含不同机组风电场低电压穿越能力仿真研究

在PSCAD/EMTDC仿真环境下建立双馈风力发电场及恒速恒频风力发电场交流并网仿真模型,通过交流系统三相短路故障仿真,研究对比2种不同风力发电机组的低电压穿越能力。仿真得出恒速恒频风力发电机组避免飞车的极限切除时间,故障持续时间小于极限切除时间便可维持恒速恒频风力发电机组的稳定不脱网运行。通过在不同点设置短路故障对比得出,故障点距离风电场电气距离越远,风电场低电压穿越能力越强。     

分析风电机组低电压穿越能力影响因素

随着我国发展理念的转变,我国的电力部门在电力生产的过程中加强了对于风电资源的开展以及利用。随着风力发电规模的进一步扩大,如何实现风力发电并网稳定性的提升,成为电力部门亟待解决的问题。本文基于此,分析探讨了风电机组低电压穿越能力影响因素。     

基于PSCAD的双馈感应式风力发电系统低压穿越能力仿真研究

在电网故障条件下,风电并网导则要求风电发电机具备低压穿越能力。为了保护发电机及其变流器,DFIG需要采用Crowbar保护电路为转子过电流提供旁路通道,同时抑制直流母线过电压。本文在PSCAD平台下搭建了2MW双馈感应式风力发电系统,并对有无Crowbar电路的DFIG在三相短路条件下进行了仿真。结果表明：具备Crowbar电路的DFIG有较好的暂态特性,并且具各较强的低电压穿越能力。     

灰狼算法在风电水电协同运行中的应用

风电随机波动给电网的功率平衡带来了困难,因此出现了弃风问题。为了减少风电功率波动对电力系统功率平衡的影响,可以实行风电水电协同运行。充分利用水电的调节能力和风电的能量,用水电厂来平抑风电场输出功率的波动,通过控制水电机组实现风电水电协同运行,使风水协同系统按照计划输出功率。为了实现风电水电协同运行和提高风水协同输出的平稳性,采用灰狼算法优化水轮机PID控制,使水电可以稳定地跟踪风电的变化,使风电与水电出力按照计划输出。仿真结果验证了控制方法的有效性。     

基于神经网络的风力机动力学分析

由于单独使用一种分析方法不能考虑到风轮结构和气动载荷的耦合关系,分析出的结果准确性将受到影响。针对这一问题,本文将联合仿真技术引入风电机组结构动力学分析中。该分析方法考虑到了风电机组结构的气弹性问题,即将用Matlab计算的气动力和用ADAMS计算的结构变形相互耦合。仿真情况更接近于实际风电机组的工作情况,计算精度较好。将该联合仿真技术对某600千瓦风力发电机进行了结构动力学分析。分析表明,该方法能较好的模拟风力发电机组的结构动力学特性。但是由于仿真模型计算精度较高,考虑的自由度较多,计算耗时较长。针对仿真分析方法的这一局限性,本文在应用联合仿真技术计算出一系列样本工况后,采用人工神经网络方法对风电机组结构动力学性能进行分析预测。分析表明,采用仿真分析与人工神经网络相结合的方法对风力发电机组结构动力学进行分析和预测,可以减少动力学分析的时间,保证预测精度,弥补单独使用仿真分析方法的局限性。     

基于二次参数化技术的风电机组序列化建模

针对常规建模方法在庞大复杂风电机组应用上的不足,在建立单台风电机组全参数化模型的基础上,以风电机组序列整体为研究对象,根据同序列不同功率机组之间各零部件设计参数变化规律,研究应用二次参数化技术和参数序列化方法实现了高效的风电机组模型建立与管理;并结合三维模型参数驱动技术,研发了风电机组序列建模系统,可有效减少建模和造型工作量、降低设计失误率、提高设计效率,验证了该建模方法的正确性与合理性。     

虚拟式风电机组功率特性测试仪的研发

为了实现对风电机组功率特性的测试,依据IEC标准对风电机组的功率特性测试的方法、原理进行了研究,提出了风电机组功率特性的现场测试方法,并且结合现代虚拟仪器技术设计并开发出实用的风电机组功率特性测试分析仪,该仪器是在VMIDS系统基础上成功研制出来的,在成功完成对风电机组各参数提取的同时,能分析出风电机组的各项特性.     

