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离网型双馈风力发电机组控制策略研究

电工材料 2024年第2期 59-61,65页

作者：郭祥阳三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443000

本研究首先分析了离网型风力发电机组的数学模型,以及转子侧变换器、定子侧变换器的数学模型。然后根据数学模型,在转子侧变换器推导了直接电压矢量控制,其控制目标为定子侧的输出电压的幅值与频率;在定子侧变换器推导了基于定子电压矢... 详细信息

本研究首先分析了离网型风力发电机组的数学模型,以及转子侧变换器、定子侧变换器的数学模型。然后根据数学模型,在转子侧变换器推导了直接电压矢量控制,其控制目标为定子侧的输出电压的幅值与频率;在定子侧变换器推导了基于定子电压矢量定向的矢量控制,采用电压平方外环、电流内环的双环控制,其控制目标为直流母线电压。为验证该控制策略,搭建了仿真模型,仿真结果显示,该方法能够实现离网型双馈风力发电机组输出稳定的电压。

关键词：双馈风力发电机组转子侧变换器控制策略定子侧变换器控制策略

双馈风力发电机组惯量阻尼特性与改进附加频率控制策略

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电力自动化设备 2022年第4期42卷 190-196页

作者：雷添翔律方成刘教民张雷周倜包鑫华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室河北保定071003 华北电力大学河北省输变电设备安全防御重点实验室河北保定071003 中国华电科工集团有限公司北京100160 中国华电香港有限公司北京100031

大规模风电场集中并网并经高压输电线输送到负荷中心,当输电线路发生短路故障时,送端会出现短时功率过剩,当故障解除线路恢复正常运行后,系统对送端功率需求又瞬时增大。研究发现已有的双馈风力发电机组(DFIG)基于虚拟惯性控制和下垂控... 详细信息

大规模风电场集中并网并经高压输电线输送到负荷中心,当输电线路发生短路故障时,送端会出现短时功率过剩,当故障解除线路恢复正常运行后,系统对送端功率需求又瞬时增大。研究发现已有的双馈风力发电机组(DFIG)基于虚拟惯性控制和下垂控制的附加频率控制策略,对负荷突变引起的频率波动控制效果显著,但对于输电线路短路故障发生到解除全过程所引起的频率波动控制存在局限性。对此,提出DFIG参与系统调频的改进附加频率控制策略,根据系统频率变化规律修正DFIG常规附加频率控制中的参数,使DFIG在输电线路故障发生到解除全过程中保持有效的惯量阻尼特性,并随系统频率变化迅速调整出力,提高系统频率动态特性。最后应用MATLAB/Simulink搭建4机2区域模型进行仿真分析,结果表明:该控制策略可有效降低DFIG频率波动幅值,调频效果得到显著改善。

关键词：双馈风力发电机组短路故障频率调节变功率跟踪控制改进附加频率控制

双馈风力发电机组高电压穿越控制策略与参数辨识方法研究

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双馈风力发电机组高电压穿越控制策略与参数辨识方法研究

作者：戚正浩西安理工大学

学位级别：硕士

近些年,我国风力发电并网技术发展迅速。双馈感应式风力发电机(Doubly fed induction generator,DFIG)以励磁容量较小、有功无功独立可调等优点被广泛应用于陆上分布式风力发电。但由于其高电压穿越能力较弱而造成大规模脱网的问题较为... 详细信息

近些年,我国风力发电并网技术发展迅速。双馈感应式风力发电机(Doubly fed induction generator,DFIG)以励磁容量较小、有功无功独立可调等优点被广泛应用于陆上分布式风力发电。但由于其高电压穿越能力较弱而造成大规模脱网的问题较为突出。同时为保证DFIG并网故障穿越过程的正确性,合理且准确的变流器控制参数显得尤为重要。因此,研究DFIG高电压穿越控制控制策略与参数辨识问题具有重要意义。本文围绕DFIG高电压穿越电磁暂态模型以及控制参数辨识展开研究,简要分析电网电压骤升双馈风力发电机组母线过电压与无功补偿问题,研究并提出一种故障穿越控制策略,针对所建模型参数准确性进行研究,提出了适用于矢量控制策略的控制参数辨识方法。主要研究内容如下:双馈异步风力发电机组的高压穿越(High voltage ride through,HVRT)控制策略研究大多集中在转子侧变流器上,而网侧变流器电流瞬变对直流母线电压和无功的影响往往被忽视。根据分析结果,当风机电压骤升时,抑制直流母线瞬态过电压的效果是有限的。因此首先分析网侧变流器的有功电流和无功电流以及直流母线电压的限制因素,揭示了网侧电流的变化特性对于风机电压暂态过程中直流母线电压的振荡幅度的影响。在此基础上,提出了考虑网侧电流动态变化特性的控制策略,重新对风机HVRT的网侧有功电流和无动电流的参考值进行了设计。其次,利用灰狼算法对所提控制策略中的关键参数进(?),以获得最合适的直流母线电压值。双馈风力发电机组变流器控制参数关系着机组动态响应与电网稳定性,然而当前变流器控制参数“黑箱化”严重影响到风机并网技术分析与提升,参数准确辨识极为需要也亟待增强。本文通过构建双馈风力发电机组转子侧与网侧控制系统内、外环传递函数,作为参数辨识模型并提出了内外环施加不同扰动源的激励方法和采用优化算法的分步参数辨识方法。其中为避免内外环之间的级联问题,特别选出了合理的观测量。最后,针对前一章节建立的双馈风力发电机组高电压穿越控制模型进行了测试。外特性参数是反映风电机组并网特性的重要指标,本研究利用最小二程参数拟合方法,并提出加权误差分析方法,最终针对DFIG高电压穿越模型数据以及XX厂家输出数据进行测试。

