基于风速模型参数的风电机组最大输出功率分析优化

在明确风电场风速分布与风力机特性的基础上,针对威布尔分布中的形状参数和尺度因子对风电系统年平均风能含量(AEO)影响的问题,以甘肃酒泉某变速恒频风电机组为例,分别应用粒子群和杂交粒子群对风机年平均风能含量最大输出功率进行了求取。仿真结果表明,风速分布中尺度因子对年平均风能含量的影响更明显,当尺度因子和形状参数达到合适的匹配时风电系统可以达到最大功率,这在风能的合理利用中有较强的应用价值。     

基于最佳功率给定的最大风能追踪控制策略

采用双馈异步发电机(DFIG)的交流励磁发电技术不但能在变速情况下实现恒频发电,更能通过对DFIG输出有功、无功功率的解耦控制,实现最大风能的追踪.为能在不检测风速的条件下实现最大风能的捕获,提出了基于参考功率优化计算模型的最大风能追踪控制策略,其本质是通过控制DFIG的输出有功功率来间接控制风电机组转速以追踪风力机最佳功率曲线.在此基础上,建立了基于矢量变换控制技术的完整的变速恒频(VSCF)风力发电控制系统.仿真和实验结果验证了该最大风能追踪控制策略的可行性、有功与无功解耦控制的有效性及工程应用的现实性.     

一种新型结构变速恒频风力发电机组系统及其控制策略

在变速恒频理论的基础上,将行星齿轮应用于风力发电系统中,提出一种双转子变速恒频风力发电(DRPMSG)系统。在变速条件下,通过机电耦合方式实现并网控制,额定风速下采用基于转速反馈最佳功率给定的最大风能跟踪控制,额定风速以上将转矩与变桨距操作结合实现恒功率控制,在Simulink下对两台同步电机组成的系统进行仿真研究并给出实验结论,验证额定风速下变速恒频控制以及并网控制策略的有效性,相比传统直驱PMSG方式,该系统在降低了电机与变流器容量的同时,也拓宽了调速范围。     

基于最佳功率给定的最大风能追踪控制策略

采用双馈异步发电机（DFIG）的交流励磁发电技术不但能在变速情况下实现恒频发电,更能通过对DFIG输出有功、无功功率的解耦控制,实现最大风能的追踪。为能在不检测风速的条件下实现最大风能的捕获,提出了基于参考功率优化计算模型的最大风能追踪控制策略,其本质是通过控制DFIG的输出有功功率来间接控制风电机组转速以追踪风力机最佳功率曲线。在此基础上,建立了基于矢量变换控制技术的完整的变速恒频（VSCF）风力发电控制系统。仿真和实验结果验证了该最大风能追踪控制策略的可行性、有功与无功解耦控制的有效性及工程应用的现实性。     

基于EMTP-RV双馈风力发电系统建模与运行控制仿真研究

针对变速恒频双馈异步风力发电系统,以仿真软件EMTP-RV为平台,建立了包括风速,风力机及传动装置和变频器的数学模型.针对最大风能跟踪、有功功率和无功功率的解耦控制以及发电机的变速恒频输出的目标,推导了基于定子磁链定向矢量控制技术的转子侧变频器控制策略和基于定子电压定向矢量控制技术的网侧变频器控制策略.建立变速恒频双馈异步风力发电系统的仿真模型,并依据变速风电机组控制目标的要求对所建模型进行了验证,结果表明所建模型的准确性和控制系统的有效性.该模型的建立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.     

