液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)沖擊抑制研究

艾　超　閆桂山　孔祥東　陳立娟

1.燕山大學(xué)河北省重型機(jī)械流體動(dòng)力傳輸與控制實(shí)驗(yàn)室，秦皇島,0660042.先進(jìn)鍛壓成形技術(shù)與科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(燕山大學(xué))，秦皇島,066004

液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)沖擊抑制研究

艾超1,2閆桂山1孔祥東1,2陳立娟1

1.燕山大學(xué)河北省重型機(jī)械流體動(dòng)力傳輸與控制實(shí)驗(yàn)室，秦皇島,0660042.先進(jìn)鍛壓成形技術(shù)與科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(燕山大學(xué))，秦皇島,066004

以液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為研究對(duì)象，針對(duì)其并網(wǎng)沖擊問題，建立了風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型、定量泵-變量馬達(dá)液壓調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型、同步發(fā)電機(jī)與勵(lì)磁系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了并網(wǎng)過程的沖擊電流與沖擊轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)學(xué)模型。以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，提出了液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)沖擊抑制方法，即通過發(fā)電機(jī)穩(wěn)速控制、勵(lì)磁電壓控制和準(zhǔn)同期監(jiān)控相結(jié)合對(duì)機(jī)組并網(wǎng)沖擊進(jìn)行抑制。以30 kV·A液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實(shí)驗(yàn)臺(tái)為仿真和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，對(duì)機(jī)組并網(wǎng)沖擊抑制展開研究。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提出的并網(wǎng)沖擊抑制方法對(duì)并網(wǎng)沖擊轉(zhuǎn)矩和沖擊電流具有較好的控制效果，基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)組柔性并網(wǎng)。

風(fēng)力發(fā)電；液壓傳動(dòng)；并網(wǎng)沖擊；沖擊抑制

0　引言

風(fēng)能作為一種豐富可再生的綠色能源[1-3]，是最具大規(guī)模開發(fā)應(yīng)用前景的可再生能源之一。隨著大容量風(fēng)電機(jī)組的出現(xiàn)，并網(wǎng)沖擊[4]成為一個(gè)迫切需要解決的問題。并網(wǎng)沖擊嚴(yán)重時(shí)不僅導(dǎo)致電力系統(tǒng)電壓的大幅度下降，并且可能對(duì)發(fā)電機(jī)和機(jī)械部件造成嚴(yán)重?fù)p壞。因此，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)沖擊抑制是決定機(jī)組性能的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是其順利并網(wǎng)的一項(xiàng)基本要求。

國內(nèi)外學(xué)者對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)沖擊抑制展開了一系列研究。文獻(xiàn)[5]針對(duì)雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，通過定子磁鏈定向和轉(zhuǎn)子電流閉環(huán)的控制方法實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)過程沖擊電流抑制；文獻(xiàn)[6]針對(duì)永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，通過柔性直流換流器控制實(shí)現(xiàn)機(jī)組的柔性并網(wǎng)和沖擊抑制；文獻(xiàn)[7]針對(duì)液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，對(duì)準(zhǔn)并網(wǎng)時(shí)機(jī)組沖擊特性展開研究，并進(jìn)行了仿真分析。

本文所述液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由定量泵-變量馬達(dá)液壓調(diào)速系統(tǒng)組成，以配合勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)。為保證機(jī)組可靠性與電能質(zhì)量，與傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一樣，需要抑制并網(wǎng)沖擊。因此，本文針對(duì)液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)沖擊展開研究，提出了一種并網(wǎng)沖擊抑制方法，通過發(fā)電機(jī)穩(wěn)速控制、勵(lì)磁電壓控制和準(zhǔn)同期監(jiān)控相結(jié)合對(duì)機(jī)組并網(wǎng)沖擊進(jìn)行抑制。

1　液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組簡介

1.1工作原理簡介

液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組[8-9]主要包括風(fēng)力機(jī)、定量泵、變量馬達(dá)、同步發(fā)電機(jī)等，其工作原理如圖1所示。風(fēng)力發(fā)電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)定量泵，定量泵輸出高壓油經(jīng)定量泵-變量馬達(dá)液壓調(diào)速系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)變量馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，將液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。最后，同步發(fā)電機(jī)在變量馬達(dá)驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。機(jī)組工作過程中，通過實(shí)時(shí)調(diào)整變量馬達(dá)擺角，實(shí)現(xiàn)液壓調(diào)速系統(tǒng)傳輸特性的控制。

