交流励磁变速恒频风电系统运行研究

随着风电机组单机容量的不断增大，采用变桨距风力机实现最大风能捕获和利用的变速恒频发电已成为当前风电技术的研究热点。文中从理论到实践全面讨论了双馈发电机交流励磁变速恒频的发电原理、对交流励磁变频器的要求，以及为追踪最大风能捕获、实现发电机有功、无功功率独立调节和变速恒频下空载并网控制的定子磁场定向矢量控制策略。实验风电机组的空载、并网、同步速上、下的发电运行全面验证了所提出的交流励磁变速恒频关键风电技术的正确性，为大型风力机组的工程实现奠定了一定的理论及技术基础。     

变速恒频风力发电系统最大风能追踪控制

根据风力机的特性,探讨了追踪、捕获最大风能的方法；在分析双馈型异步发电机数学模型和磁场定向矢量变换控制的基础上，提出了变速恒频风力发电机的有功、无功功率解耦控制策略，详细的仿真研究验证了控制策略的正确性和可行性。     

变速恒频双馈风电机组频率控制策略

传统的变速双馈风电机组解耦控制策略对于系统频率支撑作用微乎其微。文中在分析变速双馈风电机组参与系统频率控制特性的基础上,在传统变速双馈风电机组解耦控制中附加风电机组频率控制单元。控制系统包含频率控制、转速延时恢复、转速保护系统和与常规机组配合等4个功能模块。仿真结果表明,该控制策略不仅对暂态频率偏差具有快速的响应能力,而且能够使转子转速以更快的速度恢复到最佳运行状态,证明了基于变速双馈机组的风电场能够在一定程度上参与系统的频率控制。     

基于双馈电机的变速恒频风电系统仿真研究

介绍了基于双馈电机的风电系统变速恒频运行原理,建立了定子磁链定向矢量控制数学模型。在此基础上,Matlab／Simulink为工具,搭建了系统仿真模型,实现了发电机输出有功和无功功率的解耦控制。仿真结果证明了理论分析的正确性,对今后的实验研究有一定的理论指导意义。     

变速恒频双馈电机风电场电压控制策略

提出了一种基于变速恒频双馈电机的风电场电压控制策略,该策略以风电场出口升压变压器高压侧电压为控制目标。介绍了该控制策略的总体结构,阐述了风电场高压侧电压控制的原理,并考虑风电场无功功率极限,研究了无功功率控制、分配和故障情况下紧急电压控制方案。针对风速扰动和电压骤降2种情况进行了仿真。仿真结果表明,所提出的控制方案与功率因数控制和传统的电压控制策略相比可以明显地提升风电场电压水平,且无需高压侧信号、经济有效。     

春厂坝抽水蓄能电站应用全功率变速恒频可逆式机组的可行性分析

随着我国抽水蓄能的中长期发展规划,为实现碳达峰、碳中和目标,构建以新能源为主体的新型电力系统的迫切要求,是保障电力系统安全稳定运行的重要支撑,是可再生能源大规模发展的重要保障。当前,正处于能源绿色低碳转型发展的关键时期,风、光等新能源大规模高比例发展,新型电力系统对调节电源的需求更加迫切,抽水蓄能是当前技术最成熟、经济性最优、最具大规模开发条件的电力系统绿色低碳清洁灵活调节电源,既能平抑风电、太阳能发电波动性,又与核电、火电等配合效果较好。在能源绿色低碳转型的新形势下,抽水蓄能全功率变速恒频可逆式机组加快发展应用势在必行。     

响水风电场风力发电机组变速恒频风力发电技术

介绍响水风电场FD77-1.5MW风力发电机组的变速恒频风力发电技术、交流励磁双馈发电机的工作原理、变速恒频风力发电系统的运行区域以及交流励磁双馈发电机的矢量控制技术。     

数字式调速器在春厂坝变速恒频抽蓄电站的应用

在国家重点研发计划春厂坝全功率变速恒频抽水蓄能机组投运之前,我国一直没有可变速机组使用的调速器。本文主要介绍了春厂坝变速恒频抽蓄机组使用的北京中水科YCVT30000-16数字式调速器的组成、特点、运行方式。     

双馈异步发电机在变速恒频风力发电系统中的应用

现代兆瓦级以上的大型并网型风力发电机组,多采用风力机叶片浆距可以调节的双馈异步发电机及变速恒频运行的方式。这种运行方式可以实现优化风力发电机组内部的机械负载及优化电力系统的电网质量;双馈异步发电机的变速恒频运行是建立在发电机交流励磁变速恒频发电技术基础上的。在变速恒频风力发电系统中,由于风能的不稳定性和捕获最大风能的要求,要求转子交流励磁电源不仅要有良好的变频输入、输出特性,而且要有能量双向流动的能力。     

变速恒频发电机系统在长距离压力管道水电站上的应用

长距离压力管道水的压力随着引水流量的变化而变幅较大,长距离管道上水电站的所选机组只有在设计流量和设计附近时,才可以高效运行.而实际运行中,往往长距离引水管道引水流量变化区间较大,造成水头变幅区间更大,在设计长距离管道水电站时,水机设计流量难以确定,水机选型较难.一般水轮机选型的基本条件为水头变幅较小或者流量变幅不大,但...     

