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基于Matlab/Simulink的永磁直驱风力发电机组建模和仿真研究 被引量:12
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作者 朱亮 徐希望 王祥旭 《电网与清洁能源》 2011年第9期93-99,共7页
以永磁直驱风力发电机组为研究对象,建立了包括风力机、传动部分、永磁直驱发电机、矢量控制策略、最大风能捕获策略的整体数学模型;应用Matlab/Simulink工具,以建立的数学模型为基础搭建了永磁直驱风力发电机组仿真模型,并以两次阶跃... 以永磁直驱风力发电机组为研究对象,建立了包括风力机、传动部分、永磁直驱发电机、矢量控制策略、最大风能捕获策略的整体数学模型;应用Matlab/Simulink工具,以建立的数学模型为基础搭建了永磁直驱风力发电机组仿真模型,并以两次阶跃风速为例对所建模型并网后运行特性进行了仿真研究。实现了永磁直驱风力发电机组的最大风能捕获和功率解耦控制,仿真结果表明,永磁直驱风力发电机组具有良好的运行特性,同时验证了所建模型的正确性和有效性。 展开更多
关键词 风力发电 永磁直驱风力发电机 矢量控制 最大风能捕获 解耦控
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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
2
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 主机架 强度分析 模态分析 疲劳寿命
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永磁直驱风力发电机滑模变结构直接功率控制 被引量:1
3
作者 唐酿 肖湘宁 +2 位作者 翁洪杰 陈晓科 刘正富 《广东电力》 2013年第12期64-69,共6页
对永磁直驱风力发电机变流器脉宽调制策略及机侧控制模式进行了分析。提出滑模变结构永磁直驱风力发电机直接功率控制,结合风能最大功率跟踪控制策略定叶尖速比法和机组恒定气隙磁链控制设计滑模变结构直接功率控制器,其机侧脉宽调制开... 对永磁直驱风力发电机变流器脉宽调制策略及机侧控制模式进行了分析。提出滑模变结构永磁直驱风力发电机直接功率控制,结合风能最大功率跟踪控制策略定叶尖速比法和机组恒定气隙磁链控制设计滑模变结构直接功率控制器,其机侧脉宽调制开关频率恒定、无需同步旋转坐标变换及机端电压相位信息,能有效减小机侧变流器容量且控制结构简单,动态性能优良。仿真研究验证了所提理论分析方法和控制策略的正确性和有效性。 展开更多
关键词 永磁直驱风力发电机 滑模变结构 定叶尖速比 恒气隙链控制 接功率控制
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不同工况下3.3 MW永磁直驱风力发电机电磁场仿真分析及损耗修正 被引量:4
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作者 李进泽 梅恬语 +2 位作者 赵震 王晓东 刘光伟 《可再生能源》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期338-343,共6页
文章设计了一台3.3 MW外转子表贴式永磁直驱风力发电机,并对其电磁性能及短路故障情况进行了有限元仿真分析。首先,得出了这台电机在额定工况下的转矩和磁密分布等结果,以及在相间绕组短路和三相绕组短路两种情况下电机转矩、电压和电... 文章设计了一台3.3 MW外转子表贴式永磁直驱风力发电机,并对其电磁性能及短路故障情况进行了有限元仿真分析。首先,得出了这台电机在额定工况下的转矩和磁密分布等结果,以及在相间绕组短路和三相绕组短路两种情况下电机转矩、电压和电流等曲线的变化情况;然后,通过三维静磁场仿真,探究了电机定子的径向通风道结构对二维有限元仿真的影响程度,并对铁耗进行了修正;最后,通过电磁场-温度场的耦合迭代仿真,考虑了温度场影响下的电机内部材料特性的变化对电机损耗结果的影响。 展开更多
关键词 永磁直驱风力发电机 有限元仿真分析 短路故障分析 铁耗修正方法
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一种新型的永磁直驱风力发电机组控制策略在微网中的应用 被引量:3
5
作者 黄伟煌 王芸 赵浩然 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期61-69,共9页
针对永磁直驱风力发电机组提出一种新型的控制策略。并网运行下采用最大功率跟踪控制;孤岛运行下网侧变流器作为电压源逆变器(VSI)运行,为微网提供稳定的电压频率,机侧变流器控制直流母线电压和定子电压的大小。同时针对新型控制策略下... 针对永磁直驱风力发电机组提出一种新型的控制策略。并网运行下采用最大功率跟踪控制;孤岛运行下网侧变流器作为电压源逆变器(VSI)运行,为微网提供稳定的电压频率,机侧变流器控制直流母线电压和定子电压的大小。同时针对新型控制策略下存在的转矩波动与运行模式切换的问题,分别设计阻尼控制器和无扰PI控制器。着重分析风电机组在孤岛运行下的稳定运行区域以及与蓄电池之间的协调控制。在DIg SILENT/Power Factory中建立仿真模型,对微网不同模式下的运行以及风速、负载变化下的响应进行仿真验证。仿真结果表明,新型控制策略在维持微网稳定的前提下,可减少蓄电池的容量和充放电次数。 展开更多