基于EMTP-RV双馈风力发电系统建模与运行控制仿真研究

针对变速恒频双馈异步风力发电系统,以仿真软件EMTP-RV为平台,建立了包括风速,风力机及传动装置和变频器的数学模型。针对最大风能跟踪、有功功率和无功功率的解耦控制以及发电机的变速恒频输出的目标,推导了基于定子磁链定向矢量控制技术的转子侧变频器控制策略和基于定子电压定向矢量控制技术的网侧变频器控制策略。建立变速恒频双馈异步风力发电系统的仿真模型,并依据变速风电机组控制目标的要求对所建模型进行了验证,结果表明所建模型的准确性和控制系统的有效性。该模型的建立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。     

变速永磁同步水轮发电机年发电量最优设计

变速恒频水力发电技术有利于改善传统恒速发电存在的综合效率低、运行条件恶劣、枯水期水资源浪费的不理想情况,对节能与机组健康运行意义重大.文中针对全功率变流器变速发电系统永磁同步电机进行优化设计,不同于经典设计方法仅优化电机额定工况运行效率.首先预分析了拟设计电机的运行工况,并建立了多个水文季节下永磁电机的效率模型.其次,求解多效率目标函数的最优解以提高发电机年发电量,进一步利用田口法结合有限元分析局部优化了永磁电机电磁性能,基于以上分步优化方法得到了电机整体结构参数.最后,130 kW全功率变流机组的实测数据验证了变速恒频发电系统的可靠性与高效性.     

区域风能规划中的风资源参数及等效风速序列求解方法

在面积较广阔、建有多个风速观测站的区域风能规划中,缺乏能够描述区域等效风资源状况的风速数据以及相应的求解方法。针对区域等效风速序列及风速分布特性参数难于求解的问题,调查总结了常用风能规划模型中用于描述风速变化特性及风资源分布的重要参数,分析了参数选择对风能规划的影响,提出基于多维自回归模型的区域等效参数及区域等效风速序列求解方法,给出一种仅利用月平均风速合成风速数据的方法。以可再生电力混合优化模型为计算平台,以建有多个风速观测站的某区域为算例,参数求解方法及合成风速方法的合理性进行了验证分析。结果表明,2种方法都能够求得合理的区域等效风速数据;利用月平均风速合成风速数据的方法,能够合成具有一定可参考性的、适用于区域风能规划的风速数据。     

考虑输变设备的分频风力发电系统最优控制

对以分频发输电技术为基础的变速变频(VSVF)运行的分频风力发电系统,在考虑分频输电线路和升压变压器的基础上,对其基于矢量控制技术的无风速测量最优功率输出的控制策略进行了研究.在PSCAD中建立分频风力发电系统各部分的动态模型,对分频风力发电系统的风能利用系数、风电机组输出功率和线路的损耗进行仿真分析,并与常规恒速恒频(CSCF)风电场进行比较,结果表明该控制策略可以在自然风速波动的情况下,实现无风速测量下的最优风能捕获、最优功率输出和减小输电线路功率损耗.     

含变速恒频风电机组并网后的配电网无功优化

目前对广泛采用的变速恒频风电机组并网后的配电网无功优化问题还少见有研究。分析了变速恒频风电机组有功功率特性,建立了含变速恒频风电机组的配电网无功优化模型,并分析了风速变化对风电机组输出有功功率的影响。采用二进制粒子群优化算法对配电网中有载调压变压器和并联电容器组等无功控制变量进行优化,通过算例分析验证了该方法的有效性。     

并网型双馈风电机组动态稳定性仿真

介绍了变速恒频双馈风电机组的基本结构，建立了双馈风电机组在d-q坐标系下的动态数学模型。应用Matlab/Simulink搭建了系统仿真模块，并对并网型双馈风电机组的动态稳定性做了仿真试验研究，结果表明：在风电系统中利用变速技术后可以提高风能的利用率，改善电力系统稳定性；变速双馈风电机组具有低电压穿越功能。     

变速恒频风力发电系统及其控制技术研究

为了最大限度地利用风能,风力发电系统应采用变速恒频控制策略。分析了鼠笼异步发电系统、双馈发电系统、无刷双馈发电等变速恒频风力发电系统的原理、性能及特点,通过对比各种风力发电机和各种控制方法的优缺点,对未来风力发电机和风力发电控制技术的发展趋势做了展望: 风力发电机大型化;采用变桨距和变速恒频技术;风力发电机采用直接驱动;采用智能化控制等。     

