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风电变流器的性能对风电机组发电量的影响分析

目录

TOC\o1-9\h\z\u目录 1

正文 1

文1：风电变流器的性能对风电机组发电量的影响分析 1

1电力变流器的拓扑结构 2

2风电机组件故障分析 3

3电子组件的RBD建模 3

结论 4

文2：风电机组主控策略优化对实际发电量的影响浅析 4

（1）最优控制的功率曲线比查表法好。 6

（2）最优控制可以提前达到额定转速 6

（3）最优控制保持的最佳叶尖速比的速度范围比查表法更宽。 6

（4）最优控制相对于查表法更容易抑制机组振动 6

（1）折算发电量为风频分布值与实测功率曲线值的乘积。 6

（2）保证发电量为风频分布值与风电场实际空气密度下保 6

（3）功率曲线保证值k为折算发电量与保证发电量的比值。 6

（4）风频分布采用Rayleigh分布描述，计算公式如下： 6

原创性声明（模板） 8

正文

风电变流器的性能对风电机组发电量的影响分析

文1：风电变流器的性能对风电机组发电量的影响分析

引言

根据风电机组的大气条件和额定容量，风电机变流器可采用两级开关变流器、三级开关变流器和多级开关变流器等不同的拓扑结构。对于变速风力发电机，传统的变流器没有得到优化，因为在较低风速下，由于产生的电压降低或共振变流器中的某些循环电流降低，它们的效率很低。在低速时产生的电压较小，因此变流器的效率也会降低，但借助不同的开关技术，即使在低电压时也可以提高变流器的效率，并保持高输出电压。

1电力变流器的拓扑结构

二级变流器的成本低于三级变流器，但二级变流器的功率损失更大，这也是大型风力发电机组采用三级变流器或多级变流器的原因。在本文所涉及到的变流器有以下三种类型：

（1）二极管钳位型变流器：它只需要一条直流母线，电压水平由许多串联电容器产生。

（2）飞电容变流器：由于每根直流母线都有隔离的直流电源，其结构变得复杂。

（3）级联变流器：由于每个直流母线都有隔离的直流电源，其结构变得复杂。

两电平变流器的输出电压波形由两个电压电平的脉宽调制产生。由于这种电压和电流波形会发生畸变，得到的THD很差。但在三电平变流器中，输出波形更为正弦，得到的THD比二电平变流器的好。因此，借助于不同的开关水平，可以在低故障率和高可靠性的情况下实现最大的生产率。根据风电机的运行速度，可分为定速、限速和变速。变速风力发电机可以进一步分类为部分规模和全规模电力电子变流器系统。风力发电机也可分为齿轮传动或间接传动和无齿轮传动或直接传动风力发电机。在定速风力发电系统中，感应发电机与电网直接相连，可用于风速不确定的情况，称为系统A。

同样，带全额定变流器即带鼠笼式感应发电机（SCIG）的变速风力发电机，还有部分额定变流器即带双馈感应发电机（DFIG）的变速风力发电机，这两种配置（分别称为系统B和系统C）

2风电机组件故障分析

风力发电机主要由叶片、变桨机构、偏航机构、齿轮机构、传感器、电气组件、功率变流器和发电机组成[2]。风电机的平均寿命约为20年，在变速风电机中，大多数故障发生在电力电子变流器、发电机和齿轮机构中，导致风力发电机组故障。风力发电机组部件的平均故障率数据表明控制系统的故障率最高，其次是叶片/桨距，为了提高风力发电机组的可靠性，控制系统、电气系统、桨距等的可靠性应

得到提高。

3电子组件的RBD建模

感应发电机和功率变流器的RBD如图2所示。发电机由定子、转子和电刷装置组成。在电力变流器中包括转子侧变流器（C）、直流链路、电网侧变流器（GSC）和控制单元（CU）[3]

对于一般的N组分串联系统，系统可靠度的部件可靠性和部件故障率的表达式在（1）、（2）和（3）中给出。在等式1、2和3中，R和是部件的可靠性和故障率。

计算三个部件修复率的表达式如（5）所示，其中12是前两个部件的修复率，是前两个部件和第三个部件的组合修复率，因此三个部件的整体修复率由（5）给出。

本文讨论了SCIG和DFIG风力发电机组功率变流器RBD的三种配置:案例1、案例2和案例3。在所有这些情况下，功率变流器RBD建模都不考虑控制单元，因为其故障率非常低。案例1：电源变流器的基本RBD，功率变流器的所有部件，即C、直流链路和GSC，在逻辑上或功能上是串联的。案例2：冗余变流器（单元冗余）与现有变流器平行放置。案例3：介绍了C和GSC的组件冗余，也可以使直流链路冗余，但与C和GSC的故障率相比，它的故障率非常低，可以避免。

结论

认识到功率变流器的故障是风电机可靠性降低的主要原因之一，对风电机的整体生产率产生了不利影响。多电平开关变流器由于维护要求的降低，在近海和海上风力发电机组中得到了广泛的应用，因此非常适用于艰苦和偏远的地区。针对