风电场机网扭振的小信号建模及仿真

风电场实际运行监测结果显示,机网扭振问题已严重制约了风电机组的使用年限。而相比于单个风电机组,多个相同风电机组组成的单一机型风电场的机网扭振会发生传递。实际风电场多采用不同机型的风电机组互补运行,机网扭振特性的变化更加复杂。先建立常见的失速、双馈、永磁直驱3种风电机组的单机小信号模型和对应的3种单一机型风电场模型,然后建立双馈?永磁直驱、失速?双馈和失速?永磁直驱3种混合机型风电场模型。通过模态分析法和相关因子分析了风电机组间的扭振传递作用,并总结出所有单一机型风电场和混合机型风电场的机网扭振特性。     

大型风电场机网扭振分析与抑制研究

风能作为可再生型和环境友好型能源,风力发电技术已经迅速在全世界范围内到了发展。随着风电的快速发展,大型风电场并网安全问题也越来越受到关注。主要针对由变速恒频风电机组组成的大型风电场,研究其并入在含有串联补偿线路的电网后,在严重电网故障情况下机网扭振情况。扭振现象对于风电机组的零部件和电网安全稳定运行构成严重的威胁。建立建立风力机的四质量块模型和感应发电机数学模型,采用等值机形式,构建了9 MW的大型风电场。首先验证了在三相短路故障情况下,大型并网风电场中存在机网扭振现象。然后,通过改进传统的串联补偿环节,提出了利用晶闸管控制的可控串联补偿装器（TCSC）对机网扭振进行抑制。利用Matlab软件仿真进行实时仿真,并且进行了频谱分析,结果验证了可控串联补偿器可以减少机网扭振。     

核电机组轴系扭振安全监测新技术

中国核电发展黄金时期已经到来,作为一种能源,核电的确有着不可比拟的魅力,是可持续发展的重要能源.但是随机组和电网建设的快速发展所带来的发电机组轴系扭振的危害需引起高度重视.它会激发电网的振荡,造成线路跳闸或机组解列,直接影响到系统的稳定运行和大量用户的经济利益.本文通过研究,指明当前轴系扭振领域的研究方法,同时积极通过对原因的分析,指出此课题研究的使命,通过实现轴系扭振模态的测量、轴系疲劳的在线监测、扭振模态阻尼的在线监测、轴系扭振响应的计算等关键技术,实现应对这种危害的多种对策和方案.以期使核电机组轴系扭振的危害能通过电厂侧各种监测、抑制、保护装置来解决,完善了一个系列的整套解决方案.     

浅析机组轴系扭振时的机械（模态）阻尼

本就机组轴系扭振时无法区分与确定的实际机械阻尼与可测量的模态阻尼之间的关系作了介绍，并就机械模态阻尼的性质，测试方法、测量结果及其变化规律作了阐述，可使教对轴系扭振模态阻尼与实际机械阻尼获得一个初步的概念。     

最优快速汽门控制对大型汽轮发电机组轴系扭振稳定性的影响

不良的是优快速汽门控制器可能激励起轴系不稳定扭振,其中影响最大的是转速信号的控制增益。文中讨论了两种避免激励不稳定扭振的方法：滤波器法和多测点平均转速法。两种方法相比,多测点平均转速信号可以引起辆系不稳定扭振,并且对系统的低频响应没有大的影响。     

大型汽轮发电机组轴系扭振仿真与分析

基于场路耦合方法，对大型汽轮发电机组轴系扭振进行了仿真与分析，考虑了动态饱和特性和转子本体涡流特性的影响。对一台６００ＭＷ汽轮发电机组在单机无限大系统中，由于突然短路故障，非同期并网以及重合闸管电力系统扰动引起的轴系扭振进行了仿真计算，结果令人满意。     

汽轮发电机组轴系扭振的独立模态空间鲁棒控制

提出在汽轮发电机组轴系扭振的独立模态空间控制回路中，采用H∞扭振模态观测器估计模态反馈信号。证明了独立模态空间控制器町以独立设计，而引入H∞扭振模态观测器对闭环系统极点分布的影响可以忽略不计。基于H∞控制理论导出了针对受控扭振模态设计的独立模态空间控制器的鲁棒稳定条件。另外，出于实际考虑，建议扭振控制转矩以发电机电磁转矩分量的形式实现，而将慢变的机械转矩看作干扰，提出了抑制其影响的H∞性能指标。在此基础上提出轴系扭振的独立模态空间鲁棒控制，并归结为带有闭环极点配置约束的多目标H∞综合问题。算例仿真表明，轴系扭振独立模态空间鲁棒控制策略是可行的、有效的。     

双馈风电机组轴系扭振理论与扭振控制技术研究进展

针对日趋大型化、复杂化的双馈风电机组,机组轴系的动力学研究与扭振控制技术对其降低振动和噪声、延长机组的使用寿命和提高轴系可靠度有重要意义.首先,综述了机组轴系的建模方法等相关领域的研究进展;然后简述了风电机组轴系扭振控制方法与最新技术相关研究领域的研究进展.通过归纳文献资料,对扭振理论和扭振控制技术的研究难点进行了简要...     