变速恒频风电机组运行控制

在PSCAD/EMTDC下建立了双馈型感应变速风电机组动态模型,基于该模型提出一种风电机组功率控制策略,并分析了机组约束条件对控制策略的影响。该策略实现了无风速测量下的最大风能追踪,并可以对风机捕获的功率进行控制,使风电机组在风力限制范围内承担系统功率调节任务。对一台2 MW双馈型感应变速风电机组进行了仿真,仿真结果表明控制方案在风速波动条件下能够准确、有效地对风电机组最大风能追踪,并能对有功、无功功率按计划进行独立调节。     

基于发电机运行优化的变速恒频风电控制策略

以变速恒频风力发电机组矢量控制系统d-q轴旋转坐标系为基础,分析了风力发电运行原理。提出了在定子有功参考功率捕获最大风能的同时,要求定子无功参考功率的确定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。     

变速恒频双馈风力发电系统最大风能追踪控制

分析了风力机的功率特性以及双馈感应电机的运行特性,探讨了最大风能追踪的控制策略,在定子磁链定向矢量控制策略下,基于S函数建立了双馈风力发电系统的仿真模型,并在两次阶跃风速下对所建模型的运行特性进行了仿真研究。仿真结果表明系统实现了最大风能追踪以及变速恒频运行,同时验证了所建模型以及控制策略的正确性。     

风力发电最大风能追踪综述

基于风能的充分利用,从分析风力机运行特性出发,针对变速恒频风力发电系统的特点,综述了捕获最大风能的方法,如叶尖速比控制、功率信号反馈、爬山搜索法、最大功率小信号扰动法、三点比较法。考虑到实际应用中风速变化及测量困难,为避免直接检测风速,提出一种新的最大风能追踪方法。详细讨论了已有方法的优劣。分析与研究表明,新的最大风能追踪方法简单、实用、可行。     

兆瓦级风力发电机组电控系统设计

对变速恒频风力发电系统的运行状态进行了研究,分析了系统从启动到停止过程中,各个工作状态下的控制要求和控制方法。根据电控系统的控制要求,对系统的输入输出信号和控制单元进行了分析。在此基础上确定了控制系统的硬件配置,并基于模块化的编程思想,设计了控制程序,最后就系统安全运行及可靠性问题作了详细的讨论。     

基于PSCAD/EMTDC的双馈式风力发电机建模与仿真分析

在交流励磁双馈发电机的数学模型基础上,详细分析了交流励磁双馈发电系统在PSCAD/EMTDC软件环境下的建模方法,包括风力机模型、网侧换流器模型、机侧换流器模型及其控制系统模型.搭建了双馈式变速恒频风力发电系统的电磁暂态模型,并对双馈风力发电机组整体模型进行了联调仿真分析,实现了最大风能捕获,有功功率和无功功率的解耦控制以及变速恒频运行的控制目标.     

基于RBF神经网络整定PID的 风力发电变桨距控制

为了改善变速恒频风力发电系统在恒功率输出运行区域内的动态性能,在分析系统变桨距控制研究现状的基础上,基于RBF神经网络(RBFNN)整定PID控制理论设计风力发电系统变桨距控制器,建立了风力机及变桨距机构模型,以发电机转速测量值与额定转速相比后误差为输入设计控制器。在随机风作用下对设计的RBFNN整定PID控制器进行仿真,结果表明基于RBFNN整定PID控制理论的变桨距控制器具有良好的动态性能及对风速扰动的鲁捧性,能够有效改善风力发电系统变桨距控制效果     

直驱式VSCF风电系统直流侧Crowbar电路的仿真分析

为提高直驱式变速恒频风电系统的故障穿越能力,采用直流侧过压保护（crowbar）电路,使电网电压跌落时风力机能够保持正常运行,故障消除后系统快速恢复至额定输出。基于对几种常用直流侧crowbar方案的分析比较,选择卸荷负载作为crowbar电路,对网侧变换器和卸荷负载的控制原理及其配合进行了详细说明,对采用和不采用crowbar电路时变换器的跌落特性进行了仿真分析和对比。仿真结果显示采用卸荷负载控制简单,容易实现与网侧变换器的配合,可有效增强直驱式风电系统的低电压穿越能力。