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基于联合仿真的风电机组低电压穿越传动链扭振抑制研究

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电力系统保护与控制 2016年第24期44卷 196-201页

作者：胡文平周文王磊李晓军国网河北省电力公司电力科学研究院河北石家庄050021

针对双馈风电机组传动链电网故障过程中可能存在的扭振问题,采用弹簧阻尼质量建模方法,建立了能够反映柔性特性的传动链模型,得出了其自然振荡频率与阻尼系统解析表达式,揭示了柔性传动链的欠阻尼系统本质。通过故障期间发电机电磁转矩... 详细信息

针对双馈风电机组传动链电网故障过程中可能存在的扭振问题,采用弹簧阻尼质量建模方法,建立了能够反映柔性特性的传动链模型,得出了其自然振荡频率与阻尼系统解析表达式,揭示了柔性传动链的欠阻尼系统本质。通过故障期间发电机电磁转矩特性分析,说明了通过发电机电磁转矩突变量与高频脉动控制减弱传动链机械扭振的不可行性。在此基础上,提出了电网故障期间传动链的虚拟变阻尼控制策略,通过发电机附加转矩控制等效增大传动链阻尼,抑制了电网故障期间传动链的扭振。通过风电机组Bladed+Matlab联合仿真模型仿真分析,证明了理论分析与虚拟变阻尼扭振抑制策略的有效性。

关键词：电网故障传动链扭振虚拟变阻尼扭振抑制联合仿真

双馈型风电机组传动链降载控制技术研究与仿真

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热力发电 2024年第3期53卷 34-41页

作者：刘河生雷航张瑞刚西安热工研究院有限公司陕西西安710054

为定量研究双馈型风力发电机组传动链的扭振控制,提出了一种基于卡尔曼滤波的反馈控制策略,并通过仿真计算的方式对比了传动链扭振的控制效果。以7.0 MW双馈型风力发电机组传动链为研究对象,采用卡尔曼滤波估计传动链扭振角度,并以低速... 详细信息

为定量研究双馈型风力发电机组传动链的扭振控制,提出了一种基于卡尔曼滤波的反馈控制策略,并通过仿真计算的方式对比了传动链扭振的控制效果。以7.0 MW双馈型风力发电机组传动链为研究对象,采用卡尔曼滤波估计传动链扭振角度,并以低速轴扭振速度估计值为参考设计了发电机附加电磁转矩作用于风电机组转矩控制,与虚拟阻尼控制、无阻尼控制进行了20年全生命周期内的载荷与发电量计算对比。结果表明:经过卡尔曼滤波估计的低速轴扭角与实际值的相关性可以达到0.99;基于卡尔曼滤波的反馈控制分别与虚拟阻尼控制、无阻尼控制的关键差异为,传动链低速轴等效疲劳载荷分别降低2.11%、4.89%,传动链高速轴等效疲劳载荷分别降低1.99%、4.78%,发电量分别降低200、700 k W·h。卡尔曼滤波对传动链扭角估计较准确,且以卡尔曼滤波估计得到的低速轴扭振速度设计的附加电磁转矩对传动链扭振具有非常好的抑制效果。

关键词：双馈型风电机组传动链扭振卡尔曼滤波等效疲劳载荷年发电量

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双馈风电机组双通道扭振主动控制策略研究

现代电子技术 2020年第19期43卷 84-87,93页

作者：田世吉李忠义鲁敏李辉石河子大学机械电气工程学院新疆石河子832003 重庆大学电气工程学院重庆400044

在风电机组的运行中,风速的变化和电网的波动容易引起风电机组传动链的扭振,长时间的扭振会造成风电机组传动链的疲劳寿命损耗,严重时甚至会损坏整个风电机组,影响电网的正常运行。为了减小风机传动链的扭振,提出一种双通道主动阻尼控... 详细信息

在风电机组的运行中,风速的变化和电网的波动容易引起风电机组传动链的扭振,长时间的扭振会造成风电机组传动链的疲劳寿命损耗,严重时甚至会损坏整个风电机组,影响电网的正常运行。为了减小风机传动链的扭振,提出一种双通道主动阻尼控制方法。该方法通过两个通道形成了一个新的电磁转矩参考值:一个是带频差的比例积分微分(PID)阻尼项,用于减小风机与轴系之间的频差引起的扭振;另一个是采用扭转角(θs)作为反馈信号,由带通滤波器(BPF)和陷波滤波器(BRF)构成附加阻尼项。该方法通过增加附加阻尼,抑制传动链的扭振。最后,利用Matlab/Simulink进行建模与仿真,仿真结果表明,该方法能有效抑制传动链的扭振,且不影响输出功率。

