2mw双馈异步风力发电机的研究
2MW双馈发电机的研制和开发
2MW双馈发电机的研制和开发吴世展【摘要】In order to address the financial crisis,the Chinese government to develop wind power industry as an important means to improve the energy structure and new economic growth point.Currently only major Power Group,and the state-owned enterprises,private enterprises,foreign-funded enterprises also have to enter the Chinese wind power industry,wind power development has shown an unprecedented flourishing scene.According to my company in Chongqing on MW of wind power industry,wind turbine system project requirements of sub-items,and adhere to independent research and development,manufacturing and continuous self-innovation,successfully developed a 2MW DFIG wind turbines.Verified by experiment,fully meet or exceed the expected design goals,to the domestic advanced level of similar products.This article briefly describes the process of 2MW DFIG in the product designprinciples,structural design,materials selection,operations and other aspects of human nature.%为了应对金融危机,中国政府把发展风电产业作为改善能源结构的重要手段和新的经济增长点。
2mw双馈双馈感应风力发电机参数
2mw双馈双馈感应风力发电机参数
2MW双馈感应风力发电机参数主要包括额定输出功率、额定电压、转子开路电压、功率因数、额定频率、绝缘等级、防护等级、额定转速、定子接线方式、转子接线方式、转速范围、质量、工作制、安装方式、旋转方向、效率等。
以SKYF2100/4型号的2MW双馈异步发电机为例,其额定输出功率为2100kW,定子额定电压为690V,转子开路电压约1894V,功率因数可在(ind)~~(cap)之间调节,额定频率为50Hz,绝缘等级为H级,防护等级为IP54,额定转速为1780r/min,定子接线方式为Y,转子接线方式也为Y,转速范围在900r/min~2000r/min之间,质量≤。
该电机的安装方式是IM 1001(B3),旋转方向从轴伸端看为时针CW,效率为%,并网点的电压波形畸变率<4%。
此外,此电机是空空冷双馈风力发电机,配套于2MW变速型双馈风力发电机组。
电机采用H级绝缘系统、真空压力浸漆,绝缘系统可承受较高的尖峰电压;转子采用高速动平衡技术,可承受突发故障引起的超速运转;采用以特殊通风叶片为主体的低阻风道,有效提高冷却系统效率;通过模态仿真优化与实验验证相结合,实现电机低温升、低噪音、低振动。
如需了解更多参数详情,可以访问生产厂家的官方网站,查看详细的规格说明或技术规格书。
双馈风力发电机组建模和运行特性研究的开题报告
双馈风力发电机组建模和运行特性研究的开题报告一、选题背景随着新能源产业的快速发展,风力发电已成为重要的清洁能源之一。
作为风力发电的核心部件之一,风力发电机组的性能和可靠性显得尤为重要。
双馈风力发电机组是目前应用最广泛的一种类型,它采用了双回路控制结构,使得发电机的转速与网电频率同步,可以有效地提高转换效率和输出功率。
然而,双馈风力发电机组的建模和运行特性仍然存在一些问题,例如建模过于复杂、控制策略不够灵活等。
因此,对于双馈风力发电机组的建模和运行特性进行深入研究,对于提高风力发电机组的性能和可靠性具有重要意义。
二、研究内容本研究的主要内容包括双馈风力发电机组的建模和运行特性研究。
具体包括以下方面:1. 双馈风力发电机组的基本原理和结构分析,对双馈风力发电机组的运行特性进行深入研究;2. 基于功率平衡和磁路平衡等原理,建立双馈风力发电机组的数学模型,包括转子侧、电网侧和控制模块等;3. 针对双馈风力发电机组的控制策略进行研究,包括转子侧、电网侧以及整机控制等方面,考虑风速和电网故障等外部因素对控制策略的影响;4. 基于Matlab/Simulink等仿真平台,对双馈风力发电机组的建模和控制策略进行仿真和验证。
三、研究意义本研究的主要意义包括:1. 对于双馈风力发电机组的建模和运行特性进行深入研究,有助于提高风力发电机组的性能和可靠性,促进清洁能源的发展;2. 建立双馈风力发电机组的数学模型和控制策略,为双馈风力发电机组的设计和运行提供理论支持;3. 将研究成果应用于实际工程中,对于提高风力发电机组的效率、稳定性和可靠性具有重要意义。
四、研究方法本研究采用文献调研、数学建模、仿真验证等方法进行研究。
具体进行以下步骤:1. 阅读文献资料,系统了解双馈风力发电机组的基本原理、结构、运行特性和控制策略等;2. 建立双馈风力发电机组的数学模型,并进行仿真验证;3. 针对双馈风力发电机组的控制策略进行研究和实验分析;4. 讨论和总结研究结果,提出进一步研究建议。
双馈型异步发电机最大风能追踪控制研究
于定子磁 链 定 向的控 制 方法 ,给 出 了最 大凤 能追踪 控 制 系统框 图,仿真 结果验 证 了该 系统 最大风 能追踪 控
制 的 准确 性和 有 效性 。
双馈异步风力发电系统设计与仿真研究的开题报告
双馈异步风力发电系统设计与仿真研究的开题报告【标题】双馈异步风力发电系统设计与仿真研究的开题报告【研究背景及意义】随着风力发电技术的不断发展和应用,以及对新能源的需求不断增加,风力发电系统已经成为国内外能源领域的热点之一。
