大容量永磁发电机组定子轻量化设计

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作者 马登辉 于慎波 +1 位作者 翟凤晨 窦汝桐 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期459-463,共5页

为了实现大容量外转子永磁风力发电机组定子轻量化设计目标,针对定子结构特点和运行过程中的载荷工况,对定子刚度和强度进行了系统分析,得到了定子的应力和变形分布,确定了定子的优化区域。在保证定子刚度和强度满足要求的条件下,运用... 为了实现大容量外转子永磁风力发电机组定子轻量化设计目标,针对定子结构特点和运行过程中的载荷工况,对定子刚度和强度进行了系统分析,得到了定子的应力和变形分布,确定了定子的优化区域。在保证定子刚度和强度满足要求的条件下,运用变密度法对其进行初步拓扑优化设计。在此基础上,通过灵敏度分析确定了对定子质量、刚度和强度影响较大的尺寸参数,进行了响应面尺寸优化。优化后定子的最大应力和最大变形均在许可范围内,质量减少了1 199 kg,减重11.25%,实现了轻量化目标。 展开更多

关键词 永磁风力发电机组 拓扑优化 灵敏度分析 响应面优化 轻量化设计

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直驱式永磁同步风力发电机组建模及其控制策略 被引量：237

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作者 尹明 李庚银 +2 位作者 张建成 赵巍然 薛轶峰 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2007年第15期61-65,共5页

以永磁体励磁多极直驱式同步风力发电机组(directly driven wind turbine with permanent magnet synchronous generators,D-PMSG)为对象,建立了包括风力机模型、传动系统模型和发电机模型的D-PMSG数学模型,提出了风力机桨距角和发电机... 以永磁体励磁多极直驱式同步风力发电机组(directly driven wind turbine with permanent magnet synchronous generators,D-PMSG)为对象,建立了包括风力机模型、传动系统模型和发电机模型的D-PMSG数学模型,提出了风力机桨距角和发电机转速的控制策略:桨距角的控制策略中以风速和发电机功率为输入信号,采用比例–积分控制很好地反映了不同风速对桨距角控制的不同要求;发电机转速控制策略中采用dq同步旋转坐标下的矢量控制方法,用d轴电流控制无功功率,用q轴电流控制转速,既实现了机组的解耦控制,又充分利用了发电机容量。运用Matlab/Simulink建立了D-PMSG仿真模型,对风速阶跃变化时机组运行情况进行了仿真,结果验证了该模型的合理性及控制策略的正确性和可行性。 展开更多

关键词 风力发电 直驱式永磁同步风力发电机组(D-PMSC) 桨距角控制 转速控制 变速

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基于双模控制的永磁直驱型风力发电机组高电压穿越控制策略的研究 被引量：6

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作者 马伟娜 白恺 +4 位作者 宋鹏 刘京波 姚万业 刘汉民 朱斯 《现代电力》 北大核心 2015年第3期13-18,共6页

为提高永磁直驱型风力发电机组的高电压穿越能力,在研究电网电压骤升下风力发电机组运行特性基础上提出一种基于双模控制的永磁直驱型风力发电机组高电压穿越控制策略。以电网电压骤升幅度及直流母线电压的升高程度为依据,利用选择器进... 为提高永磁直驱型风力发电机组的高电压穿越能力,在研究电网电压骤升下风力发电机组运行特性基础上提出一种基于双模控制的永磁直驱型风力发电机组高电压穿越控制策略。以电网电压骤升幅度及直流母线电压的升高程度为依据,利用选择器进行网侧变流器控制模式的转换,从而使直驱型风力发电机组具备高电压穿越能力。基于PSCAD仿真平台的仿真结果及应用结果表明,该控制策略不仅可以保证直驱型风力发电机组在电网电压骤升期间不脱网连续运行,还可以有效提高风力发电机组的无功补偿能力,有利于电网的安全稳定运行。 展开更多

关键词 高电压穿越 永磁直驱型风力发电机组 双模控制 PSCAD

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风速分布差异对永磁风力发电机组故障特性的影响分析 被引量：7

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作者 绳晓玲 韩旭超 万书亭 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期123-132,共10页

