电压型虚拟同步发电机控制策略下的双馈风电机组阻抗及次同步振荡特性

针对双馈风电机组（doubly-fed induction generators,DFIG）经串补送出系统存在次同步振荡（sub-synchronous oscillation,SSO）的问题,以电压型虚拟同步发电机（virtual synchronous generator,VSG）控制策略下的DFIG为研究对象,首先基于三相静止坐标系建立了其阻抗模型,推导了机组正、负序阻抗解析式;其次搭建了PSCAD/EMTDC模型,对理论推导阻抗特性和频率扫描结果进行了对比验证;最后基于奈奎斯特稳定判据定量分析了VSG控制策略下的DFIG经串补送出系统SSO特性,通过仿真验证了所建立模型和稳定性分析结论的正确性。研究结果为SSO的抑制提供了参考。     

风力发电并网系统次同步振荡研究

大规模风力发电并网引发的次同步振荡（subsynchronous oscillation,SSO）问题已严重威胁到电网的安全稳定运行。由于电力电子设备的广泛采用,风电参与的新型次同步振荡的产生机制和作用形态均与传统次同步振荡不同,其中双馈风电场经串补并网和直驱风电场并入弱电网2种场景下出现的次同步振荡问题引起了国内外广泛的关注。首先总结了目前常用的分析方法及其适用性,然后基于典型的工程案例,梳理了近年来风电次同步振荡建模、分析、控制和保护方面取得的理论成果和工程进展,为今后风电次同步振荡的研究提供参考。     

基于能量传递模型的永磁直驱变桨变速风电机组功率特性测试方法

风电机组功率特性现场测试存在效率低、条件要求高、结果不准确等问题,已成为当前行业关注的热点。为有效解决风电机组功率特性工程测试工作中存在的效率偏低等问题,提出一种基于能量传递模型的功率特性测试方法。以永磁直驱机组为研究对象,围绕永磁直驱机组能量捕捉、传递、转化过程,结合机组风能捕捉系数与桨距角、叶尖速比之间的关系,从机理角度进行定量分析,构建典型机组的能量传递模型,对比实测数据进行调整;在同类机组上进行应用验证,取得了预期的效果,验证了该方法的有效性,研究结果具有重要参考意义。     

基于RF和ANFIS算法的直驱风电机组故障预警

针对风电机组运行工况复杂和单一状态参数不能较好实现故障早期预警的特点,提出随机森林算法(RF)和自适应模糊神经网络算法(ANFIS)相结合的故障预警方法。该方法充分考虑机组运行数据高维非线性特点,应用随机森林算法,建立有功功率与运行参数的数据驱动模型,计算各运行参数影响有功功率的相关度;构建自适应网络模糊推理系统模型,以训练误差最大值作为故障预警阈值,实时监测发电机运行状态。将该方法应用于某1.5 MW直驱机组发电机故障预警分析,结果表明,该方法能够提前预警发电机健康状态,避免严重事故发生,对风电场开展预防性维护、维修具有重要的指导意义。     

基于复转矩系数法研究并网双馈风电场引发电力系统次同步振荡问题综述

风能作为一种可持续的清洁能源,近年来在我国得到迅猛的发展。双馈感应型风力发电机（doubly-fed induction generator,DFIG）具有灵活的控制特性,得到了广泛的应用,但由于其结构的特殊性,并网双馈风电场容易引发次同步振荡问题。该文首先介绍了并网双馈风电场引发电力系统次同步振荡（sub-synchronous oscillation,SSO）的机制。其次,对基于复转矩系数法的3类SSO问题的研究情况进行了系统性综述,并讨论了复转矩系数法的推广形式及其适用领域。最后,基于风力发电的前景和复转矩系数法的特性,对今后的研究方向进行了展望。     

基于阶次窄带包络分析的直驱风机轴承微弱故障诊断

针对变转速工况下直驱风电机组滚动轴承早期微弱故障难以诊断的技术难题,提出一种基于阶次窄带包络的滚动轴承早期故障诊断新方法。首先,求出变转速下直驱风电机组滚动轴承故障信号时频谱,并设定等效转频。再利用时频自动搜峰算法搜索出等效转频对应阶次时频峰值。进一步,采用最小二乘法拟合得到转速信号变化曲线,通过该转速曲线计算出重采样鉴相时标,并对原信号进行等角域重采样。最后,对采样后角域信号进行窄带包络分析得到含滚动轴承故障信号的阶次窄带包络谱,该阶次窄带包络谱可用于滚动轴承故障诊断。该方法同时克服了变转速影响和低频调制微弱信号难以提取的问题,为滚动轴承故障诊断提供新方法。直驱风机滚动轴承应用实例验证了方法的有效性。     

基于VMD与不同包络阶次构造的风电机组滚动轴承故障诊断

针对风电机组变工况滚动轴承故障诊断问题,将变分模态分解（variational mode decomposition,VMD）与计算阶比跟踪（computed order tracking,COT）、逆包络阶次谱（reversed sequence squared envelope spectrum,RE-SES）2种方法结合进行包络阶次分析;将非平稳的时间域信号转换成平稳的角度域信号,再经包络法找出滚动轴承故障特征信息。仿真与实验结果表明,VMD结合RE-SES包络阶次法可以更加有效地提取出调幅信号中的调制阶次,并且VMD滤波可以使得故障特征阶次更加凸显,易于故障识别,为风电机组变速工况下的滚动轴承故障诊断提供参考。     

基于改进超螺旋算法的永磁同步电动机控制

目的 为提高传统PID控制下永磁同步电动机在遇到负载突变、重载启动、频繁变速等外界条件变化时性能突变的问题,文中将超螺旋滑模引入电机控制中,以更好地应对外界条件的变化。方法 通过在原有的超螺旋滑模算法中,加入自适应比例项和积分项,使其获得更快的收敛速度和更强的鲁棒性。然后引入一种新的过饱和系数,来应对引入积分项所带来的超调问题。结果 在Matlab/SMULINK的仿真环境中,搭建所提方法的模型,并与传统的PID控制、超螺旋滑模控制以及比例项改进超螺旋滑模控制所搭建的模型做对比。结果表明,文中方法在遇到外界条件变化下,稳定性提高了33%～91%、快速性提高了27%～76%。结论 文中优化后的超螺旋滑模控制器有更高的鲁棒性和更快的快速收敛性,改善了系统的性能,能够有效应对负载突变、重载启动、频繁变速等问题,使应用文中所提方法的永磁同步电动机能够更加符合包装机的要求。     

永磁型风机海上风电送出系统甩负荷故障暂时过电压影响因素分析

为评估永磁型风机风电送出线路发生甩负荷情况下系统暂时过电压水平,需明确故障发生后系统暂时过电压特性及其影响因素。通过对永磁型风机控制保护策略的数学分析,得知风电机组直流母线电压额定值、网侧变流器调制比、直流母线过电压保护定值和风电机组过电压保护定值及其动作策略为系统暂时过电压主要影响因素。另外,送出系统无功补偿类型、配置方式等也是系统暂时过电压影响因素。采用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC对上述影响因素进行了验证,结果表明,风电机组设计中应考虑其对系统暂时过电压的影响,系统暂时过电压计算中需要重点考虑风机的相关控制保护策略。