双馈异步风力发电系统由于其具有高效性、可靠性和稳定性等优势,已经成为目前风力发电系统中的主流技术之一。
研究双馈异步风力发电系统不仅可以深入了解风力发电技术的各种问题,还可以进一步提高其效率和稳定性,为新能源发电做出更大的贡献。
然而,由于其复杂性和技术难度,目前双馈异步风力发电系统的研究仍然有待深入。
因此,本研究旨在设计并仿真双馈异步风力发电系统,探讨其特性与优化方法,为风力发电技术的发展作出一定的贡献。
【研究内容与方案】1. 分析双馈异步风力发电系统的工作原理和结构特点,探讨其与传统风力发电系统的区别和联系。
2. 设计双馈异步风力发电系统的主要参数和控制策略,建立相应的数学模型。
3. 在Matlab/Simulink环境下进行仿真,分析双馈异步风力发电系统的特性,包括电气特性、动力特性、运行稳定性等。
4. 针对仿真结果进行分析,探讨双馈异步风力发电系统的优化方法,包括控制策略的改进、调节器参数的优化以及系统故障的处理等。
【研究步骤和时间安排】研究步骤分为以下几个方面:第一阶段(1-2周):查阅相关文献,了解双馈异步风力发电系统的基本工作原理和特点。
第二阶段(2-3周):设计双馈异步风力发电系统的主要参数和控制策略,建立相应的数学模型。
第三阶段(3-4周):在Matlab/Simulink环境下进行仿真,分析双馈异步风力发电系统的特性,并针对仿真结果进行优化改进。
第四阶段(1-2周):总结研究成果,起草论文;制作项目报告和答辩准备。
【研究预期目标】1. 设计和仿真出双馈异步风力发电系统,并对其进行深入的特性分析,包括电气特性、动力特性、运行稳定性等方面,以期深入探索其工作机理和性能指标。
2MW双馈式风电机组最大功率追踪控制研究
2 MW 双馈式风 电机组 最大功 率追踪控 制研 究
席 文 飞 ,刘 峰2 ,孙 彪 ,张 佩 ( .内蒙古 电力科 学研 究 院 ,呼 和 浩特 0 02 ; 1 10 0
2 .内蒙古工业大学电力学院,呼和浩特 0 0 8 ) 10 0
DF G 0 x mpe h e i lt n I fr e a l.t s mu ai mo e s e eo e u ig S o d l i d v l p d sn P CAD/ T EM DC ae n h b s d o te sao- u .re tdv co o to t o . ig tea t n o aibepthc nr l n ea t e ttrf x o ine e tr nr l l c meh d Usn c o f v ra l.i o t dt ci h i a c oa h v p we o to o c n o e rtt p e drcl d t e x mu o r. h e ut f o r c nr lt o t 1t o ae s e d i ie t a o g ta ma i m p we T e rs l o r h n yn s
[ 摘 要 ] 目前 ,以双馈感应风力发 电机 ( I DFG)为主的风力 发电机组在电力系统中所 占比例 比较大 。本文
通 过对风力机功率特性 和双馈式 风电机组最大风能追踪 的研究 ,在分 析双馈发电机数学模型和有功 、无功功 率解耦控制的基础上 ,应用 P C D ̄MT SA DC对 2 MW 双馈感应 风力 发电机进 行系统建 模 ,建立 了基 于发电机
t r i e e e ao n h ee t c l o r y tm a p e e t T i a e a ay e h o r u b n g n r t r i t e lcr a p we s se i t r s n . h s p r n l z d t e p we p c a a trsisa d t e meh d o x mu wi d e e g r c i g b s d o e ma h ma c l d l h r c e it n h t o f c ma i m n n r y t k n a e n t t e t a a h i mo e o eDF G n ed c u l g c n r l fa t ea d r a t , p we . ft I a dt e o p i o t0 c i e c ie o r h h n o v n  ̄ i g t ep a ee so M W n a m tr f2 h r
双馈风力发电机组双模发电运行方法研究
双馈风力发电机组双模发电运行方法研究【摘要】:近年来,我国风力发电发展迅速,风资源比较理想地区基本已抢装完毕,随着平价时代的到来,风力发电逐步向低风速型机组发展,如何提升低风速段的运行和发电效率,对风力发电机组的可利用小时数提升至关重要。
由于双馈电机的能控性受制于转子端电压,转子端电压大小与电机转差频率呈线性关系,一般电机的并网转速都会控制在转差频率±0.3以内,这就要求较高的风速才能满足双馈电机并网发电。
当风力不足以支撑双馈电机并网发电需求时,脱网势必造成了风资源的浪费。
为了充分利用风资源,双馈风力发电系统可以改造为双馈-异步双模式运行方案。
本文主要研究双馈电机双模运行方法,当风速较高时,双馈电机运行于双馈状态;当风速较低时,双馈电机通过外部构造成异步电机运行模式,实现鼠笼异步发电,提升机组运行范围,获得更大发电效益。
【关键词】:风力发电双馈电机鼠笼异步双模式运行1.概述由双馈电机结构可知,双馈电机改造为异步电机运行只需将定子绕组短接,下图1为双馈电机双馈-鼠笼异步双模运行系统拓扑图,其中虚线部分为双馈电机双模控制变流器。
图 1 双馈-鼠笼异步双模运行系统拓扑图正常风况时,发电机定子通过闭合K1实现并网,机侧变流器运行于双馈发电控制状态。
当风速较低时,超出双馈运行范围,K1断开,K2闭合将发电机定子短路,构造成鼠笼异步电机,机侧变流器进入鼠笼异步发电控制状态,机组持续进行发电。
K1和K2实现软件、硬件互锁,不能同时闭合。
整个双馈机组通过软件控制方式的在线切换实现双模运行。
双馈单模式运行已非常成熟,本文重点研究双馈运行状态转入鼠笼异步后的控制方法及实现策略。
1.双馈电机构造异步电机磁链定向矢量控制原理当转速低于最大双馈运行状态时,机侧变流器进行撤载并断开K1,实现发电机与电网软解列。