圖1　液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的工作原理

1.2機(jī)組準(zhǔn)同期并網(wǎng)控制要求

液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用準(zhǔn)同期并網(wǎng)法實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)控制，即機(jī)組在實(shí)際并網(wǎng)過程中允許一定的偏差，機(jī)組并網(wǎng)時(shí)的準(zhǔn)同期條件[10]為：①發(fā)電機(jī)頻率與電網(wǎng)頻率的最大允許誤差為額定頻率的±0.5%；②發(fā)電機(jī)電壓與電網(wǎng)電壓的最大允許誤差為額定電壓的±10%；③發(fā)電機(jī)同期合閘時(shí)同期點(diǎn)兩側(cè)電壓相位差不大于5°，在斷路器觸頭閉合瞬間應(yīng)接近于零。

上述三條分別是機(jī)組實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)同期并網(wǎng)的頻率、電壓和相位要求。具體來講，機(jī)組準(zhǔn)同期并網(wǎng)要求發(fā)電機(jī)在與電網(wǎng)相位差為零的瞬間閉合合閘開關(guān)，即當(dāng)脈動(dòng)電壓包絡(luò)線在零點(diǎn)時(shí)，機(jī)組完成并網(wǎng)。在此條件下，整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可平滑柔性切入電網(wǎng)，減小沖擊。

2　數(shù)學(xué)模型分析

2.1風(fēng)力機(jī)數(shù)學(xué)模型

風(fēng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)定量泵旋轉(zhuǎn)，是整個(gè)系統(tǒng)的能量捕獲機(jī)構(gòu)，同時(shí)風(fēng)力機(jī)的波動(dòng)能量輸入為并網(wǎng)沖擊問題帶來了一定的影響。風(fēng)力機(jī)輸出功率與轉(zhuǎn)矩的數(shù)學(xué)模型分別為

(1)

(2)

式中，P為風(fēng)力機(jī)輸出功率；ω為風(fēng)力機(jī)角速度；ρ為空氣氣流密度；R為葉片半徑；v為風(fēng)速；Tv為風(fēng)力機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩；CP(λ,β)為風(fēng)能利用系數(shù)。

進(jìn)一步，風(fēng)力機(jī)動(dòng)力學(xué)方程為

(3)

式中，Tp為定量泵負(fù)載轉(zhuǎn)矩；J為風(fēng)力機(jī)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

2.2液壓調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型

液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通過定量泵-變量馬達(dá)閉式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)能量傳輸，其原理如圖2所示。

圖2　定量泵-變量馬達(dá)液壓閉式系統(tǒng)原理

由數(shù)學(xué)模型分析可得，變量馬達(dá)角速度數(shù)學(xué)模型[11]為

ωm=

(4)

式中，ph為系統(tǒng)壓力，ph0為ph的初始值；γ為變量馬達(dá)斜盤傾角與其最大傾角比值，γ0為γ的初始值；Km為變量馬達(dá)排量梯度，Km0為Km初始值；ωm為變量馬達(dá)角速度，ωm0為ωm的初始值；Ct為總泄漏系數(shù)；V0為單個(gè)腔室的總?cè)莘e；qVp為定量泵額定流量；βe為有效體積彈性模量；Jm為變量馬達(dá)和負(fù)載的總慣量；Tm為變量馬達(dá)負(fù)載力矩；Bm為變量馬達(dá)側(cè)黏性阻尼系數(shù)。

2.3勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)及勵(lì)磁系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型

2.3.1勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型

同步發(fā)電機(jī)模型相對(duì)復(fù)雜，變量比較多，在實(shí)際工程實(shí)現(xiàn)時(shí)比較困難，所以，常用派克(Park)變換[12]對(duì)方程中的變量進(jìn)行變換處理。

經(jīng)派克變換后，同步發(fā)電機(jī)電壓方程為

(5)

經(jīng)派克變換后，同步發(fā)電機(jī)磁鏈方程為

(6)