为了更有效地辨识永磁风力发电机组的故障特征,从叶轮扫掠面内的实际风况出发,综合考虑风剪切、塔影效应产生的风速时空分布差异,并研究该差异对永磁风力发电机组故障特征的影响。首先介绍考虑风速时空分布差异后的风速模型(等效风速模... 为了更有效地辨识永磁风力发电机组的故障特征,从叶轮扫掠面内的实际风况出发,综合考虑风剪切、塔影效应产生的风速时空分布差异,并研究该差异对永磁风力发电机组故障特征的影响。首先介绍考虑风速时空分布差异后的风速模型(等效风速模型),然后基于该模型对永磁风力发电机组常见的电气和机械故障特性进行理论分析,分别推导得出考虑风速时空分布后绕组不对称故障、叶轮不平衡故障以及这2种故障复合作用下的定子电流表达式;最后利用Matlab/Simulink平台进行仿真验证。研究结果表明,与现有的基于轮毂处平均风速的故障特征相比,考虑风速时空分布差异后,永磁风力发电机绕组不对称故障特征中含有3kP(k为整数,P为叶轮转频)为主的调制频率;叶轮不平衡故障特征频率除P和3kP外,还出现了P与3kP的耦合调制;复合故障下频率成分会更复杂。 展开更多

关键词 永磁风力发电机组 故障诊断 风速 绕组不对称 叶轮不平衡

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永磁直驱风力发电机组主机架强度分析 被引量：9

5

作者 何玉林 曾纯亮 常慧英 《机械设计与制造》 北大核心 2011年第9期185-187,共3页

运用风力机空气动力学、结构动力学、强度分析等理论和现代设计方法,以GL、IEC、Eu-roCode3等风力发电机组规范为依据,利用非线性有限元分析软件MSC.MARC对主机架结构进行静强度、模态、以及疲劳寿命分析,并对结果进行校核评价。总结了... 运用风力机空气动力学、结构动力学、强度分析等理论和现代设计方法,以GL、IEC、Eu-roCode3等风力发电机组规范为依据,利用非线性有限元分析软件MSC.MARC对主机架结构进行静强度、模态、以及疲劳寿命分析,并对结果进行校核评价。总结了运用MSC.MARC进行风力发电机组关键零部件设计与分析的方法,为风力发电机组零部件的自主设计和结构优化提供可靠的科学依据,具有理论意义和工程使用价值。 展开更多

关键词 永磁直驱风力发电机组 主机架 强度分析 模态分析 疲劳寿命

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直驱永磁风力发电机组的频率响应简化模型及其应用 被引量：19

6

作者 侍乔明 付立军 +3 位作者 李海英 王永平 吴优 王刚 《智慧电力》 北大核心 2020年第1期42-48,90,共8页

基于直驱永磁风力发电机组(D-PMSG)详细仿真模型开展多风机虚拟惯量的协同控制研究,存在仿真计算耗时多、难以确定影响虚拟惯量控制的主要因素等问题,为此提出了一种D-PMSG的频率响应简化建模及适用于多机虚拟惯量控制研究的风电场频率... 基于直驱永磁风力发电机组(D-PMSG)详细仿真模型开展多风机虚拟惯量的协同控制研究,存在仿真计算耗时多、难以确定影响虚拟惯量控制的主要因素等问题,为此提出了一种D-PMSG的频率响应简化建模及适用于多机虚拟惯量控制研究的风电场频率响应简化建模方法。仿真结果表明,所提模型能够有效反映风机的频率响应特性,简化风电场建模的复杂度。 展开更多

关键词 直驱永磁风力发电机组 频率响应 简化模型 虚拟惯量控制 多时间尺度

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基于神经网络的半直驱永磁同步风力发电机组有功功率控制 被引量：1

7

作者 张珍珍 邹见效 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2013年第9期130-136,共7页

针对半直驱风力发电机组,提出了一种基于神经网络的有功功率控制方法,分别对变桨控制器和转速控制器进行设计,实现机组在额定功率控制模式和非额定功率的恒功率控制模式的有功功率控制。着重研究了转速控制算法,采用线性反馈化方法对系... 针对半直驱风力发电机组,提出了一种基于神经网络的有功功率控制方法,分别对变桨控制器和转速控制器进行设计,实现机组在额定功率控制模式和非额定功率的恒功率控制模式的有功功率控制。着重研究了转速控制算法,采用线性反馈化方法对系统模型进行处理,然后根据动态面控制算法设计转速控制器,并利用RBF神经网络逼近特性避免由于对具有非线性特性风力发电机组线性化而导致的模型不确定性问题。最后基于MATLAB/Simulink平台,将该功率控制方法应用于2 MW半直驱永磁同步风力发电机组,验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 半直驱永磁同步风力发电机组 有功功率 反馈线性化 动态面控制 神经网络 风电 功率控制

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超级电容储能和卸荷电路协调控制的永磁同步风电机组低电压穿越策略 被引量：22