发电机定子与电网断开后,机侧变流器闭锁,此时闭合K2,将发电机定子短路,随后机侧变流器进入鼠笼异步控制模式,并进行PWM发波控制。
双馈异步风力发电机的并网方式研究及仿真分析
了软并 网方 式能够很好地抑制并 网运行 时冲击 电流对 大电网的影响 。
关键词 : 双馈发 电机 ; P S C A D仿真 ; 软并网 ; 冲击 电流
A b s t r a c t : T h e m a t h e m a t i c a l m o d e l o f d o u b l y— f e d i n d u c t i o n g e n e r a t o r ( D F I G)i s a n l a y z e d nd a d e r i v e d .T h e c o mm o n d i n —
u 村= s i n ( t O 肼 t +6 )
(清洁、 丰富的可持续能源 , 已受 到 了广泛 的重 视 和 开发 , 目前 世 界 装 机 总量 已 经超 过 2 5 G W。双 馈 风 力 发 电机 ( d o u b l y—f e d i n — d u c t i o n g e n e r a t o r , D F I G) 的定 子 直 接 与 电 网连 接 , 并 通过交 一 直一 交转子励磁变频器控制转子 电流的频 率、 相位、 幅值来 间接调节定子侧的输 出功率 , 实现 发电机的有功和无功功率解耦控制 , 改善功率因数 , 系统 动态 性能 良好 。 在P S C A D / E MT D C环境 下建 立 了 D F I G及相 应
2MW风力双馈异步电动机的研究设计 英中文资料
2MW风力双馈异步电动机的研究设计摘要:一个设计为一个2 MW风力发电机的商业,验证了两种连接方式为标准双馈异步机可延长低速下范围到80%滑动没有增加的额定功率电子变换器。
这远远超出了正常的30%的下限。
较低的速度连接被称作异步发电机模式和机器操作与短路定子绕组和所有的功率流在转子回路。
有两个回路逆变器控制系统方案设计和调整为每一个模式。
本文的目的是当前仿真结果,说明了该控制器的动态性能均为双馈异步发电机的连接方法为2 MW风力涡轮机。
一个简单的分析了双转子电压为连接方法包括作为这个演示的优势的时候,需要考虑设计等先进控制策略。
关键词:双馈电机、异步发电机、风力发电机1、介绍兴趣是持续风力涡轮机,尤其是那些拥有一个额定功率的许多兆瓦这个流行主要由既环保,也可用的化石燃料。
立法鼓励减少碳足迹的所谓的地方,所以目前正在感兴趣的可再生能源。
风力涡轮机仍然被看作是一种建立完善的技术,已形成从定速风力涡轮机,现在流行的调速技术基于双馈异步发电机(DFIGs)。
风力是一DFIG变速与转子变频器控制使转子电压相位和大小调整以保持最佳扭矩和必要的定子功率因数文[1]~[3]。
DFIG技术是目前发达,是常用的风力涡轮机。
定子的DFIG是直接连接到网格与电力电子转子变换器之间,用以转子绕组的网格。
这个变量速度范围是成正比的评级的转子等通过变频器调速范围±30%[4、5、6、7]转子转换器只需要的DFIG总量的30%的力量而使全面控制完整的发电机输出功率。
这可能导致显著的成本节省了转子转换器[4]。
滑动环连接,但必须保持转子绕组,性能安全可靠。
电源发电机速度特性,如图1所示为2 MWwind汽轮机。
对于一个商业发电机速度随风速,然而这种关系是为某一特定地点。
作为风速,并因此机速度快、输出功率下降了的风力发电机减少直至关闭时提取风是比损失的发电机和液力变矩器。
操作模式已经提出,风力机制造商宣称延伸速度范围以便在较低的速度力量提取的风是比损失在系统等系统能保持联系。
2mw双馈异步风力发电机的研究
2MW风力双馈异步电动机的研究设计摘要对一个2 MW商业风力发电机的设计,验证了以两种连接方式为标准的双馈异步电机,它能使其低速范围向下延伸到80%,在电子变换器额定功率没有增加的情况下下滑。
这远远超出了正常的30%的下限。
较低的速度连接被称作异步发电机模式而机器的操作是在短路定子绕组转动和所有的功率流在转子回路中的情况下进行的。
有两个回路逆变器控制系统方案已经被设计完毕并且在各自的模式中已调整性能。
本文的目的是演示仿真结果,说明该控制器的动态性能均为 2 MW异步风力发电涡轮机的连接方法。
当设计这样的先进的控制策略时,一个简单的对转子和对双馈连接模式电压的分析在演示时应作为一个优势部分被考虑进去。
关键词:双馈电机、异步发电机、风力发电设备列出的重要标志vrdq 直交和正交转子电压irdq 直交和正交转子电流λsdq 直交和正交定子磁链Ps 定子有功功率Qs 定子无功功率pfs 定子功率因数Te 转矩p 微分算子Lm 电抗引入Rr 转子电阻Lr 转子电抗引入σ总漏电感ωsf 频率‘s’定子简称‘r’转子简称‘*’参考值1、介绍对风力涡轮机的兴趣还在持续,尤其是那些拥有一个额定功率为许多兆瓦的。
这个之所以流行主要是既环保,也有可用的化石燃料。
所谓的立法鼓励减少碳足迹的地方,所以目前正在感兴趣的可再生能源。
风力涡轮机仍然被看作是一种建立完善的技术,已形成从定速风力涡轮机,现在流行的调速技术基于双馈异步发电机(DFIGs)。
一个双馈异步风力涡轮发电机的速度的变化与被控制的转子变频器的速度变化一致,使转子电压相位和大小得以调整以保持最佳扭矩和必要的定子功率因数。
双馈异步发电机是目前技术发达,常用的风力涡轮机。
一个双馈异步发电机的定子直接连接到有一个电力电子的转子变换器的高压电网上,该变换器在转子的转动和高压电网之间得到应用。
这个变量速度范围与转子转换器的速率是成正比的因此其调速范围被限制在±30%。
2mw双馈风力机 转动惯量
2MW双馈风力机转动惯量1. 简介2MW双馈风力机是一种常见的大型风力发电机组,具有较高的风能利用率和稳定的发电性能。
而双馈风力机的转动惯量则是其运行稳定性和发电效率的重要参数之一。
2. 转动惯量的概念转动惯量是物体绕轴旋转时所具有的惯性特性,是描述物体惯性大小的物理量。
对于双馈风力机来说,转动惯量则是描述其转子绕垂直轴旋转时所具有的惯性大小。
3. 2MW双馈风力机的构成2MW双馈风力机主要由塔架、机舱、叶轮和发电机等部分组成。
其中,叶轮和发电机是影响转动惯量的重要组成部分。
4. 叶轮对转动惯量的影响叶轮是风力机的关键部件,其质量和转动惯量直接影响风力机的稳定性和转动性能。