式中，ud、uq、u0分別為機(jī)端電壓在d軸、q軸和零軸的分量；uf為勵(lì)磁電壓；ψd為直軸磁鏈；ψq為交軸磁鏈；ψ0為零軸磁鏈；ψf為勵(lì)磁繞組磁鏈；ψD為縱軸阻尼繞組磁鏈；ψQ為橫軸阻尼繞組磁鏈；Xd、Xq、X0分別為直軸、交軸和零軸的同步電抗；Xad、Xaq分別為直軸和交軸反應(yīng)電抗；XD、XQ分別縱軸、橫軸阻尼繞組電抗；Xf為勵(lì)磁繞組電抗；id、iq分別為負(fù)載電流在d軸和q軸的分量；ra、rb、rc為定子三相繞組電阻；rf為勵(lì)磁繞組電阻；rD、rQ為縱軸、橫軸阻尼繞組電阻；iD、iQ、i0分別為縱軸、橫軸和零軸的阻尼繞組電流；if為勵(lì)磁繞組電流。

2.3.2勵(lì)磁系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型

本文所研究的同步發(fā)電機(jī)采用無刷勵(lì)磁系統(tǒng)[13]，省去了滑環(huán)和電刷，主要組成部分有勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、交流勵(lì)磁機(jī)、旋轉(zhuǎn)整流器等，其結(jié)構(gòu)原理如圖3所示。

圖3　勵(lì)磁控制原理

同步發(fā)電機(jī)在工作過程中，由勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)其工作狀態(tài)進(jìn)行控制，其控制框圖見圖4。圖4中，UR為勵(lì)磁調(diào)節(jié)器輸出電壓；U為發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓；Uref為給定勵(lì)磁電壓；KA為綜合放大倍數(shù)；KR為電壓比例系數(shù)；KE為自勵(lì)系數(shù)；SE為飽和系數(shù)；TA為綜合時(shí)間常數(shù)；TR為電壓測量系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)；TE為勵(lì)磁時(shí)間常數(shù)；KG為發(fā)電機(jī)放大倍數(shù)；TG為發(fā)電機(jī)時(shí)間常數(shù)。

圖4　同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)傳遞函數(shù)框圖

由圖4傳遞函數(shù)框圖可知，同步發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓輸出傳遞函數(shù)為

(7)

2.4并網(wǎng)沖擊特性數(shù)學(xué)模型

2.4.1沖擊電流數(shù)學(xué)模型

并網(wǎng)合閘時(shí)須保證發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓與電網(wǎng)母線電壓保持相等，否則在合閘瞬間會(huì)產(chǎn)生一定的沖擊電流，沖擊電流有效值為

(8)

式中，ΔU為發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢與電網(wǎng)母線電壓瞬態(tài)差值；X″d為發(fā)電機(jī)系統(tǒng)次暫態(tài)電抗。

2.4.2沖擊轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)學(xué)模型

并網(wǎng)合閘時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)學(xué)模型為

(9)

式中,E為電網(wǎng)母線電壓；Xx為系統(tǒng)阻抗；δ為發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓U超前母線電壓E的相角；t為時(shí)間。

3　并網(wǎng)沖擊抑制方法研究

以上述數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，為抑制液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)沖擊，實(shí)現(xiàn)機(jī)組柔性并網(wǎng)，本文提出了一種并網(wǎng)沖擊抑制方法，其控制框圖見圖5。

(a)發(fā)電機(jī)穩(wěn)速控制框圖

(b)勵(lì)磁控制與準(zhǔn)同期監(jiān)控框圖圖5　并網(wǎng)沖擊抑制控制框圖

由圖5可知，液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)沖擊抑制主要包括三部分：發(fā)電機(jī)穩(wěn)速控制、勵(lì)磁電壓控制和準(zhǔn)同期監(jiān)控。

機(jī)組在準(zhǔn)同期并網(wǎng)過程中，首先利用發(fā)電機(jī)穩(wěn)速控制[14]，將風(fēng)輪轉(zhuǎn)速折算為變量馬達(dá)擺角值，并通過變量馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)速反饋，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)(變量馬達(dá))輸出轉(zhuǎn)速穩(wěn)定于1500 r/min(±6 r/min)；然后加入勵(lì)磁電壓控制，發(fā)電機(jī)在勵(lì)磁作用下，其電壓與電網(wǎng)電壓逐步接近相等；最后，實(shí)施準(zhǔn)同期監(jiān)控，調(diào)整變量馬達(dá)轉(zhuǎn)速使發(fā)電機(jī)攜帶一定有功功率，在同期點(diǎn)兩側(cè)電壓相位差為零瞬間合閘并網(wǎng)，使機(jī)組平滑柔性切入電網(wǎng)。