1.2MW变速恒频直接驱动型风力发电机组技术

现代风力发电机组技术的大规模应用是从失速型风力机技术成熟与完善开始的.20世纪70年代末,由丹麦发展起来的三叶片、上风向、定桨矩失速调节的风力机机型从众多类型的风力机中脱颖而出,逐步发展为主导机型.但随着风力机单机容量的不断增大,变速恒频变桨矩形风力机逐渐占据了主导地位.……     

电网短路时交流励磁风电机组网侧变换器控制策略

电网短路故障时交流励磁用双脉宽调制（PWM）变换器应提供足够的励磁电压实现交流励磁发电机的不间断运行，要求双PWM变换器直流链电压在故障时波动较小。分析并提出一种电网短路故障时交流励磁风电机组电网侧变换器的控制策略，该方案在电压跌落时仅利用电流内环控制电网侧变换器，并于电压正常时采用带前馈的双闭环电压控制策略控制电网侧变换器。通过仿真验证了所提出的方案在电网短路故障发生和切除时稳定控制直流链电压的有效性，为故障过程发电机不脱网励磁控制奠定了基础，同时该方案也能有效保护直流侧电容及提高系统的稳定性。     

电网故障时永磁直驱风电机组的低电压穿越控制策略

为提高永磁直驱风电机组所并电网的运行稳定性,研究电网故障下永磁直驱风电机组的运行特性以及提高其低电压穿越运行能力,文中提出一种适用于采用双脉宽调制变换器并网的永磁直驱风电机组的低电压穿越运行控制方案。通过在电网故障时限制发电机的电磁功率来限制输入至直流侧电容和电网侧变换器的功率,通过在电网故障时采用考虑发电机功率信息的网侧变换器电流闭环控制来实现直流链电压稳定控制,从而有效实现发电系统的低电压穿越运行。系统仿真结果表明,所提出的控制方案无需增加硬件保护装置,在电网对称及非对称故障下均可有效实现永磁直驱风电机组的低电压穿越运行。     

永磁直驱风电机组的双PWM变换器协调控制策略

永磁直驱风力发电系统中可采用全功率双脉宽调制（PWM）变换器作为永磁同步发电机（PMSG）的并网电路，当风速变化时，双PWM变换器的直流链电压会随着PMSG输出功率的改变而出现大幅度波动，这将不利于变换器功率器件的安全运行及整个发电系统的稳定运行。结合永磁直驱同步风力发电系统的运行特点，提出一种适用于永磁直驱风电机组的双PWM变换器协调控制策略。系统仿真和实验结果验证了所提出的控制策略的正确性，该方案可显著提高风速变化时双PWM变换器的直流链电压的稳定性，有助于提高发电系统的安全稳定运行能力。     

风力发电机的最优控制

在对定速风力发电机建模的基础上,针对大型风力发电机功率控制中相互矛盾的要求,结合PI控制器,采用了线性二次最优控制,对仿真与传统的PI控制进行了对比,仿真结果表明:运用此控制器,控制效果要好于单独的PI控制器。同时,对桨矩角采用不同的权重时,输出功率、发电机转速、输出转矩都将发生变化。     

适用于独立变桨控制方式的风机气动模型和风模型的研究

建立了一种新的基于叶素理论的适用于独立变桨方式的风机气动模型,并与传统基于风能利用系数经验公式的风机气动模型进行了比较分析.同时基于风剪塔影理论建立了风模型,同新气动模型联合仿真,通过新气动模型的输出仿真结果验证了风剪塔影造成单只叶片的拍击力1P波动,3只叶片合成主轴气动转矩的3P波动.最后通过独立设定桨距角,联合对风模型与新气动模型仿真,验证了新模型对于独立变桨方式的适用性.     

基于分层原则的风电场无功控制策略

针对由具有动态无功调节能力的变速恒频风电机组（包括变速恒频双馈异步风电机组和直驱永磁同步风电机组）组成的风电场,提出了一种新的电压无功分层控制策略。该策略由风电场局部区域某节点电压与参考值的偏差得到整个风电场的无功功率需求,并按等功率因数算法分配给各台风电机组,作为其无功功率控制目标参考值。参考值的实时整定过程考虑了风电场无功功率输出约束和功率因数约束。算例表明,所提出的策略既可抑制由周边负荷变化引起的控制点母线电压波动,又可抵御由局部电网故障造成的控制点电压跌落,具有维持风电场接入局部区域电网电压稳定的作用。     

变速变频风力发电系统最优风能捕获运行方式

在分析异步风力发电系统模型的基础上,结合分频输电技术,提出了一种新型的异步风力发电系统运行方式———变速变频（VSVF）方式。对在该运行方式下通过以转子磁链定向的矢量控制技术来提高风电系统风能利用系数、捕获最优风能的控制方法进行了研究,并考虑和分析了尾流效应对风电系统风能利用系数的影响。在PSCAD/EMTDC中对异步风力发电系统在VSVF和常规恒速恒频（CSCF）2种方式下进行了建模、计算和对比分析。最后通过算例仿真进行了验证,结果表明采用新型运行方式可以有效提高异步风力发电系统的风能捕获能力。