对于2MW双馈风力机来说,叶轮的设计和材质是影响其转动惯量的重要因素之一。
5. 发电机对转动惯量的影响作为双馈风力机的核心部件,发电机的转动惯量也会直接影响整个发电系统的稳定性和运行性能。
2MW双馈风力机所采用的发电机设计和技术将会对其转动惯量产生重要影响。
6. 转动惯量的计算方法计算2MW双馈风力机的转动惯量需要考虑叶轮、发电机和其他组成部分的质量和几何结构等因素,可以通过数学公式和计算软件进行精确的计算和分析。
7. 优化转动惯量的方法为了提高2MW双馈风力机的转动惯量,可以采取优化叶轮设计、改进发电机技术和选用轻量化材料等措施。
通过优化风力机的结构和材料,可以有效提高其转动惯量,并进一步提高其发电效率和运行稳定性。
8. 转动惯量与风力机性能的关系2MW双馈风力机的转动惯量直接影响其响应风力的能力和转速的稳定性,进而影响整个风能转化和发电系统的性能。
合理设计和优化转动惯量可以提高风力机的发电效率,降低运行成本,同时也为风电产业的发展提供了重要支持。
2MW双馈风力机的转动惯量是其运行稳定性和发电性能的重要指标之一,其计算方法和影响因素需要充分考虑,优化转动惯量将有助于提高风力机的发电效率和经济性,为风能利用和风电产业的发展提供有力支持。
基于双馈异步发电机的风力发电系统研究
基于双馈异步发电机的风力发电系统研究摘要:近年来,我国对电能的需求不断增加,风力发电系统有了很大进展。
风是当前最有发展的能源,是人们一直在寻找可以代替传统发电形式的绿色能源之一。
本文采用计算出瞬时电流表达式中的相关参数,通过感应电动机的矢量控制系统和参数辨识方法,计算出电机的内部参数。
并用Matlab仿真出系统在一定风速和变化风速下的响应曲线,以此来验证所建立的风力发电系统的可行性和正确性。
关键词:双馈风力发电机;电机参数;参数辨识;仿真引言双馈异步风力发电机(DoublyfedInductionGenerator,DFIG)是目前应用最为广泛的风力发电机,其由定子绕组直连定频三相电网的绕线型异步发电机和安装在转子绕组上的双向背靠背IGBT电压源变流器组成。
发电机定子、转子在一定条件下均可向电网馈送能量。
变流器的网侧和机侧一般都设有滤波单元;变流器的机侧即发电机的转子侧,此处设有Crowbar单元;变流器直流母线上设有预充电单元。
1双馈风力发电机变频器结构原理双馈风力发电机变频器系统主要由整流电路、逆变电路、交流变换电路、直流变换电路、驱动电路、电能调节控制电路构成。
变频器由两个彼此独立控制、结构相同、双向流动背靠背(PWM)、IGBT电压源网侧变频器与机侧(以下称为转子侧)变频器构成,从而实现对双馈发电机转子能量输入输出控制。
2基于双馈异步发电机的风力发电系统研究2.1双馈电机参数的计算本文采用的是LM的方法来拟合出电流的波形。
根据上面推导出的双馈电机跌落状态下的瞬时电流表达式,我们得知,瞬时电流表达式可以分成三个电流,其中dci代表的是直流分量,它是不变化的常量,主要由电机构成的参数和转差率来决定。
i1和i(1-s)分别代表的是电流的基波分量和谐波分量,它们是变化量,不仅受到上两个因素的影响还会受到转子提供的励磁电压的影响。
为了降低参数辨识的误差率,我们依据瞬时电流特性来进行下面分析,谐波分量i(1-s)随时间不断地的在衰减;而直流分量与基波分量不随时间衰减,我们可以对波形进行分析,将电流波形中谐波分量、基波分量和直流分量波形分离出来,将发电机电流波形分为两组分别进行分析,谐波分量单个为一组,而基波和直流分量二者和为一组,在dq坐标下采用最小二乘法的算法,去辨识这两组的各个参数。
双馈风电机组模型与调节性能研究
双馈风电机组模型与调节性能研究双馈风电机组是目前广泛应用于风力发电系统中的一种发电机组类型。
它通过在风电转子电机轴上串接一台统称为双馈感应发电机(DFIG)的异步发电机,使发电机组具备调节风力转速及提高电能转换效率的能力。
本文将介绍双馈风电机组的模型以及其调节性能的研究。
首先,双馈风电机组的模型可以分为两个子系统:转子电机子系统和定子变换子系统。
转子电机子系统由转子电机、转子电流和转子电压组成,其功率方程可以表示为:Pmg = Emg * Img * cos(θm - θr)其中Pmg为机械功率,Emg为电磁励磁电压,Img为电磁励磁电流,θm和θr分别为转子电机和转子电流的相角。
定子变换子系统由定子变换器、定子电流和定子电压组成,其功率方程可以表示为:Pcs = Esc * Isc * cos(θs - θr)其中Pcs为电网功率,Esc为定子变换电压,Isc为定子变换电流,θs为定子电压的相角。
转速调节性能是指双馈风电机组在受到不同风速和负荷变化时,能够稳定输出所需的机械功率,并保持一定的转速,以确保风力发电系统的运行稳定性。
为了提高转速调节性能,可以采用速度闭环控制策略,结合转子侧变频器来调节转子电机的转速。
另外,还可以通过优化电网侧变频器的控制算法,实现对电网功率的精确控制。
功率调节性能是指双馈风电机组能够快速、准确地响应电网功率需求变化,并保持电网功率的稳定输出。
为了提高功率调节性能,可以采用电压闭环控制策略,通过定子侧变频器来调节定子变换电压的大小,实现对电网功率的调节。
此外,还可以对功率控制算法进行优化,提高功率控制的精度和响应速度。
总结起来,双馈风电机组模型的研究和调节性能的优化对于提高风力发电系统的运行稳定性和电能转换效率具有重要意义。
通过采用合适的控制策略和优化算法,可以提高双馈风电机组的转速调节性能和功率调节性能,从而实现电能的高效转换和稳定输出。
2MW双馈式风电机组关键技术与规模化应用.doc
国家科学技术进步奖推荐项目一一、项目名称2MW双馈式风电机组关键技术与规模化应用二、推荐单位意见该项目在形成了具有自主知识产权的双馈风电机组正向设计理论与技术体系、风电机组系统匹配与优化技术、高能量密度风电技术、风电自适应增功技术与抗恶劣环境风电技术等取得了一系列创新性风电整机设计方法与技术研究成果,打破了国外技术封锁,研制了高质量的2MW双馈式风电机组,并在提高产品竞争力,扩大风电应用市场取得突破。
项目开发的具有自主知识产权的2MW双馈式陆上风电机组涵盖三个风区、常/低温、内陆/沿海/高原等4大系列31种规格型号。
产品通过了国内外权威机构的测试认证,H93、H102机型风轮直径当时国内最大,H111、H120机型风轮直径当时国际最大,对风电加长叶片的发展作出了贡献。
