风力发电机组的工作原理,从双馈发电机的数学模型出发,采用矢量控制技术,在Matlab/Simulink环境下建立了系统模型,进行了发电机有功无功独立调节的仿真研究.研究结果表明变速恒频双馈风力发电机组具有良好的动态特性,并为风力发电系统的进一步应用研究提供了可靠的理论依据.     

变速变桨距风力发电机组控制方法研究

由于风能的能量密度低、随即性和不稳定性等特点,给大型风力发电机组的控制技术问题带来困难。在风力机空气动力学特性分析的基础上,讨论了变速变桨距风力机组在低于额定风速和高于额定风速阶段的不同控制策略。并在对变速变桨距风力机进行建模的基础上,结合提出的控制规律,利用Matlab/Simulink分别进行仿真,最终结果表明,控制曲线与预期要求一致。     

基于GDW理论的风力发电机整机性能分析

由于所受工况瞬态多变且工作环境恶劣,所以风力发电机组是一个复杂、多变量、非线性的不确定系统,因此,整机性能分析是风力发电机系统设计的关键.引入了风力机的动态人流(GDW)理论,在Matlab中建立了600 kW失速型水平轴风力机的气动力,在Simulink传动系统的动力学仿真模型,模型中考虑了叶片的气弹耦合性,并在ADAMS中建立了包含柔性叶片和塔架的风力机整机虚拟样机模型,将三者联系起来建立了联合仿真模型.分析了风力机的功率系数、额定功率以及叶片与塔架的变形.与Bladed的分析计算结果相比较,结果证明了仿真方法及仿真模型的正确性.     

近海可再生能源综合发电场的非机理等效建模

为了建立准确的近海可再生能源综合发电场等效模型,提出了非机理建模方法。基于传递函数建立非机理等效模型,描述输入、输出的非线性关系。提出解耦参数辨识方式,并运用蚁群算法进行参数辨识。在Matlab/Simulink中搭建由风力发电机组、潮流发电机组和波浪发电机组组成的近海可再生能源综合发电场的相量模型,采集发电场模型在风速、潮流流速、波浪以及电压扰动影响下的输入输出数据。根据输入、输出数据建立传递函数模型,辨识模型参数,根据所得参数计算等效模型输出。等效模型输出与仿真模型输出的误差较小,验证了非机理等效建模方法在近海可再生能源综合发电场建模中的可行性。     

基于模糊自适应控制的风电机组变桨距系统

控制技术是风力发电机组安全高效运行的关键。风力发电机组是复杂多变量非线性系统具有不确定性和多干扰等特点。本文采用基于模糊聚类算法的模糊自适应控制,通过建立风速模型和风力发电机组的运动方程,应用模糊自适应控制,在低于额定风速时控制风轮转速,获得最大的风能利用系数,在高于额定风速时控制桨距角的变化,保持输出功率恒定。仿真结果表明了文中方法的有效性。     

双馈风电机组在电网对称故障下低压穿越仿真

以双馈式风力发电机（DFIG）为主体的大型风力发电机组在电网中所占的比例快速提高,为了确保风电接入电力系统运行的可靠性、安全性与稳定性,电力系统对并网风力发电机在电网故障,特别是电网电压骤降故障下的低压运行能力提出了更高的要求。文中介绍了电网对称故障时DFIG的暂态特性,通过对转子电流与定子磁链的关系分析得出优化转子侧变换器控制策略的方案,通过配合改进网侧变流器控制方法为DFIG在电网电压跌落期间提供了一个稳定的直流母线电压,从而使电网对称故障时的定转子过电流和直流母线侧过电压的情况得到解决。在研究模型的基础上,通过改变转子侧和网侧变换器控制策略的Matlab模型进行仿真实验,结果表明该方案对于对称电压跌落故障时的LVRT有一定的可行性。     

双馈异步风力发电交直交系统网侧变换器电压定向控制策略研究

为研究双馈异步风电机组并网高性能控制,系统研究了双馈式异步风力发电机交直交电压定向控制,通过双PWM变换器对风力发电机转子进行励磁控制。依据电压定向控制原理,在d-q两相旋转坐标系下建立了网侧并网系统数学模型,并在Matlab/Simulink环境下搭建了系统仿真模型,仿真结果表明了电压定向控制策略的有效性。     

基于永磁同步风力发电系统的自抗扰控制

以额定风速以下风能的最大捕获为目标,针对基于永磁同步风力发电系统反馈线性化模型设计了一种自抗扰控制器。所设计的自抗扰转速控制器包括扩张状态观测器和非线性状态反馈控制律,前者将扰动作为扩展状态,后者将估计转速与给定转速之差通过非线性函数变换推导出控制律,并在Matlab/Simulink下搭建仿真模型。仿真结果表明,风速在额定风速以下时,自抗扰控制方法能有效实现风力发电机组的最大风能捕获。     