8

作者 王雨欣 王思怡 +4 位作者 杨黎晖 王弋飞 胡治龙 范伟强 党凯 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期177-185,共9页

针对永磁同步风力发电机组的低电压穿越问题,结合超级电容储能与卸荷电路的优点,提出了一种超级电容储能和卸荷电路协调控制的低电压穿越策略。当低电压故障发生时,在机组变流器的直流侧同时投入卸荷电阻和超级电容储能系统共同吸收故... 针对永磁同步风力发电机组的低电压穿越问题,结合超级电容储能与卸荷电路的优点,提出了一种超级电容储能和卸荷电路协调控制的低电压穿越策略。当低电压故障发生时,在机组变流器的直流侧同时投入卸荷电阻和超级电容储能系统共同吸收故障期间的不平衡功率。在故障清除后,超级电容储能系统根据网侧变流器的运行状态将故障期间吸收的能量回馈电网。仿真结果表明,所提协调控制策略能在保证机组可靠实现故障穿越的同时,降低超级电容的设计容量和成本,并提高风能的利用率。 展开更多

关键词 永磁同步风力发电机组 超级电容储能 卸荷电路 低电压穿越

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直驱永磁风力发电系统低电压穿越改进控制策略研究 被引量：40

9

作者 李戈 宋新甫 常喜强 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2011年第12期74-78,83,共6页

采用改进的瞬时对称分量法对电网电压瞬时值进行对称分量分解,提出了电网电压不对称跌落时D-PMSG的低电压穿越控制策略。按照电网电压正序分量和额定电压的比值减小发电机功率,并在解耦控制中分别控制正序和负序分量,正序通道完成能量... 采用改进的瞬时对称分量法对电网电压瞬时值进行对称分量分解,提出了电网电压不对称跌落时D-PMSG的低电压穿越控制策略。按照电网电压正序分量和额定电压的比值减小发电机功率,并在解耦控制中分别控制正序和负序分量,正序通道完成能量的传输,负序通道产生和电网负序电压相等的负序电压,从而保证网侧逆变器电流中无负序分量,避免了逆变器非全相过负荷,充分利用其容量。仿真结果研究表明,提出的改进控制策略实现了不对称故障下的低电压穿越,并且保持了逆变器三相电流对称。 展开更多

关键词 直驱永磁同步风力发电机组 低电压穿越 不对称电网电压 瞬时对称分量法

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永磁风电系统网侧变流器低电压穿越控制策略 被引量：4

10

作者 张友鹏 郭瑾 +1 位作者 高锋阳 董唯光 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第12期1883-1886,共4页

针对电网电压对称跌落时永磁直驱风电系统低电压穿越能力的问题,在网侧控制中提出使用电机侧与电网侧的功率差信号来稳定直流侧电压,并且根据电压跌落深度控制无功和有功功率的输出大小,构成功率外环与电流内环双环控制系统。仿真结果表... 针对电网电压对称跌落时永磁直驱风电系统低电压穿越能力的问题,在网侧控制中提出使用电机侧与电网侧的功率差信号来稳定直流侧电压,并且根据电压跌落深度控制无功和有功功率的输出大小,构成功率外环与电流内环双环控制系统。仿真结果表明,在电网电压跌落20%以内且持续时间不大于0.2 s时,该控制策略保证了直流侧电压稳定,有助于提高无功功率注入电网及恢复电网电压。 展开更多

关键词 永磁直驱同步风力发电机组 低电压穿越 功率外环 电流内环 无功补偿

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永磁直驱同步风电系统并网运行仿真 被引量：3

11

作者 郭瑾 张友鹏 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期617-620,共4页

针对永磁直驱同步风电机组(D-PMSG)并网问题,构建了经背靠背双PWM全功率变流器并网的D-PMSG仿真模型,包括电网电压正常情况下的稳态并网模型和电网电压跌落情况下的并网模型。在系统稳态并网时,运行于最优功率模式,控制逆变器运行于单... 针对永磁直驱同步风电机组(D-PMSG)并网问题,构建了经背靠背双PWM全功率变流器并网的D-PMSG仿真模型,包括电网电压正常情况下的稳态并网模型和电网电压跌落情况下的并网模型。在系统稳态并网时,运行于最优功率模式,控制逆变器运行于单位功率因数,使风电场有功出力最大;在电网电压跌落时,系统运行于无功补偿模式,为电网提供无功支持,提高系统低电压穿越能力。仿真结果表明所建立的D-PMSG模型不但可以实现最优功率并网而且具有良好的低电压穿越能力。 展开更多