国产600MW汽轮发电机组轴系扭振特性的分析

将国产600MW汽轮发电机组视为集中参数的多质量——弹簧扭转系统并运用简单质量分析法计算出机组轴系扭振特性,得出自振频率和相应的扭振模式,为进一步分析电网扰动对轴系的影响提供了基本数据。     

Small-signal Modeling and Modal Analysis of Wind Turbine Based on Three-mass Shaft Model

Abstract—One critical task in wind turbine shaft torsional vibration study involves the modeling of a wind turbine and power grid. With a focus on the mechanical rotational system of wind turbine, this article provides a three-mass shaft model upon which one wind turbine to infinite bus model can be developed. The model, based on small-signal stability analysis, is used to study the wind turbine shaft torsional vibration. For this reason, this article concentrates on the union model of stall wind turbine and power grid. The small-signal stability model includes the mechanical system and electrical system. Data for the turbine's blades and shaft as well as electrical generator are given to allow replication of the model in its entirety. Each of the component blocks of the wind turbine and power grid is modeled separately so that one can easily expand and modify the model to simulate variable-speed wind turbines or multi-turbines system to suit their needs. This is then followed by a case study that explains how the small-signal stability model can be used to study wind turbine shaft torsional vibration issues. Results obtained from the case study show that the model performs as expected.     

基于恒速风电机组的风电场并网过程仿真

对基于恒速风电机组的风电场并网过程进行了分析并提出了改善措施。在DIgSILENT/PowerFactory中建立了恒速风电机组风电场的等值模型,分析了大规模风电场并网时对系统的影响。研究结果表明,对于接入弱系统的大规模风电场,为了减小风电机组并网所带来的冲击和避免系统电压失稳,应对同时并网的风电机组的数量有所限制。     

350MW燃气-蒸汽联合循环发电机组轴系扭振的仿真

针对东部电厂350 MW燃气-蒸汽联合循环发电机组建立了机网耦合扭振的仿真模型,对短路故障和调峰过程引起的暂态扭矩冲击作用进行了仿真计算。结果表明,在发电机近处发生三相对地短路故障时对轴系有比较严重的暂态扭矩冲击作用,低压汽轮机转子和发电机转子间的暂态扭矩最大,而在日常的调峰过程中,轴系扭矩变化平缓,没有暂态扭矩冲击作用。     

控制系统延迟对轴扭振的影响

控制系统中的轴扭振会引起系统控制量的振荡,加大机械传动装置磨损,甚至会导致传动轴断裂。在工业应用中,多采用陷波滤波器抑制轴扭振,而陷波频率的选取通常未考虑控制系统延迟因素。基于电机角速度增量、轴转矩增量和电机电磁转矩增量的相位图,分析了控制系统延迟对轴扭振频率的影响。仿真结果对分析结论给予了验证。     

Torsional vibration characteristics analysis of DFIG‐based wind farm and its equivalent model

As large‐scale wind farms (WFs) are integrated with the power grid, the interaction between the WF and the grid may excite torsional vibration of the shaft of the wind turbine. To study the shaft's torsional vibration characteristics of a doubly fed induction generator (DFIG)‐based WF, a detailed small‐signal model of DFIG is established first. Then the small‐signal model for a WF composed of multiple DFIGs is developed on the basis of the single‐machine model. Modal analysis is employed to investigate the torsional vibration characteristics of a WF made up of several identical DFIGs, whose accuracy is also demonstrated through time‐domain simulation. To simplify the torsional vibration analysis for the DFIG‐based WF, a reduced‐order equivalent model is proposed. The results obtained from modal analysis show that the equivalent model not only precisely maintains all the torsional vibration modes of the original small‐signal model but also greatly reduces the computation complexity. With the equivalent model, the ‘curse of dimensionality’ problem is solved in torsional vibration analysis for large WFs, which is of great help in the design of further damping schemes. © 2017 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

350MW燃气-蒸汽联合循环发电机组轴系扭振的仿真

针对东部电厂350 MW燃气-蒸汽联合循环发电机组建立了机网耦合扭振的仿真模型,对短路故障和调峰过程引起的暂态扭矩冲击作用进行了仿真计算。结果表明,在发电机近处发生三相对地短路故障时对轴系有比较严重的暂态扭矩冲击作用,低压汽轮机转子和发电机转子间的暂态扭矩最大,而在日常的调峰过程中,轴系扭矩变化平缓,没有暂态扭矩冲击作用。     

双馈式风电机组机网扭振的建模与仿真

建立了双馈式风力机组机网扭振的小信号分析模型,包括风力机的机械旋转系统模型、发电机模型、控制模型及电网模型.其中机械旋转系统包括风力机的桨叶、高速轴、齿轮箱、低速轴和发电机转子,等效为三个集中质量块-弹簧模型;发电机、电网及控制模型均在 dq 坐标系下建立.推导了整个模型的状态方程.在电磁暂态仿真软件 EMTP 中建立...     

风电场同调动态等值研究

以往在对双馈风电机组进行同调判别时,常将发电机端口的有功功率及无功功率受扰轨线作为观测量。但由于有功功率及无功功率不是系统的状态量,将其作为同调判别的观测量可能带来一定误差。基于同步发电机及异步电动机的同调判别方法,指出应选择主导模式中参与因子较大的状态量作为观测量。即基于特征根技术,提出双馈风电机组的同调判别应以转子电流为观测量。同时,还提出综合风电机组初始运行点及动态特性的两步分群方法,即先根据风电机组的初始风速进行首次分群,然后基于风电机组的动态特性再次分群。该方法不仅能够较准确地估算等值机的等效风速,还可以使等值系统的动态特性与原系统尽可能一致。最后通过仿真算例验证了所提方法的可行性。