项目申请专利95项(其中发明10项、PCT专利4项),授权39项;软件著作权8项;制定标准76项(国家标准3项)。
产品在国内华北、西北、西南等7大区域89座风电场安装运行2401台,并出口美国、巴基斯坦,在新疆、内蒙古、云南等区域发电小时数排名前茅。
近3年销售收入188.6亿元,利润5.1亿元。
2015年2MW风电机组新增装机量世界第十,市场份额逐年大幅提高。
项目相关内容获2015年度重庆市科技进步一等奖,2013年获得中船重工科技进步二三等奖各1项,2011年获中船重工科技进步一等奖1项,2009年获联合国蓝天奖。
目标产品获重庆市名牌产品和科技部优秀新产品称号,应用该产品的工程曾获中国电力工程优质奖。
推荐该项目为国家科学技术进步奖二等奖。
三、项目简介风力发电机是实现风能捕获、传递和转换的复杂高耸机电一体化系统,其运行工况复杂、连续工作20年、环境条件极端恶劣,涉及多学科交叉领域、技术难度极大。
在重庆市重大专项等项目支持下,在风电机组总体技术领域取得重大突破,极大的提高了风电机组的设计安全性、运行稳定性与可靠性,之后围绕开发具有市场竞争力的产品、扩大风电市场展开研发。
双馈风力发电机及其运行方式的研究
O 引言
风 能作 为一种新 型可 再生 能源显 示 了其特 有 的优越性 , 良好 的社 会效 益 和 环 境效 益 逐 渐 成 其
为世界 各国发 展能源 战略 的重 点 。首先全球 风 能
新 型可 再生 能源 。 12 风 能利 用的 困难 .
12 1 风本身 随机 } . . 生大且 不稳定 , 其 资源 的准 对 确 测量与 估存 在误 差 。
1 2 2 风 速 大 小 、 力强 弱 、 的方 向随 时都 在 .. 风 风
资源极 为丰富 , 乎分 布在 所 有 的地 区和 国家 ; 几 其 次技术 上可以利用的 资源总 量约为 5 0 T h a 30 0 W・/
变化 , 设计 制 造在 不 同风 况 下都 能 保持 稳 定 运 行
2 变 速 恒 频 风 力 发 电技 术
发 电机 及 其 控 制 系统 是 风 力 发 电 系统 的 另
一
的替代 能源 。世 界 上很 多国 家 , 充分 认 识 到 风 已
电在 调整 能源 结 构 、 解环 境 污 染 等方 面 的重 要 缓
大核心 部 分 , 负 责将 机械 能转 换 为 电 能。 它
点 。2 2 0 0年 世界 电力 1 %将 来 自风 电 , 大降 低 2 大 了 因火 力发 电给 大 气层 带 来 的危 害 风 能 的 合 理 开发和 利 用可 以有效缓 解 目前能源 匮 乏及燃 料
2MW双馈风力发电系统建模与仿真研究
电力电子技术
Power Electronics
Vol.44 , No.6 June 2010
2 MW 双馈风力发电系统建模与仿真研究
董琳琅 1, 王
(1. 北京航空航天大学 , 北京
永 1, 周
飞2
100192 )
100191 ; 2. 中国电力科学研究院 , 北京
isd $ $ ! % " isq % (1 ) % " ird % % " % irq & & #
式 中 :usd,usq,urd,urq 分 别 为 定 、 转 子 绕 组 电 压 的 d ,q 轴 分 量 ;
isd,isq,ird,irq 分别为定 、 转子绕组电流的 d ,q 轴分量 ;Ls,Lr 分别
2 2 MW 双馈风力发电控制系统建模
定 、 转子绕组各电气量均采用电动机惯例 。 d,q 坐标以定子磁链同步角速度 ω1 逆时针旋转 , 转子以 角速度 ωr 逆时针旋转 。 DFIG 在 d,q 坐标系下的数 学模型为 :
DFIG 控制系统模型和 SVPWM 模型 。 目前鲜有文献 介 绍 SVPWM 技 术 在 PSCAD/EMTDC 中 的 实 现 方
2.China Electric Power Research Institute , Beijing 100192 , China ) Abstract:In the process of 2 MW doubly -fed wind power converter development ,electromagnetic transient simulation is the key point to verify the control strategies and establishment of the relevant equipments technical parameters.This article establishes SVPWM simulation model and describes the implementation method of SVPWM technique in PSCAD/EMTDC to truly reflect the process of the dynamic switching and the harmonic characteristics of the converter.It also improves the software phase-locked loop (SPLL) of the grid-side PWM converter which make it track the fundamental positive sequence grid voltage rapidly and accurately and be helpful for improving the dynamic control performance of grid -side converter in the grid asymmetric faults conditions. Keywords :doubly-fed wind generation ; space vector pulse width modulation ; software phase-locked loop
2MW机壳水冷双馈风力发电机研制探讨
32 机 座 设 计 .
运行稳 定 , 升低 、 温 振动小 , 靠性 高 。 可
参 考资料 :
[《 1 现代交流调速技术》 】 . 岳主编 胡崇
[《 2 电机 学》许 实章 主编 。 ] .