关键词 微网 永磁直驱风力发电机 蓄电池 并网运行 孤岛运行 协调控制
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永磁直驱风力发电机定子绕组电压分布仿真计算与测试 被引量:2
6
作者 何明鹏 张跃 +5 位作者 刘学忠 范琦睿 胡波 梁智明 袁鹏飞 刘枰 《绝缘材料》 CAS 北大核心 2022年第6期95-100,共6页
变频器产生的高频重复激励脉冲会在电机定子绕组上产生不均匀且高幅值的过电压,从而加速电机绝缘系统老化甚至产生故障。本文基于暂态分析软件PSCAD/EMTDC,建立了2.5 MW永磁直驱发电机的三相定子绕组等效电路模型,并应用有限元方法计算... 变频器产生的高频重复激励脉冲会在电机定子绕组上产生不均匀且高幅值的过电压,从而加速电机绝缘系统老化甚至产生故障。本文基于暂态分析软件PSCAD/EMTDC,建立了2.5 MW永磁直驱发电机的三相定子绕组等效电路模型,并应用有限元方法计算了对应等效电路的分布参数。同时为了验证仿真计算结果的有效性,搭建了实验测试平台。结果表明:在三相脉宽调制脉冲电压的作用下,该永磁直驱风力发电机的定子绕组对地、线圈间以及匝间的过电压幅值沿电机接线端子到绕组中性点均呈现减小的趋势。实验测试结果进一步验证了三相定子绕组等效电路模型的准确性。 展开更多
关键词 永磁直驱风力发电机 PWM变频器 定子绕组 电压分布
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大型半直驱永磁风力发电机多目标优化设计
7
作者 李香锐 林鹤云 +3 位作者 李如海 刘斯强 赵震 李华 《电机与控制学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期33-42,共10页
针对基于常规有限元法优化耗时长的问题,提出一种磁路模型与非支配遗传算法相结合的大型半直驱分段内嵌式永磁风力发电机高性能多目标优化设计方法,该方法能够在保证一定设计精度的前提下快速实现电机的优化设计。首先,基于等效磁路法... 针对基于常规有限元法优化耗时长的问题,提出一种磁路模型与非支配遗传算法相结合的大型半直驱分段内嵌式永磁风力发电机高性能多目标优化设计方法,该方法能够在保证一定设计精度的前提下快速实现电机的优化设计。首先,基于等效磁路法建立可以考虑弱磁控制运行发电机的电磁计算模型;其次,基于所建的电磁计算模型提出了该类发电机的多目标优化方法,并采用非支配遗传算法进行求解,以获得高电磁功率和最低材料成本的设计方案;最后,采用有限元分析方法对所提出的优化设计方法进行验证。结果表明,所提方法在设计时间及寻优效果方面均具有较好的性能,可以为大型半直驱永磁风力发电机的优化设计提供有力的技术支撑。 展开更多
关键词 风力发电机 多目标优化设计 分段内嵌式 遗传算法 设计 成本优化
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大型永磁直驱同步风力发电机电磁振动的仿真分析 被引量:1
8
作者 丁亮 《可再生能源》 CAS 北大核心 2013年第11期39-42,共4页
文章研究了大功率、多极数、低转速的大型永磁直驱同步风力发电机电磁振动问题,首先利用Ansoft软件计算发电机电磁场,然后根据Maxwell应力张量理论得到发电机定子时空分布的电磁力,再由二维傅里叶变换分析电磁力波的组成,建立了电机定... 文章研究了大功率、多极数、低转速的大型永磁直驱同步风力发电机电磁振动问题,首先利用Ansoft软件计算发电机电磁场,然后根据Maxwell应力张量理论得到发电机定子时空分布的电磁力,再由二维傅里叶变换分析电磁力波的组成,建立了电机定子振动的三维计算模型,最后应用Ansys软件对定子进行模态分析,将电磁力作为激励源计算定子的瞬态响应。该计算结果与测试结果较为近,可以在工程中应用。 展开更多
关键词 永磁直驱风力发电机 力波 模态分析 振动
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基于有限元方法的大型永磁直驱同步风力发电机电磁场计算 被引量:21
9
作者 何山 王维庆 +1 位作者 张新燕 赵祥 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2010年第3期157-161,共5页
用有限元软件和电磁场知识对1.2MW永磁风力发电机建模,计算了发电机的静、瞬态磁场。研究了发电机静态气隙磁场的分布,通过傅里叶分解,得出了气隙磁密基波和高次谐波。采用转子斜极方法消除高次谐波,得到了转子斜极改善磁密分布的实际... 用有限元软件和电磁场知识对1.2MW永磁风力发电机建模,计算了发电机的静、瞬态磁场。研究了发电机静态气隙磁场的分布,通过傅里叶分解,得出了气隙磁密基波和高次谐波。采用转子斜极方法消除高次谐波,得到了转子斜极改善磁密分布的实际效果。对于瞬态磁场,采用电路分析方法,根据有限元方法的电路耦合功能,得出了发电机磁场和电势波形。结合实验数据,对比了静、瞬态磁场计算结果,分析了数据产生偏差的原因,验证了理论分析的正确性和有效性。 展开更多