关键词：双馈风电机组传动链扭振扭振抑制双通道主动控制附加阻尼电磁转矩

电网不对称故障下双馈风电机组扭振主动控制策略研究

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电网不对称故障下双馈风电机组扭振主动控制策略研究

作者：田世吉石河子大学

学位级别：硕士

双馈异步电机现已成为全球风力发电的主流机型。随着国内外发电机机组容量的不断扩大,新的挑战随着风电机组的大容量化应用而生。在众多问题中,双馈风电机组传动链的扭振就是引起人们重视的最严重的问题之一,当双馈风电机组传动链两端... 详细信息

双馈异步电机现已成为全球风力发电的主流机型。随着国内外发电机机组容量的不断扩大,新的挑战随着风电机组的大容量化应用而生。在众多问题中,双馈风电机组传动链的扭振就是引起人们重视的最严重的问题之一,当双馈风电机组传动链两端受到的转矩不平衡时,就会引起机组传动链的扭振。双馈风电机组传动链长时间扭振会对机组各部分的组成部件造成破坏,也会对整个双馈风力发电系统的稳定运行造成干扰,影响双馈风电机组的正常并网,严重时甚至会造成双馈风电机组的脱网,严重干扰用户的用电质量体验。本文通过实地调研风电场的结构和运行情况,在了解国内外风力发电现阶段的研究状况和掌握双馈风电机组基本特征的基础上,在电网发生不对称故障扰动下,通过仿真软件建立双馈风电机组及其传动链模型,在该扰动发生时,分析该扰动对双馈风电机组及其传动链的影响,在此情况下分析机组传动链的扭振特性,针对该扰动的影响,本文在双馈风力发电系统网侧变频器中设计PID-R电流控制器,其主要目的是有效控制该扰动对双馈风电机组及其传动轴系的影响,提高双馈风力发电机组的并网运行能力。本文通过MATLAB/simulink平台对双馈风电机组及其传动链进行建模并开展研究,并对所提主动控制策略进行仿真实验验证。在电网发生不对称故障扰动时会引起双馈风电机组定子电流和转子电流的不平衡波动,也会引起机组直流母线电压以及电机电磁转矩的不平衡波动,这些不平衡波动会对整个双馈风力发电系统的安全稳定运行造型严重影响,尤其电机电磁转矩的不平衡波动会引起双馈风电机组传动链的扭振。在电网发生不对称故障扰动时,通过分析可知,电网所产生的负序分量是引起双馈风电机组定转子电流,以及双馈风电机组直流母线电压和电机电磁转矩等不平衡波动的主要因素,电机电磁转矩的不平衡波动是引起机组传动链扭振的主要原因。因此本文在双馈风电机组网侧变频器中设计主动控制策略,提出PID-R电流控制器,并给出其控制原理图。MATLAB/simulink平台中的实验结果表明在双馈风电机组网侧变频器中所设计的PID-R电流控制器能有效抑制电网不对称故障扰动对双馈风电机组的影响以及能有效抑制该扰动所引起的机组传动链扭振。

关键词：双馈风电机组传动链扭振电机电磁转矩电网不对称故障扰动主动控制

大型双馈风电机组电网故障穿越过程载荷特性分析

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电力系统自动化 2020年第12期44卷 131-138页

作者：应有孙勇杨靖洪敏浙江运达风电股份有限公司浙江省杭州市310012 浙江省风力发电技术重点实验室浙江省杭州市310012

目前,针对大型双馈风电机组电网故障穿越过程载荷特性的研究不足。首先,基于弹簧-阻尼-质量建模方法,建立了双馈风电机组传动链轴系载荷响应模型及塔架左右方向运动响应模型,获得系统固有谐振频率及阻尼系数解析表达式,理论分析结果表明... 详细信息

目前,针对大型双馈风电机组电网故障穿越过程载荷特性的研究不足。首先,基于弹簧-阻尼-质量建模方法,建立了双馈风电机组传动链轴系载荷响应模型及塔架左右方向运动响应模型,获得系统固有谐振频率及阻尼系数解析表达式,理论分析结果表明,电网故障穿越过程可能引起传动链扭振和塔架左右晃动。其次,建立GH Bladed-MATLAB联合仿真模型,并基于此研究了电网对称与不对称故障对传动链轴系及塔架左右载荷特性的影响,仿真结果验证了理论分析的正确性。最后,进一步研究了不同有功恢复策略对机组载荷的影响,结果表明,有功功率恢复速率过快会导致机组载荷大幅增加,并得出了"机械友好型"风电机组故障电压穿越控制原则。

关键词：双馈风电机组电网故障穿越传动链扭振塔架左右晃动载荷特性