关键词：变流器参数辨识传递函数双馈风力发电机组灰狼算法

双馈风力发电机组的电磁暂态-机电暂态混合仿真研究

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电网技术 2015年第3期39卷 615-620页

作者：顾卓远汤涌刘文焯易俊张健戴汉扬于强中国电力科学研究院北京市海淀区100192

为深入分析双馈型风力发电机组的动态响应,基于双馈风机的运行原理,建立了双馈风机的电磁暂态模型,并进行了电磁暂态–机电暂态混合仿真研究。在自主开发的大型电力系统分析软件包混合仿真平台(power system department-power system mo... 详细信息

为深入分析双馈型风力发电机组的动态响应,基于双馈风机的运行原理,建立了双馈风机的电磁暂态模型,并进行了电磁暂态–机电暂态混合仿真研究。在自主开发的大型电力系统分析软件包混合仿真平台(power system department-power system model,PSD-PSModel)中实现了双馈风机的混合仿真功能,建立了双馈风机的基本模型框架。采用单台机等值模拟风电场,并利用IEEE 14节点算例进行了详细的仿真研究,分析了其控制策略和暂态过程中的动态响应。便于今后与风机制造厂家合作建立实际风机的详细电磁暂态模型,为深化研究风电机组对电网稳定的影响提了供有力的技术支持。

关键词：双馈风力发电机组电磁暂态混合仿真建模

双馈风力发电机组主轴轴承失效原因及预防对策

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应用能源技术 2023年第12期 46-50页

作者：吴治坚蓝瑛国家能源集团国源电力有限公司内蒙古分公司内蒙古呼和浩特010000

双馈风力发电机组是目前应用最广泛、效率最高的风力发电机组,常用于各类大型风电场中,发电机作为双馈风力发电机组中的重要部件,发电机的主轴轴承直接影响发电机组的运行稳定性。随着风力发电机组运行时间增加,主轴轴承承受载荷越来越... 详细信息

双馈风力发电机组是目前应用最广泛、效率最高的风力发电机组,常用于各类大型风电场中,发电机作为双馈风力发电机组中的重要部件,发电机的主轴轴承直接影响发电机组的运行稳定性。随着风力发电机组运行时间增加,主轴轴承承受载荷越来越大,更加容易出现故障问题。为维护双馈风力发电机组稳定运行,文章重点从摩擦失效角度,分析了双馈风力发电机组主轴轴承失效原因,研究了双馈风力发电机组主轴轴承失效预防对策,从而提升风力发电系统的输出能力和运行效率。

关键词：双馈风力发电机组主轴轴承失效原因预防对策

双馈风力发电机组变桨距控制及低电压穿越技术研究

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应用能源技术 2023年第6期 39-43页

作者：刘兴华国家电投集团宁夏能源铝业中卫新能源有限公司宁夏中卫755000

双馈风力发电组变桨距有效控制与低电压穿越技术的应用,有利于增强风力发电稳定性,实现风力机高效运行。文章依据双馈风力发电机组变桨距控制原理,通过对变桨距控制模型、改进变桨距控制器、明确运行控制流程、完善变桨距控制结构等路... 详细信息

双馈风力发电组变桨距有效控制与低电压穿越技术的应用,有利于增强风力发电稳定性,实现风力机高效运行。文章依据双馈风力发电机组变桨距控制原理,通过对变桨距控制模型、改进变桨距控制器、明确运行控制流程、完善变桨距控制结构等路径进行分析,促使风力机在变速运行中充分吸收风能,从而有效应对双馈风电机组的低电压穿越过程,提高双馈风电机组的故障穿越能力,以此助力风力机达成电网系统闭环控制目的。