关键词 永磁直驱同步风力发电机组 并网运行 最优功率模式 无功补偿模式 低电压穿越

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基于转子动能控制的风电机组功率平滑控制结构及优化策略研究 被引量：6

12

作者 王海旗 晋涛 +3 位作者 刘星廷 王欣伟 郭瑞宙 程胤璋 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期251-257,共7页

采用转子动能控制方法对直驱永磁同步风力发电机组输出的有功功率进行功率平滑控制,并对控制效果进行优化。首先,分析转子动能控制造成功率损失的原因,并据此提出一种能够补偿功率损失的平滑指令,结合风电机组稳定性分析,得到风电机组... 采用转子动能控制方法对直驱永磁同步风力发电机组输出的有功功率进行功率平滑控制,并对控制效果进行优化。首先,分析转子动能控制造成功率损失的原因,并据此提出一种能够补偿功率损失的平滑指令,结合风电机组稳定性分析,得到风电机组采用功率平滑控制的条件,以此采用Matlab/Simulink进行仿真分析,验证所提控制策略的有效性。然后,利用模糊逻辑控制算法(FLC)进行优化控制,以提高风电机组输出有功功率平滑度和风能利用率,并改善由于功率指令切换造成的平滑度下降问题。最后,通过Matlab/Simulink进行仿真分析,对比不同参数下的优化效果,验证所提控制策略和优化方法的有效性。 展开更多

关键词 转子动能 模糊控制 稳定性 补偿 直驱永磁同步风力发电机组

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一种基于非线性鲁棒H~∞方法的半直驱风电机组有功功率控制方法 被引量：3

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作者 孙景涛 李海平 +2 位作者 谢家安 张骐遥 陈刚 《广东电力》 2019年第3期104-111,共8页

为实现风力机组在额定功率控制状态下和非额定功率的恒功率控制状态下的有功功率控制,分别利用模糊比例-积分(proportion-integral, PI)控制和非线性鲁棒控制对风力机组中的变桨控制器和转速控制器进行设计,实现风力机组在额定功率控制... 为实现风力机组在额定功率控制状态下和非额定功率的恒功率控制状态下的有功功率控制,分别利用模糊比例-积分(proportion-integral, PI)控制和非线性鲁棒控制对风力机组中的变桨控制器和转速控制器进行设计,实现风力机组在额定功率控制状态下和非额定功率的恒功率控制状态下的有功功率控制。介绍了含有不确定性干扰参数的三阶转速控制系统的非线性模型,利用鲁棒控制中的动态测试(state dynamic measurement,SDM)反馈线性化H~∞方法,设计出机组的非线性鲁棒转速控制器。最后利用MATLAB建立整个半直驱永磁同步发电机组的仿真模型,通过最终的仿真算例验证所提控制策略的有效性和准确性。 展开更多

关键词 半直驱永磁同步发电机组 模糊PI控制 非线性鲁棒控制 有功功率控制 SDM混合反馈线性化 H ∞方法

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基于直接电容电流控制的PMSG机组低电压穿越控制策略研究 被引量：1

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作者 钟诚 魏来 严干贵 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期742-750,共9页

提出一种改进的PMSG机组低电压穿越控制策略。在机侧变流器控制直流母线电压的结构基础,提出直接电容电流控制和电感电压前馈方法,加快直流链电压控制速度,进而提高网侧变流器捕获最大风能的速度和降低电压故障时的直流电容电压暂态峰... 提出一种改进的PMSG机组低电压穿越控制策略。在机侧变流器控制直流母线电压的结构基础,提出直接电容电流控制和电感电压前馈方法,加快直流链电压控制速度,进而提高网侧变流器捕获最大风能的速度和降低电压故障时的直流电容电压暂态峰值。对比仿真结果可验证该文策略的有效性。 展开更多

关键词 永磁同步发电机组 低电压穿越 直接电容电流 电感电压前馈

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风力发电对双电源快速切换的影响 被引量：3

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作者 卜繁多 梁志珊 夏鹏程 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2014年第3期1-8,共8页