4　仿真與實(shí)驗(yàn)研究

依據(jù)液壓型風(fēng)力機(jī)組并網(wǎng)沖擊抑制控制原理，以30 kV·A液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實(shí)驗(yàn)臺(tái)為基礎(chǔ)，利用MATLAB/Simulink軟件搭建系統(tǒng)仿真平臺(tái)，仿真平臺(tái)具體包括風(fēng)速與風(fēng)輪特性模塊、主控與穩(wěn)速控制模塊、勵(lì)磁同步與準(zhǔn)同期監(jiān)控模塊等，其中發(fā)電機(jī)仿真模型采用Simulink軟件Synchronous Machine模塊，該模型考慮了發(fā)電機(jī)內(nèi)部電壓、磁鏈與電流等關(guān)鍵參量之間的數(shù)學(xué)模型關(guān)系，同時(shí)也可反映勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)發(fā)電機(jī)的控制關(guān)系。仿真平臺(tái)見圖6，系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定見表1。

圖6　并網(wǎng)沖擊抑制控制仿真平臺(tái)

名稱參數(shù)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg·m2)400定量泵排量(mL/r)63變量馬達(dá)最大排量(mL/r)40變量馬達(dá)恒轉(zhuǎn)速輸出值(r/min)1500發(fā)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg·m2)0.45額定勵(lì)磁電流(A)2.7額定發(fā)電機(jī)電壓(kV)0.4額定發(fā)電機(jī)電流(A)43.3

實(shí)驗(yàn)過程中，通過變頻器控制變頻電機(jī)模擬風(fēng)力機(jī)特性。采用相似模擬原理，并對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量進(jìn)行模擬補(bǔ)償[15]，可對(duì)風(fēng)力機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量進(jìn)行相似模擬。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)見圖7。

圖7　并網(wǎng)沖擊抑制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

4.1風(fēng)力機(jī)輸出仿真與實(shí)驗(yàn)研究

考慮到風(fēng)能本身的間歇性和不完全可控性，風(fēng)力機(jī)輸入液壓系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速存在一定的波動(dòng)，為并網(wǎng)沖擊問題帶來了一定的影響。

依托燕山大學(xué)30 kV·A液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實(shí)驗(yàn)臺(tái)，模擬波動(dòng)風(fēng)速下風(fēng)力機(jī)輸出特性，對(duì)其輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速進(jìn)行研究，得到仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖8所示。

(a)風(fēng)力機(jī)(定量泵)轉(zhuǎn)速曲線

(b)風(fēng)力機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩曲線圖8　風(fēng)力機(jī)輸出仿真與實(shí)驗(yàn)曲線

由圖8仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，采用相似模擬原理，通過變頻器控制變頻電機(jī)對(duì)風(fēng)力機(jī)特性進(jìn)行模擬可以得到波動(dòng)風(fēng)速下風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩的特性曲線。風(fēng)力機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速作為并網(wǎng)沖擊過程的波動(dòng)能量輸入，是并網(wǎng)沖擊抑制過程的重要因素。

4.2并網(wǎng)沖擊仿真研究

依據(jù)所提出的并網(wǎng)沖擊抑制方法，利用仿真平臺(tái)進(jìn)行研究。在第1 s時(shí)刻模擬合閘并網(wǎng)，采用所提出的并網(wǎng)沖擊抑制方法進(jìn)行并網(wǎng)仿真研究，結(jié)果如圖9所示。

(a)相角差(b)電壓幅值差

(c)機(jī)端電流(d)電磁轉(zhuǎn)矩

(e)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速(f)高壓壓力圖9　并網(wǎng)沖擊抑制仿真曲線

由圖9仿真結(jié)果可知，在發(fā)電機(jī)電壓和相位角與電網(wǎng)基本一致時(shí)合閘并網(wǎng)。其中，相角差為0°左右(不大于5°)；電壓幅值差控制在0 V上下(不超過電壓幅值的最大允許誤差)。采用并網(wǎng)沖擊抑制方法，并網(wǎng)瞬間沖擊轉(zhuǎn)矩標(biāo)幺值只有0.05，沖擊電流標(biāo)幺值只有0.09；同時(shí)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定于1500 r/min(±3 r/min)，即發(fā)電機(jī)頻率誤差不超過同期并網(wǎng)頻率的最大允許誤差，保證了機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行，系統(tǒng)壓力在并網(wǎng)后逐漸提高，提升了機(jī)組輸入電網(wǎng)的有功功率。采用所提出并網(wǎng)沖擊抑制方法，可使機(jī)組在穩(wěn)定并網(wǎng)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)沖擊電流和沖擊轉(zhuǎn)矩的抑制，使機(jī)組柔性切入電網(wǎng)。