风电机组有功功率集散优化控制系统研究

研究了一种风电机组有功功率集散优化控制策略,并基于此提出一套风电机组有功功率集散优化控制系统开发方案,该系统架设于风电场自动发电控制（automatic generation control,AGC）系统以及风电机组机群能量管理系统（energy management system,EMS）之间,不改变AGC系统与EMS的原有架构,并且可综合考虑风机机群上网电价差异、设备稳定性、发电能力及寿命等因素,以利用上网电价较高、稳定性较好的发电设备为目的,从而实现风电机组有功功率的集散优化控制。     

电压型PWM整流器的双闭环矢量控制策略研究

为了提高功率因数,抑制谐波污染,PWM整流技术在交流调速领域的应用越来越广泛。本文分析并建立了三相电压型PWM整流器的数学模型,研究了基于电压前馈、电流解耦的双闭环控制策略,并结合简化的空间矢量调制(SVPWM)算法,实现对整流器的控制。仿真结果证明了该方法的可行性,控制系统具有良好的动、静态响应能力,直流母线电压稳定,实现了单位功率因数的能量双向传输。     

时变工况的风电机组齿轮箱无转速计阶次跟踪方法研究

针对时变工况风电机组齿轮箱振动信号受噪声干扰和频率模糊问题,通过研究无转速下风电机组齿轮箱振动信号与转频波动规律间的联系,提出了基于VMD-SET时变工况的风电机组齿轮箱无转速计阶次跟踪方法。该方法利用变分模态分解（VMD）滤波,利用同步提取变换（SET）对齿轮箱振动信号时频分析,分别从轴承故障时域振动信号中初步提取故障特征频率趋势,从正常齿轮啮合调制时域振动信号中提取啮合频率时频脊线,进一步利用精细化时频脊线交叉解耦优化瞬时频率提取效果,再用提取的转速曲线对轴承故障振动信号进行阶次跟踪,从角域阶次谱中得到故障特征阶次的单根谱线。通过仿真及实验验证了所提方法的优越性和有效性。     

单相混合谐波源参量分析及算法研究

为研究配电网中非线性单相负载混合谐波源的特性,提出单相混合谐波源重要参量的分析方法及计算方法。通过分析单相混合谐波源的电压电流特征,给出包含谐波、间谐波、次谐波成分的混合谐波源电压电流瞬时值、有效值的分解方法和计算方法。依据基础公式推导,提出电压电流总谐波失真的计算方法,提出混合谐波源瞬时功率、有功功率的分解方法和计算方法,得出总有功功率测量理论误差与时间的关系。利用该文提出的系列算法,对配电网中某一非线性负载谐波源测试数据进行仿真分析,结果表明:该系列算法能有效计算电压、电流总谐波失真偏差,能准确表征总有功功率测量理论误差与时间的关系,测量时间越大,由间谐波引起的误差越不显著。     

风能发电系统谐波检测智能方法研究

大量的非线性和冲击性负载的涌现使谐波与无功电流对公共电网的污染日益严重,本文论述了风电并网电网中谐波滤除系统的结构,阐述了谐波的检测与分析,提出了一种基于神经网络的谐波检测方法,理论分析和仿真结果证实了该方法的可行性。     

兆瓦级风电齿轮箱传动系统瞬态动力学响应等效缩减方法EI北大核心CSCD

随着风电齿轮箱朝10 MW及以上超大功率发展,其全尺寸测试受到试验台架功率限制的问题愈发明显。该研究提出了兆瓦级风电齿轮箱传动系统瞬态动力学响应等效缩减方法,以某型5 MW风电齿轮箱为研究对象,建立了风电齿轮箱传动系统变速动力学模型,并基于量纲理论推导了适用变速工况的风电齿轮箱传动系统等效缩减动力学相似关系,对比分析了原型与缩减后的风电齿轮箱传动系统固有特性与振动响应。研究结果表明,缩减后的风电齿轮箱传动系统固有频率、模态振型与原型满足相似关系,并且缩减后的风电齿轮箱传动系统稳态响应、瞬态响应均与原型满足相似关系,最大误差小于3%。该方法可以为风电齿轮箱等效缩减设计提供一定的参考依据。     