风力发电的大量接入使配电网成为有源网络,影响了快速切换装置的正确动作。以含有风力发电(永磁同步发电机组和双馈异步发电机组)的某石化厂6 kV终端变电站为例,利用电力系统分析软件包EDSA建立仿真模型,分析风力发电对快速切换装置的... 风力发电的大量接入使配电网成为有源网络,影响了快速切换装置的正确动作。以含有风力发电(永磁同步发电机组和双馈异步发电机组)的某石化厂6 kV终端变电站为例,利用电力系统分析软件包EDSA建立仿真模型,分析风力发电对快速切换装置的影响。仿真结果表明:含有永磁同步发电机组的变电站在发出的无功功率小于负载所需的无功功率时,有利于进行快速切换,而在发出的无功功率大于负荷所需的无功功率时,会出现电压升高的情况,很有可能超过设备的保护定值,需要修改现有的切换判据;含有双馈异步发电机组的变电站无论发电机组发出的有功功率大于或小于负荷所需的有功功率,均不利于进行快速切换。针对含有风力发电的变电站提出了改进的快速切换判据:对于含有永磁同步发电机组的变电站增加了现有判据中对母线电压上限的约束,对于含有双馈异步风力发电机组的变电站扩大了现有判据中对母线电压下限的约束。 展开更多

关键词 风力发电 永磁同步发电机组 双馈异步发电机组 快速切换 切换判据

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基于IMPMMS并网的新能源电压稳定性分析

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作者 郑军铭 冯丽 +1 位作者 蔡志远 张炳义 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期66-74,共9页

新能源并网比例过高导致新能源电网电压稳定性低和机组脱网风险,永磁发电机组(IMPMMS)对系统具有电压补偿能力,能满足新能源电网无功需求。本文根据永磁发电机组的结构和工作原理,分析了永磁发电机组的电压补偿机理,推导影响无功调节能... 新能源并网比例过高导致新能源电网电压稳定性低和机组脱网风险,永磁发电机组(IMPMMS)对系统具有电压补偿能力,能满足新能源电网无功需求。本文根据永磁发电机组的结构和工作原理,分析了永磁发电机组的电压补偿机理,推导影响无功调节能力的参数。结合新能源通过永磁发电机组并网的状态方程,建立电力系统仿真模型,对比不同程度电压跌落下永磁发电机组与传统机组的电压补偿能力及电压隔离作用,最后研制一台缩比样机。仿真和试验结果表明:网侧电压跌落幅度越大,永磁发电机组电压补偿能力越强,且永磁发电机组机械隔离可以隔离故障对新能源机组的影响,有效防止新能源脱网风险的发生,提高新能源发电系统的电压稳定性。 展开更多

关键词 高比例新能源 永磁发电机组 无功补偿能力 电压隔离 电压稳定性

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我国超高海拔最大风电场

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《电力工程技术》 北大核心 2024年第3期I0001-I0001,共1页

2024年1月1日,我国超高海拔最大风电场西藏那曲欧玛亭嘎100MW风电场正式投运。项目由25台4MW永磁直驱风力发电机组成,其轮毂高度100m,叶轮直径172m,叶片长度84.5m。场址平均海拔4650m,是目前我国超高海拔地区建成投运的单机容量、装机... 2024年1月1日,我国超高海拔最大风电场西藏那曲欧玛亭嘎100MW风电场正式投运。项目由25台4MW永磁直驱风力发电机组成,其轮毂高度100m,叶轮直径172m,叶片长度84.5m。场址平均海拔4650m,是目前我国超高海拔地区建成投运的单机容量、装机规模最大的风电场。 展开更多

关键词 单机容量 叶轮直径 轮毂高度 装机规模 叶片长度 风电场 永磁直驱风力发电机组 西藏那曲

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计及低穿控制的混合型风电场短路电流特性与故障分析方法研究 被引量：19

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作者 尹俊 毕天姝 +1 位作者 薛安成 杨奇逊 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第21期99-110,共12页

不精确的短路电流计算会影响故障分析的结果,进而使保护动作特性的评估产生误差。针对以往研究中未考虑风电场中风机类型多样性、无法准确等效风电场的故障暂态过程等问题,考虑了故障期间控制策略对风力发电机组暂态过程的影响,建立了... 不精确的短路电流计算会影响故障分析的结果,进而使保护动作特性的评估产生误差。针对以往研究中未考虑风电场中风机类型多样性、无法准确等效风电场的故障暂态过程等问题,考虑了故障期间控制策略对风力发电机组暂态过程的影响,建立了双馈风力发电机组与永磁风力发电机组的单机等效模型,采用分群聚合等效的方法,提出了含多类型风力发电机组的风电场简化等效模型。进一步分析了故障期间短路电流的变化机理,给出了混合型风电场的短路电流计算方法。采用实时数字仿真器(RTDS)建立含多类型风机的物理实验平台,验证了所提风电场短路电流计算方法的准确性,并在此基础上对风电场接入的电网故障分析方法进行了探讨与分析。 展开更多

关键词 风电场 双馈风力发电机组 永磁风力发电机组 短路电流计算 故障分析

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