4.3并網(wǎng)沖擊實(shí)驗(yàn)研究

對(duì)上述并網(wǎng)沖擊抑制方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。采用變頻電機(jī)模擬風(fēng)力機(jī)典型工況，在第1 s時(shí)刻合閘并網(wǎng)，所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖10所示。

(a)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速(b)有功功率

(c)相角差(d)電磁轉(zhuǎn)矩

(e)電壓幅值差(f)高壓壓力圖10　并網(wǎng)沖擊抑制實(shí)驗(yàn)曲線

由圖10實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在實(shí)驗(yàn)過程中，并網(wǎng)相角差為1°左右(不大于5°)；機(jī)端電壓與網(wǎng)側(cè)電壓差控制在0 V上下(不超過電壓幅值的最大允許誤差)；發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速誤差穩(wěn)定在±4 r/min內(nèi)(不超過發(fā)電頻率的最大允許誤差)。采用并網(wǎng)沖擊抑制方法，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和有功功率小幅波動(dòng)后趨于穩(wěn)定；系統(tǒng)壓力在并網(wǎng)后逐漸增大，提高了機(jī)組傳輸功率；整個(gè)過程無較大的并網(wǎng)沖擊。

5　結(jié)論

(1)建立了機(jī)組風(fēng)力機(jī)數(shù)學(xué)模型、定量泵-變量馬達(dá)液壓調(diào)速系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型和勵(lì)磁系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了并網(wǎng)沖擊轉(zhuǎn)矩與沖擊電流數(shù)學(xué)模型。

(2)提出了一種液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)沖擊抑制方法，通過發(fā)電機(jī)穩(wěn)速控制、勵(lì)磁電壓控制和準(zhǔn)同期監(jiān)控相結(jié)合對(duì)機(jī)組并網(wǎng)沖擊進(jìn)行抑制，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的柔性并網(wǎng)。

(3)仿真和實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果表明，所提出的并網(wǎng)沖擊抑制方法具有良好的控制效果。

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(編輯王艷麗)

Research on Grid Impact Suppression in Hydraulic Wind Turbine

Ai Chao1,2Yan Guishan1Kong Xiangdong1,2Chen Lijuan1

1.Hebei Provincial Key Laboratory of Heavy Machinery Fluid Power Transmission and Control,Yanshan University,Qinhuangdao,Hebei,066004 2.Key Laboratory of Advanced Forging & Stamping Technology and Science(Yanshan University),Ministry of Education of China,Qinhuangdao,Hebei,066004

Taking a hydraulic wind turbine as the research object, mathematical models for wind turbine, fixed displacement pump-variable displacement motor of hydraulic system, synchronous generator and excitation system were established, for the problem of grid impact in hydraulic wind turbine. The mathematical models for impulse current and impact torque were derived. A suppression method for grid impact in hydraulic wind turbine was proposed, by the combination of generator speed control, excitation voltage control and quasi-synchronization monitoring. Using 30 kV·A hydraulic wind turbine simulation platform as the simulation and experimental foundation, the grid impact suppression was researched. Simulation and experimental results show that the grid impact suppression proposed has good control effect for impulse current and impact torque, achieving the flexible grid-connection for generator.

wind power; hydraulic transmission; grid impact; impact suppression

2015-01-30

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51405423)；河北省青年基金資助項(xiàng)目(QN20132017)；燕山大學(xué)青年教師自主研究計(jì)劃課題(13LGB005)

TH137DOI：10.3969/j.issn.1004-132X.2015.15.001

艾超，男，1982年生。燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院講師。主要研究方向?yàn)橐簤盒惋L(fēng)力發(fā)電機(jī)組。發(fā)表論文18篇。閆桂山，男，1988年生。燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院碩士研究生?？紫闁|(通信作者)，男，1959年生。燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院教授、博士研究生導(dǎo)師。陳立娟，女，1989年生。燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院碩士研究生。