风力发电机组扭转振动分析

针对风力发电机组的扭转振动,建立了非均质变截面风力发电机组模型,采用微分求积法计算了风力发电机组扭转振动的固有频率,引入切变模量变化系数和截面变化系数,求解了切变模量变化系数和截面变化系数对风力发电机组扭转振动固有频率的影响。结果表明微分求积法求解精度较高,计算量小,易于在计算机上实现。风力发电机组塔筒转动惯量与机舱和风轮转动惯量比值一定时,风力发电机组扭转固有频率随切变模量变化系数和截面变化系数的增大均减少,且当该比值较小时,切变模量变化系数和截面变化系数对风力发电机组的扭转固有频率影响均很小。结果对风力发电机组的设计具有一定指导意义,能够有效的减少风力发电机组由于振动引起的附加应力,从而保证风力发电机组的安全运行。     

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。     

直驱永磁同步风电机组在不同电网故障下的动态响应仿真分析

以单台2 MW直驱永磁同步风力发电机(direct-driven permanent magnet synchronous wind power generator,D-PMSG)为研究对象,分别建立了风机、永磁同步电机、变流器等环节的数学模型。参考我国发布的风电场低电压穿越(low-voltage ride through,LVRT)标准,基于Matlab/Simulink建立整个系统仿真模型。对三种电压跌落故障情况下的风力发电机组动态响应特性进行仿真,对比分析不同故障下各个变量不同的变化情况;并对其相应的控制策略进行了探讨,为更进一步研究低电压穿越标准下的控制策略提供了依据。     

液压型风力发电机组转矩波动抑制研究

以液压型风力发电机组为研究对象,针对机组高质量电能问题展开研究.建立了机组液压传动系统数学模型,推导了液压系统输出转矩对变量马达摆角的传递函数.以数学模型为基础,提出了机组转矩波动抑制方法,通过系统压力反馈、风力机转速反馈和机组输出转矩反馈对变量马达摆角进行修正补偿,并对其控制律进行推导分析.以30kV·A液压型风力发电机组模拟实验台为基础,针对所提出的转矩波动抑制方法进行仿真和实验研究.仿真和实验结果表明:液压型风力发电机组转矩波动抑制方法具有良好的控制效果,基本实现了对机组输出转矩的柔性控制,为液压型风力发电机组输出高质量电能提供了一定的理论和实验基础.     

风电场运行特性仿真分析

以双馈异步风力发电机组为研究对象,根据其数学模型,建立了反映双馈异步风力发电机机电特性的仿真模型;根据空气动力学原理,建立了风力机及风速仿真模型.在MATLAB/Simulink软件平台上,搭建一个实际的双馈异步风力发电机并网风电场的系统仿真模型.仿真分析了在风速扰动、电网短路故障作用下风电场的运行特性.仿真结果表明:双馈风力发电机组可以很好地对风速波动做出跟踪响应且无明显振荡;在电网短路情况下,双馈型异步风力发电机组具有一定的低电压穿越性能;相比有载调压方式,风电场采用静止无功补偿模式具有明显的优越性.     

风力发电机组暂态模型和稳定性分析方法评价

在分析并网笼型异步发电机暂态稳定性机理的基础上,分别建立了考虑定子电磁暂态的详细模型和忽略定子电磁暂态的简化模型,以及1个和2个等效质量块的风力机轴系模型。针对上述4种不同组合的风力发电机组模型,利用Matlab/Simulink对定子3相短路故障情况下的机组暂态行为进行了仿真比较。在此基础上,利用一种计算异步发电机临界故障切除转速的传统直接法对临界切除时间进行了估算,并与时域仿真法进行了比较分析。结果表明,风力机轴系不同质量块模型对机组暂态稳定性分析的结果影响很大,采用临界切除转速的传统直接法难于正确估算临界切除时间。     

海浪作用下的风力发电机组总体性能仿真

为研究海上风力发电机组在复杂多变且环境恶劣影响下整机的工作性能,使用仿真技术进行模拟分析.采用GDW动态入流理论进行风力机气动载荷计算分析,Airy线性波理论进行波浪载荷计算分析,建立风力机传动系统的MATLAB/simulink数学模型及ADAMS多柔体动力学模型,并将MATLAB/simulink控制系统模型同ADAMS进行风力机系统总体性能的联合仿真.对某厂家5 MW海上风力发电机的仿真数据同Bladed软件结果比较表明,该联合仿真方法可以较好地模拟风力机的总体性能.