关键词 有限元方法 同步风力发电机 计算
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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:238
10
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 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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基于变流器控制策略的直驱永磁风力发电机优化设计 被引量:15
11
作者 高剑 黄守道 +1 位作者 张文娟 陈正茂 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第7期103-109,共7页
直驱永磁风力发电机通过一个背靠背全功率变流器与电网相连,因此传统基于电网电压的直接并网同步发电机设计与分析模型不再适用于直驱永磁风力发电机。本文提出了一种新的直驱永磁风力发电机的设计分析模型,该模型综合考虑了变流器电流... 直驱永磁风力发电机通过一个背靠背全功率变流器与电网相连,因此传统基于电网电压的直接并网同步发电机设计与分析模型不再适用于直驱永磁风力发电机。本文提出了一种新的直驱永磁风力发电机的设计分析模型,该模型综合考虑了变流器电流矢量控制策略对发电机特性和性能的影响,能更准确地反映直驱永磁风力发电机的实际运行状况。基于该模型,运用遗传算法对1.5MW、3MW、5MW、7MW和10MW五种功率等级的永磁直驱风力发电机进行了以材料成本最低为目标的优化设计,设计结果表明电机的重量和成本都得到了下降。最后运用有限元方法,对10MW永磁直驱风力发电机进行了空载、负载的性能仿真分析,仿真结果验证了本文提出的设计模型和优化设计方法的正确性。 展开更多
关键词 风力发电机 变流器 设计模型 优化设计 有限元法
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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
12
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 风力发电机 双模控制 PSCAD
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电网故障下直驱永磁风力发电机组机侧变流器改进控制策略 被引量:6
13
作者 王海鑫 杨俊友 +5 位作者 李欣 邢作霞 崔嘉 李连富 王宇帆 李春来 《可再生能源》 CAS 北大核心 2015年第11期1632-1639,共8页
文章对电网电压跌落时的直驱永磁同步风力发电机组的低电压穿越过程进行深入研究,在电网电压跌落时,通过分析发电机机侧变流器最大风能跟踪控制策略,提出一种补偿q轴电流参考值抑制直流母线电压的新方法,并加入弱磁控制,使发电机输出功... 文章对电网电压跌落时的直驱永磁同步风力发电机组的低电压穿越过程进行深入研究,在电网电压跌落时,通过分析发电机机侧变流器最大风能跟踪控制策略,提出一种补偿q轴电流参考值抑制直流母线电压的新方法,并加入弱磁控制,使发电机输出功率迅速有效降低,进而维持机侧与网侧变流器的功率平衡及母线电压稳定。电网持续故障且超出规定时间时,为风电机组增加了卸荷电路,保证机组安全退出运行。分析结果验证了所提方案的正确性和有效性。 展开更多
关键词 风力发电机 电流补偿 电压跌落 低电压穿越
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大型直驱永磁风力发电机及其并网运行研究 被引量:20
14
作者 张新燕 王维庆 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期412-416,共5页
为了研究大型直驱式永磁风力发电机控制及其并网后在电力系统中的运行,建立了风速模型、发电机模型,对直驱式永磁风力发电机的工作原理进行了研究,对风力发电机接入电网运行进行了分析,并对最大功率跟踪和桨距角控制进行了研究。采用理... 为了研究大型直驱式永磁风力发电机控制及其并网后在电力系统中的运行,建立了风速模型、发电机模型,对直驱式永磁风力发电机的工作原理进行了研究,对风力发电机接入电网运行进行了分析,并对最大功率跟踪和桨距角控制进行了研究。采用理论分析与计算机仿真方法,给出了仿真结果。结果表明,直驱永磁风力发电机在低于额定风速时可以跟踪最大功率,高于额定风速时可以保持额定功率;直驱式永磁风力机对故障电流无贡献,对电网谐波影响很小,几乎不存在闪变问题,对电网频率稳定性无贡献。 展开更多
关键词 风力发电机 控制 并网 仿真
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永磁直驱式风力发电机三相不平衡的补偿控制算法 被引量:1
15
作者 张延迟 龚锦霞 +1 位作者 解大 俞金寿 《华东理工大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期892-896,共5页