3 ・ 5
机 座 设 计 要 注 意 进 行 强 度 分 析 和 刚 度 分
4 全 功 率试 验情 况
I C 6 0 4 5 旋转 电机 外壳 防护 等级 分类 E 0 3 — I C 6 0 4 6 冷却 方法 E 0 3 — I C 6 0 4 7 旋 转 电机 的结 构 和安 装 配置 E 0 3 — 型式 的分类 I C6 0 4 9 噪声 及 限值 E 0 3 — I C6 0 4 1 E 0 3 — 4振 动烈度 等级
34 发 电 机 内部 风 路 设 计 .
最 差情 况下 工 作点效 率 : 9 . ≥ 55 % ( = rtd 1%, 0 p=09电 容 , 定 转 U U a 一 0 C 8‘ e . 额 速, 定功 率) 额 电流谐 波含 量 : % ≤5 电流 5次谐 波 含量 : % ≤2 运行 时环境 温 度 :3 ~ 4 。 一 0 + 5C
2 . 执 行 标 准 2 I C 6 0 4 1 额定 值及 性能 E 0 3 —
发 电机 内部 风 路设 计要 合 理 。保 证 发 电机 绕 组 和铁 芯 产 生 的热量 能够 快 速并 充 分 地 传递
出去 。
35 滑 环 室 设 计 .
滑环 室设计 时应保 证滑 环碳刷 维护方 便 , 碳 粉排 出无 障碍 , 引出电缆没有接地的安全 隐患。
展 .MW 机 组 即为适 应 这 一 发 展趋 势 研 发 的 新 2 产品。 1 2 MW 机 壳水 冷 双馈发 电机 的原 理 及特 点 所谓 双馈 电机 。就 是 将绕 线 式转 子 异 步 电
双馈感应风力发电机组的控制研究
双馈感应风力发电机组的控制研究一、本文概述随着全球对可再生能源的需求不断增长,风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式,已经在全球范围内得到了广泛的关注和应用。
双馈感应风力发电机组作为一种高效、可靠的风力发电设备,在风力发电领域具有重要的地位。
本文旨在深入探讨双馈感应风力发电机组的控制技术,包括其运行原理、控制策略以及在实际应用中的挑战和解决方案。
本文首先介绍了双馈感应风力发电机组的基本结构和运行原理,为后续的控制技术研究奠定基础。
随后,文章重点分析了双馈感应风力发电机组的控制策略,包括最大功率点跟踪控制、电网接入控制、有功和无功功率解耦控制等。
这些控制策略对于提高发电机组的运行效率、稳定性和可靠性具有重要意义。
本文还讨论了双馈感应风力发电机组在实际应用中面临的挑战,如电网电压波动、风速变化等,并提出了相应的解决方案。
这些解决方案旨在提高发电机组对各种环境条件的适应能力,从而确保其在复杂多变的风力发电环境中稳定运行。
本文总结了双馈感应风力发电机组控制技术的研究现状和发展趋势,为未来的研究提供了参考和借鉴。
通过本文的研究,可以为双馈感应风力发电机组的优化设计和运行控制提供理论支持和技术指导,推动风力发电技术的进一步发展和应用。
二、双馈感应风力发电机组的基本原理与结构双馈感应风力发电机组(DFIG)是一种高效且广泛应用的风力发电技术。
其基本原理和结构特点决定了它在风力发电领域中的重要地位。
基本原理:双馈感应风力发电机组的运行基于电磁感应和电机学的基本原理。
当风力驱动风轮旋转时,风轮的机械能转换为发电机转子的动能。
转子的旋转在发电机内部产生旋转磁场,从而感应出电动势,并在定子侧产生电能。
与常规感应发电机不同,双馈感应发电机的定子侧和转子侧都接入电网,使得发电机可以在不同的风速下保持最优的运行状态。
结构特点:双馈感应风力发电机组主要由风轮、齿轮箱、发电机、控制系统等部分组成。
风轮是捕获风能的部件,通常由多个风叶组成,风叶的形状和数量根据具体的设计要求而定。
双馈风力发电机技术的问题与探讨 武永铎
双馈风力发电机技术的问题与探讨武永铎摘要:近些年来,我国的风力发电技术得到了较为迅速的发展,也取得了一定得成效。
但是,在实际的发展过程中仍然存在着一些问题。
所以,要提高风力发电的技术水平,克服和解决在技术发展中所产生的一系列问题,从而使风力发电技术更好的应用于我们的生活中。
基于此,文章就双馈风力发电机技术的问题进行简要的分析。
关键词:风力发电;技术;问题1 双馈风力发电技术概述1.1 双馈风力发电机工作原理双馈风力发电机是目前市场上应用比较广泛的风机,它的特殊之处在于其定子绕组和转子绕组都直接或间接地与电网相连,定子侧绕组产生的工频交流电直接馈入电网,转子侧的功率通过整流逆变装置上网。
与一般的一部发电机相比,双馈电机允许发电机转速在一定范围内波动,因为转子侧中电流的大小和频率可以通过整流逆变装置进行调节,从而在转速发生变化的情况下维持定子侧输出功率的恒定。
当发电机的转速低于同步转速时,转子从电网吸收无功作为励磁磁场的能源,使定子绕组输出电能。
当发电机转速升高,高于同步转速后,定子绕组的感应磁场反作用于转子绕组,一部分能量作为励磁磁场的能源,一部分能量使转子绕组感应电能且相位相反,所以转子也会输出电能。
所以说,双馈发电机就是指定子绕组和转子绕组都向电网馈电的模式。
1.2 风力发电的特点风能发电在近10年来已取得飞速发展,目前,全球风电装机容量已近4270亿MW。
风力发电技术能够得到大量的推广与它的特点是分不开的。
风能属于可再生能源,风力发电有充足的能源支持;风力发电技术建设周期短以及装机规模灵活,在风能充足的地方可以用最短的时间建立风力发电基础设施,可以用最快的速度将风能转化为需要的电能;可靠性高和成本低使得风力发电的推广使用迅速提高;风力发电在操作运行方面也是比较简单的,而且风力发电建设占地面积小。