基于FAST的大型风力发电机功率优化研究

风机受自身机械结构的承受能力与电气负载极限的影响,需在其相应的工作状态限制其转速与功率。因此风电机组的控制主要分为额定风速以下的转速控制和额定风速以上的功率控制。本文主要针对额定风速以上对风机进行恒功率控制的研究。利用FAST软件建立风机的整机模型,并在Simulink中设计了一种基于功率反馈的PID变桨控制器,考虑到PID参数的选取对控制器的性能影响较大,而人工参数整定不一定能得到最佳参数,针对这一问题,采用粒子群算法(PSO)进行参数寻优,以此来优化功率曲线,仿真结果验证了其有效性。     

谐波电能计量方法的研究

本文提出了采用STFT变换和小波变换相结合的方法对各次谐波进行分离提取,通过STFT变换有效地减少了非同步采样带来的频谱泄露,利用小波变换提高了对动态谐波信号的检测能力。根据重构谐波的波形和参数,结合谐波功率计算公式来实现谐波电能的准确计量,Matlab仿真结果验证了该方法的可行性和准确性。     

谐波电能计量方法的研究

本文提出了采用STFT变换和小波变换相结合的方法对各次谐波进行分离提取,通过STFT变换有效地减少了非同步采样带来的频谱泄露,利用小波变换提高了对动态谐波信号的检测能力。根据重构谐波的波形和参数,结合谐波功率计算公式来实现谐波电能的准确计量,Matlab仿真结果验证了该方法的可行性和准确性。     

基于双馈感应风力发电机组的VSC控制策略研究

在双馈感应风力发电机纽中的变流器通常栗用3XPWM型变流器,该变流器足由网侧变流器、转子侧变流器和中间直流环节构成,网侧变流器是通过定子电压外环、电流内环双闭环控制实现交流侧输入单位功率因数控制和保持中间囊流环节电压的稳定,转子侧变流器是通过转速外环和电流内环控制实现有功和无功功率的解耦。简介绍双馈感应风力发电机组中变流器的作用和表达式,基于控制系统的理论基础,通过Hypersim和Matlab／simulink等实时仿真软件建立控制系统的数字模型,并在1．5MW的双馈感应风力发电机组模型上进行有功、无功功率的独立控制的仿真研究。在仿真结果中表明该控制系统的正确性,使得整个风电系统拥有良好的动态特性,并能有效的跟踪风速变化,满足变速恒频的求。     

电气化铁路的谐波电能计量技术研究

分析了电气化铁路对电力系统电压电流信号测量和电能计量的影响,建立了针对电气化铁路电能计量的基于离散傅里叶变换的非正弦信号电能计量算法,给出了算法模型、实现机理和依据谐波有功功率判据谐波潮流的方法,利用MATLAB对电气化铁路的谐波电能计量方法进行了仿真实验,在此基础上研制的三相多功能谐波电能表的有功电能计量准确度达到0.2 S,谐波测量准确度满足我国A类谐波测量仪器的要求,符合我国现行电网运行需要.     

电网谐波条件下光伏空调系统控制策略研究

电网电压中通常含有一定分量的谐波,会导致网侧电流出现谐波分量而发生畸变,网侧电压谐波分量和电流的正序分量相互作用还将使网侧变换器输出的有功功率、无功功率产生6倍频波动。为提高光伏空调系统中网侧变换器的运行性能,在电网电压畸变条件下建立网侧变换器正负序分量数学模型,利用以5次和7次谐波电流分量为零的控制方法,实现维持直流母线电压恒定、消除网侧变换器5次和7次谐波电流的控制目标。并基于光伏空调系统仿真平台进行验证,结果及分析表明此控制策略能够有效改善光伏空调系统的网侧电流谐波及系统控制性能。     

双馈变速抽蓄机组参与平抑风电功率波动研究

由于风电功率存在间歇性、波动性,大规模风电并网给电网安全稳定运行带来了挑战。为此,提出了基于双馈变速抽蓄机组的风电功率波动平抑控制策略。首先,基于DIgSILENT/PowerFactory软件,建立了双馈变速抽蓄机组发电、抽水状态下的仿真模型,验证其快速功率控制能力。其次,基于低通滤波原理,结合风电预测功率,建立双馈变速抽蓄机组在发电、抽水2种工况下参与平抑风电功率波动的控制模型。最后,通过仿真算例进行验证,结果表明：双馈变速抽蓄机组具有快速功率响应特性;在发电和抽水2种工况下,均可有效平抑风电功率波动,减小常规机组调节压力,改善地区电网稳定性。