提出了一种用于电网侧三相电压不平衡情况下的永磁直驱式风力发电机的逆变控制算法。通过对不平衡三相瞬时电压的矢量变换、分解并形成负序电流分量,与通过锁相环单位归一化的逆变输出电流相加,可以保证永磁直驱式风力发电机逆变输出的... 提出了一种用于电网侧三相电压不平衡情况下的永磁直驱式风力发电机的逆变控制算法。通过对不平衡三相瞬时电压的矢量变换、分解并形成负序电流分量,与通过锁相环单位归一化的逆变输出电流相加,可以保证永磁直驱式风力发电机逆变输出的电流具有良好的正弦及三相平衡特性。该控制算法解决了永磁直驱式风力发电机在电网侧三相电压不平衡情况下的输出畸变问题,算法简单有效,计算量小,硬件采用分立元件即可实现,方便且可靠。 展开更多
关键词 补偿控制 三相不平衡 风力发电机
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直驱永磁同步风力发电机灰色预测PI控制 被引量:2
16
作者 王明东 何胜祥 +1 位作者 李晓蕾 李忠文 《水电能源科学》 北大核心 2021年第5期189-192,共4页
随着高性能优质永磁材料的研发和大功率变流技术的发展,直驱式永磁同步风力发电机(D-PMSG)得到越来越多的应用,风电系统具有的时变性和非线性使得传统的控制方法很难取得令人满意的控制效果。为此,基于D-PMSG机侧PI控制,在最大功率点跟... 随着高性能优质永磁材料的研发和大功率变流技术的发展,直驱式永磁同步风力发电机(D-PMSG)得到越来越多的应用,风电系统具有的时变性和非线性使得传统的控制方法很难取得令人满意的控制效果。为此,基于D-PMSG机侧PI控制,在最大功率点跟踪(MPPT)下,提出一种灰色预测与传统PI控制相结合的方法,搭建了包括D-PMSG和灰色预测PI控制器的风电控制系统仿真模型。仿真结果表明,与传统的PI控制相比,灰色预测PI控制具有响应更快、鲁棒性更好、超调量更小等优点。 展开更多
关键词 同步风力发电机 PI控制 灰色预测 双闭环控制 MPPT
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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
17
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 风力发电机 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
18
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 同步风力发电机 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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机械轴系模型对直驱永磁同步风力发电机暂态分析的影响 被引量:17
19
作者 刘忠义 刘崇茹 李庚银 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第2期145-152,共8页
主要研究机械轴系模型对直驱永磁同步风力发电机暂态分析的影响。利用能量守恒原理从理论上详细分析了直驱风机机械轴系分别采用两质块模型和单质块模型时机组的暂态响应情况,阐明了不同机械轴系模型造成直驱风机暂态分析结果差异的机... 主要研究机械轴系模型对直驱永磁同步风力发电机暂态分析的影响。利用能量守恒原理从理论上详细分析了直驱风机机械轴系分别采用两质块模型和单质块模型时机组的暂态响应情况,阐明了不同机械轴系模型造成直驱风机暂态分析结果差异的机理。然后通过时域仿真研究了直驱风机采用不同机械轴系模型以及不同控制方法时的暂态响应特性,验证了理论分析的正确性,并给出了适用于直驱风机暂态分析的机械轴系模型选取原则。研究结果表明:相较两质块模型,单质块模型会使直驱风机机械轴系的暂态振荡幅度偏小;没有附加阻尼控制的直驱风机,其机械轴系应该使用两质块模型进行暂态研究;具有附加阻尼控制的直驱风机,则可以采用单质块模型模拟机械轴系的暂态行为。 展开更多
关键词 同步风力发电机 机械轴系模型 暂态分析 能量守恒原理
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基于Z源逆变器的直驱永磁风力发电并网控制 被引量:6
20
作者 张阳 黄守道 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2015年第12期14-18,共5页
将Z源逆变器应用于永磁直驱风力发电系统中。该逆变器能实现升降压变换的功能,同时不需要死区时间。本文以电压源型Z源逆变器为例,分析了基于Z源逆变器的永磁直驱风力发电系统并网的工作原理,针对其独特的阻抗网络和直通调制手段,采用... 将Z源逆变器应用于永磁直驱风力发电系统中。该逆变器能实现升降压变换的功能,同时不需要死区时间。本文以电压源型Z源逆变器为例,分析了基于Z源逆变器的永磁直驱风力发电系统并网的工作原理,针对其独特的阻抗网络和直通调制手段,采用改进升压控制方法,提出了一种基于Z源逆变器的直驱永磁风力发电并网控制策略。仿真结果表明,该控制策略具有良好的动态性能,提高了系统稳定性。 展开更多
关键词 Z源逆变器 永磁直驱风力发电机 并网
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