风力发电的特点总结下来就是能源充足,操作简单,成本低无污染。
2 双馈风力发电机组装配方法为满足对整机装配的要求,通常采用如下几种方法:2.1 完全互换法在装配时,同一个零部件总成任选其中之一,不经任何修配调整既可装入,且都能达到规定的装配要求。
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2MW风力双馈异步电动机的研究设计摘要对一个2 MW商业风力发电机的设计,验证了以两种连接方式为标准的双馈异步电机,它能使其低速范围向下延伸到80%,在电子变换器额定功率没有增加的情况下下滑。
这远远超出了正常的30%的下限。
较低的速度连接被称作异步发电机模式而机器的操作是在短路定子绕组转动和所有的功率流在转子回路中的情况下进行的。
有两个回路逆变器控制系统方案已经被设计完毕并且在各自的模式中已调整性能。
本文的目的是演示仿真结果,说明该控制器的动态性能均为 2 MW异步风力发电涡轮机的连接方法。
当设计这样的先进的控制策略时,一个简单的对转子和对双馈连接模式电压的分析在演示时应作为一个优势部分被考虑进去。
关键词:双馈电机、异步发电机、风力发电设备列出的重要标志vrdq 直交和正交转子电压irdq 直交和正交转子电流λsdq 直交和正交定子磁链Ps 定子有功功率Qs 定子无功功率pfs 定子功率因数Te 转矩p 微分算子Lm 电抗引入Rr 转子电阻Lr 转子电抗引入σ总漏电感ωsf 频率‘s’定子简称‘r’转子简称‘*’参考值1、介绍对风力涡轮机的兴趣还在持续,尤其是那些拥有一个额定功率为许多兆瓦的。
这个之所以流行主要是既环保,也有可用的化石燃料。
所谓的立法鼓励减少碳足迹的地方,所以目前正在感兴趣的可再生能源。
风力涡轮机仍然被看作是一种建立完善的技术,已形成从定速风力涡轮机,现在流行的调速技术基于双馈异步发电机(DFIGs)。
一个双馈异步风力涡轮发电机的速度的变化与被控制的转子变频器的速度变化一致,使转子电压相位和大小得以调整以保持最佳扭矩和必要的定子功率因数。
双馈异步发电机是目前技术发达,常用的风力涡轮机。
一个双馈异步发电机的定子直接连接到有一个电力电子的转子变换器的高压电网上,该变换器在转子的转动和高压电网之间得到应用。
这个变量速度范围与转子转换器的速率是成正比的因此其调速范围被限制在±30%。
转子转换器只需要双馈异步发电机发出能量总量的30%的就能全面控制全部的发电机输出功率。
这能导致显著的节省转子转换器的成本。
滑动环连接,但必须保持转子绕组,性能安全可靠。
电源发电机为2 MW风力汽轮机其速度特性如图1所示。
对于一个商业发电机来说其速度随风速变化,然而这种关系是设定的某一特定地点。
当风速下降从风中提取的能量比损失在发电机和变频器中的少时,发电机的输出功率减少直至关闭,因此机器速度也会下降。
一种操作模式已经由一个风力涡轮机制造者提出,他宣称延伸速度范围以便在较低的风速中提取的能量是比损失在系统中的多,以至于该系统仍能保持联络。
这个建议中提出的双馈连接的标准在正常的双馈调速范围中使用而所谓模式是用来延长低速运行。
先前的工作已经显示了异步发电机模式能够使双馈异步发电机的运作下滑到80%。
在运行时这一变化通过断开定子与双馈模式中的高压电网实现,然后使定子绕组短路使异步发电机运行。
在模式中,所有的发电机组的发出的能量都流经转子变频器。
异步发电机模式的曲线与双馈模式的曲线在±30% 滑动时相同。
通过推断双馈模式的曲线,使异步发电机在低风速时提取到的能量达到估计值。
控制器(双馈和异步发电机模式)所需要的参考扭矩,就可以很容易地从这样的曲线中得到。
接着,扭矩-速度数据可以存储在一个可查表格中,因此参考转矩是随转速自动变化的。
现代双馈风力涡轮机的能力随无功功率吸收或产生的变化使风涡轮参与高压电网无功功率的平衡。
制造商提供的应用在双馈异步发电机中的参数是2MW, 690V,4极,本文旨在探讨应用这些参数的控制器在双馈和异步发电机模式中的性能。
这是对在先前资料中已建立的且稳定性已被证明过的两种操作模式的进一步研究,这两种模式分别是双馈和异步发电机模式。
作者探讨了双方连接的稳态效率。
稳态性能的良好说明这台机器用这种连接方法运行时相对于其他方法是有利的。
本文检视(即瞬态性能)的2千瓦风力涡轮机的控制能力。
在双馈和异步发电机模式中全部动态控制器(电流调节、解耦控制方程和矢量控制)的结果被显示。
有些元件形成了应用于整个操作过程中的转子电压且在双馈异步发电机模式中有涉及到,一份对这些元件的详细分析被呈现出来,因为它能使这些有很大控制力的元件被识别。
当设计先进控制方案时这被作为对整个运行范围的一个概论能被确认是特别重要的。
已经被证实的可在一台7.5kW实验室钻机中应用的仿真模型可应用于现实的2千瓦风力中,可得出结论是提议在真实的风力涡轮机中的异步发电机模式中使用。
2、连接方式控制高压电网侧逆变器(GSI)来维持一个固定的直流环节电压,该电压在高压电网中有给定的功率因数。
控制转子侧逆变器(RSI),从而能最大量的提取风的动能同时使定子的功率因数控制在高压电网所需要的限制范围之内,尽管通常取单位功率因数。
高压电网侧逆变器就像在双馈模式中一样被控制。
转子侧逆变器的目的是为了当从风的动能中吸收最大的能量时控制定子磁链。
3、控制器性能前期准备工作中,探讨了双馈模式和异步发电机模式中的一个闭环控制器,但只有一个7.5KW实验测试平台。
2MW系统动态会有所不同,在本文讨论也有讨论。
对一台2 MW风力涡轮机来说,其在双馈模式和异步发电机模式中的动态控制器的性能在这段显示了出来。