关键词：双馈风力发电机组变桨距低电压穿越技术输出功率

双馈风力发电机组变桨距控制及低电压穿越技术要点

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科技资讯 2023年第10期21卷 43-46页

作者：郑超湖北能源集团新能源发展有限公司湖北利川445400

由于近年来我国的经济发展速度非常迅速,随之而来的能源问题也变得越来越重要,作为当今人类社会生存和发展当中所存在的主要问题,能源缺乏已经成为了人们所亟待解决的一个重要发展缺陷,通过开发和利用可再生资源,可以在一定程度上缓解... 详细信息

由于近年来我国的经济发展速度非常迅速,随之而来的能源问题也变得越来越重要,作为当今人类社会生存和发展当中所存在的主要问题,能源缺乏已经成为了人们所亟待解决的一个重要发展缺陷,通过开发和利用可再生资源,可以在一定程度上缓解人类的能源压力,而开发和利用可再生资源也是当前世界各国开展可持续发展战略的重要方式。风力发电作为可再生资源当中的一种,由于其自身清洁能源的特点,不仅能够节约不可再生资源,而且也可以降低对周围环境的污染,风力发电系统的效率也非常高,而且功率速度也非常大,通过对双馈风力发电机组控制技术以及风能开发的进一步研究,可以推动我国后续的能源发展。

关键词：双馈风力发电机组变桨距控制低电压穿越技术要点

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2MW双馈风力发电机组双模运行控制研究及应用

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2MW双馈风力发电机组双模运行控制研究及应用

作者：尚磊安徽理工大学

学位级别：硕士

当前,我国风电技术经过很多年的发展,已经处于世界前列,随着风电上网电价的平价到来以及风电市场竞标价格的不断降低,新装机组所面临的风能资源已经不是最优的,多数为低风速资源区域。同时多年前已经并网的机组先占领了比较优越的风资源... 详细信息

当前,我国风电技术经过很多年的发展,已经处于世界前列,随着风电上网电价的平价到来以及风电市场竞标价格的不断降低,新装机组所面临的风能资源已经不是最优的,多数为低风速资源区域。同时多年前已经并网的机组先占领了比较优越的风资源,但是其装机容量普遍偏低,对风能的最大利用率不高。目前市场上常见的机组多为双馈风力发电机组和永磁直驱机组,双馈机组因其稳定而成熟的技术及性价比优势,在市场上占据了重要角色,为了进一步提高低风速发电经济效益,针对传统双馈机组在低风速下无法并网发电的这一现象进行研究,结合永磁直驱机组的优势,采用一种“双模”发电运行模式,并对其进行详细分析。首先,对双馈风力发电机组的组成部分和常用控制策略进行介绍,分析了变流器的基本控制原理和数学模型,进一步阐述了2MW双馈变流器的系统设计案和关键部件选型。其次,对比双馈风力发电机组和永磁直驱机组各自的优缺点,采用了一种双模双馈风力发电机组拓扑结构,分析了低转速和高转速下的变流器控制策略。基于MATLAB/Simulink仿真平台,构建了双模双馈机组电气仿真模型,并对电机定子和转子的电压、电流等相关变量进行了不同转速下的仿真实验,结果验证了双模双馈机组在低风速下发电效率的有效提升。最后,为了进一步提升低转速下的发电量,搭建双模双馈机组测试平台,优化原机组控制策略,改进后机组控制策略增加平均转速检测功能,通过仿真及实测数据可知,可将2MW双模双馈机组最低并网转速降到520r/min,比目前一般机组最低并网转速600r/min提升13.3%,具有一定的实际应用价值。图62表5参82

关键词：双馈风力发电机组变流器双模控制技术仿真控制策略

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双馈风力发电机组协调多目标非线性控制

河海大学学报（自然科学版） 2015年第2期43卷 184-188页

作者：徐枫王冰徐偲喆河海大学能源与电气学院江苏南京211100

为平抑双馈风力发电机组额定风速以上的转速和功率波动,基于协调无源性方法,提出一种同时考虑桨距角和转子励磁控制的协调控制策略。首先,在分析风力机特性和双馈感应发电机基本电磁关系的基础上,给出风力发电机组桨距角调节、转子励磁... 详细信息

为平抑双馈风力发电机组额定风速以上的转速和功率波动,基于协调无源性方法,提出一种同时考虑桨距角和转子励磁控制的协调控制策略。首先,在分析风力机特性和双馈感应发电机基本电磁关系的基础上,给出风力发电机组桨距角调节、转子励磁控制的四阶系统非线性模型。特别对风能利用系数进行了关于桨距角的多项式拟合,并对拟合的不确定性建模,确保了模型的准确性。其次,由Lyapunov方法设计前两阶鲁棒控制器,得到桨距角控制输入,再用协调无源性方法设计励磁控制部分,使得整个系统达到反馈无源,既保证了系统的鲁棒性,又保证了整个系统的渐近稳定性。最后,通过仿真验证了控制策略的控制效果,并与其他控制策略进行了比较,验证了该控制策略的有效性。

关键词：双馈风力发电机组恒功率控制协调无源性不确定性建模