3.1双馈异步发电机模式(T和Q控制)在双馈模式中控制器的参考值是扭矩(见图1)和能达到电网规范要求的定子的无功功率。
本部分研究了两种速度,使控制性能表现出来自电网规范要求的标称功率限制的上方和下方的20%。
一个额定功率为320千瓦的发电机,可达1150转(小于标称功率的20%),一个额定功率是125千瓦的发电机可达1550转(超过20%的额定功率)。
参考和实际的转矩、定子无功功率,都以两者的速度而显示在图5。
两者速度的转矩的参考值是特定的额定值,用一个给定的速度从图1中计算出;−2672Nm对应1150转速而−7701Nm对应1550转速。
将一200Nm的阶跃信号应用于两者的速度中为了说明转矩对阶跃变化的动态响应。
在1150转速时定子无功功率的参考值在电网规范要求下的特定的限制范围内变动;最初发出的功率比额定的少5%,在t =3.5s时,有一个阶跃变化, 多了+ 5%的电力。
在1550转时,定子功率因数的参考值最初是0.95,在t = 3s时有一个阶跃变化,为单位功率因数而最后一个阶跃是在t=4s时滞后到0.95。
矢量控制回路的调整为一个0.1秒的时间常数,而转矩和定子无功功率回路各自调整为0.9s。
矢量控制的设计是为了有一个比当前规定的较慢的带宽。
实际转子直交电流、irds、和正交电流、irqs、与图5对应的部件在图6中显示。
转矩参考值的阶跃变化的影响对于期望的正交电流(上标s指出变量是定子)是明显的。
在在t =3s,1550转速时,这个正交电流部分包含小瞬态响应,而t = 4s时,它是由于的值发生阶跃变化。
定子无功功率参考值的阶跃变化如图5,导致直交电流参考值快速变化的,图6,如在定子无功功率的参考值实际值之间有初步的误差,随着控制运行一段时间去调整。
现行的规定,确保带宽能防止当控制器一直在获得一个合适的反应速度时,其反应太快。
一个被调整好的用于设计控制器的方程给了一些相似的比例和积分所得的值,这些值在电流的直交和正交环中被赫德沃斯特用过。
3.2 异步发电机模式(转矩和磁通控制)异步发电机模式中控制器的参考值是定子磁链和转矩。
在异步发电机模式中对2MW发电研究其在两种条件下的启动和转矩的阶跃反应,两种条件分别是400转(最低异步发电机模式速度)和1420转(以这样的速度所产生的能量高于对应的转子转换器的600千瓦的额定功率)。
由图1知,稳态的转矩和速度的额定值为320Nm,400转和4081Nm,1420转。
一个必须建立在额定机器, 对通过一段斜坡给定的一个速度,为了在机器中建立额定的λsr值,设置启动顺序是必要的,在机器可以产生电力之前。
在机器中,一旦该控制器的参考λsr已建立,转矩的参考值就会通过一个给定额定速度的受控斜坡而增加,然后在400转速时一个50Nm的阶跃响应与1420转速时一个200Nm的阶跃响应被应用。
控制器就像期望的那样控制机器跟踪转矩的参考值。
矢量控制回路决定转子电流的参考值,如图8。
为了建立λsr,最初的部分迅速上升,大约是一个给定的负荷点稳态值的三倍。
电流一直都在在额定的限制范围内。
最初的转子直交电流能够显著降低,如果一个较慢的λsr反应被实现。
转子电流正交部分由转矩回路控制以便能得到所期望的能量。
最初由于转子直交电流很高而通过交叉耦合规律影响了正交回路而有轻微的误差。
在机器中,一旦λsr的额定值已确定,直接和正交回路就解耦了。
并且一个转矩的阶跃信号可引起转子正交电流的短暂上升,尽管控制量的参考值调整的比这一变化慢。
4、转子的电压元件双馈和异步发电机模式的性能已经在上一节说明过了。
两者的控制器都是基于内部电流环和外部控制回路,而外部控制回路是由双馈模式中的转矩和定子无功功率回路以及异步发电机模式中转矩和定子磁链回路组成。
解耦方程加入到PI控制器输出端以减小两回路之间交叉耦合的影响。
最后一部分工作是研究转子电压稳态组件的贡献,对一台2兆瓦机器来说转子电压在解耦方程式中作为一个未知数来评估在不同的速度时的它重要性。
转子电压、转子电流和方程式中给定的无差别的转子电压部分在双馈模式中的全部速度范围(1000到1950转)内被讨论,该范围是由图1中的额定转矩决定的,的范围从落后0.9上升到领先0.9。
只有假设电网侧逆变器维持单位定子功率因数且拥有此功率因数的转子变频器是连接到独立于转子侧逆变器的电网中时有5、结论本文首先分析了在2 MW双馈异步发风力涡轮机中双馈和异步发电机模式下控制器的响应。
由制造商提供的机器参数在2MW电机中的使用以及作为一个有效的,商用的WRIM应用于风力涡轮机中。
这项工作中,2MW机器的参数与在前期准备工作中的7.5千瓦电机的参数并不仅仅是一种线性比例,因此两个机器之间的特性没有被确认。
对进行了两个方面的调查分析。
已经存在的仿真模型用于评估2MW的双馈异步发电机在双馈和异步发电机模式下的可控性、稳态和瞬态行为。
结果表明,异步发电机模式是一种可控的运作模式,当转子电压下降时(当速度减小时),这种模式将扩大低速运行,所以IGBTs对电压的限制就会被当作电机和变频器对电流和能量的限制。
在2MW的的双馈模式中探讨了转子电压的组成。
这显示了解耦方程在双馈异步发电机随速度变化时的重要性。
感谢作者对FKI 工业传动和EPSRC的支持表示感谢。
参考1、佩纳R,柯赖J和艾歇GM. 双馈异步发电机在变速风能发电机中的应用。
1996年5月2、科波C和斯库马彻W.可调速发动机/发电机对双馈异步电机的控制3、雷恩L,博贝JR和塔纳PJ. 涡轮机的惯性在双馈异步风力发电涡轮机生产能量中的应用。