基于前馈的风力发电机组变桨距控制

针对变速变桨(Variable Speed Variable Pitch,VSVP)风力发电机组如何抑制反馈信号滞后引起的输出功率波动进行研究。在研究了传统PID反馈控制和基于测量风速前馈控制的基础上,提出了有效风速估计的前馈与传统PID反馈结合的变桨距控制策略,通过卡尔曼滤波与牛顿-拉夫逊算法进行有效风速估计,根据估计的有效风速给出合适的前馈桨距角,实现动态前馈补偿。以2 MW变速变桨风力发电机组为验证对象,基于Bladed软件平台对前馈控制策略与传统的变桨控制策略进行仿真比较。结果表明：相对传统的变桨距控制,提出的变桨距控制使风力发电机组能够在额定转速下保持稳定的电功率输出。     

风力发电机组的自适应转矩控制及载荷优化

针对变速变桨风力发电机组(variable speed variable pitch,VSVP)如何在低风速时最大限度捕获风能以及在额定风速以上降低传动链载荷进行研究。低风速时在研究了传统风能追踪控制策略的基础上,文中提出通过改变最优增益系数来追踪最佳风能利用系数的自适应转矩控制策略。同时针对风力发电机组传动链的扭转振动,提出了基于发电机转速反馈滤波的转矩纹波控制方式。以2MW变速变桨风力发电机组为验证对象,基于Blade软件平台对所采用的控制策略进行仿真研究。结果表明：所提出的自适应转矩控制策略能够更好的追踪最大功率点,同时采用转矩纹波能够降低传动链载荷     

双馈式变速变桨风电机组的桨距控制

针对大型双馈式变速变桨(variable-speedandvariable-pitch,VSVP)风力发电机组在额定风速以上如何维持输出电功率稳定和降低塔架振动等问题,对其控制技术进行研究。在研究传统变桨距控制策略的基础上,提出非线性转矩的统一变桨距控制策略。针对风电机组的塔架前后和侧向振动,提出基于加速度反馈的桨距和转矩阻尼滤波控制方式。以2 MW变速变桨风力发电机组为验证对象,基于Bladed软件平台对该控制策略与传统的变桨距控制策略进行仿真比较。结果表明:所提出的控制策略能够稳定电功率输出,降低塔架振动和载荷。     

变速风力发电机组的变桨控制及载荷优化

针对额定风速以上,如何抑制变速风力发电机组因反馈信号滞后引起的输出功率波动以及机组载荷等控制技术问题进行研究。在研究了传统变桨控制的基础上,提出基于风扰动的前馈补偿控制与传统PID反馈信号相结合的变桨控制策略。通过MATLAB环境下进行仿真研究,结果表明:桨控制策略能够快速使风力机的输出转矩保持在额定转矩附近,减小风机转速波动以及风电机组传动链扭振,从而降低风电机组承受的气动载荷使得系统运行更加平稳。     

基于功率反馈的直驱式永磁发电机组最大功率跟踪控制

分析了风力机的运行特性,建立了直驱式永磁同步发电机组(D-PMSG)的数学模型。基于功率反馈的最大风能跟踪控制原理,引入前馈解耦控制和锁相环,通过变流器控制直驱永磁风力发电机的电磁功率来实现对风力机转速的间接控制,在无需检测风速和风力机转速的情况下实现了风电系统的最大风能跟踪和单位功率因数控制。在变风速环境下,通过仿真实验,验证了所采取控制策略的有效性。     

风力发电机传动链的扭转振动控制

针对变速变桨(VSVP)风力发电机组如何抑制传动链的扭转振动进行研究.提出了使用卡尔曼滤波对轴扭转角速度进行估计与在反馈环节上施加反馈增益相结合的扭距控制策略.以三叶片变速变桨风力发电机组为验证对象,基于Bladed软件平台对直接速度反馈控制策略与施加了卡尔曼滤波和反馈增益的控制策略进行仿真比较.结果表明:相对直接速度反馈变控制,提出的转矩控制能使风力发电机组传动链的扭矩尖峰明显减小,并降低了发电机输出功率的波动.     

双馈风力发电机组网侧变换器电压空间矢量电流滞环控制

利用电压空间矢量滞环电流控制(VSM-HCC)和变速PI电压控制,实现了变速恒频(VSCF)双馈风力发电机组网侧变换器功率双向流动和直流侧电压稳定的控制目的。电压空间矢量调制方法的引入,降低了变换器的开关频率,同时也保留了滞环控制响应快、简单及鲁棒性好等优点。通过增加负载电流前馈补偿环节,提高了系统的响应速度,有效抑制了直流侧电压的波动。仿真验证了该控制策略比传统的双闭环PI控制对外部扰动有更好的自适应能力和良好的动态性能,并示出与VSCF双馈风力发电机组进行联调仿真的结果。     

变速风力发电机组恒带宽最大功率跟踪控制策略

对变速风力发电机组在额定风速以下实施最大功率跟踪控制有利于提高机组的发电效率,进而提高机组的年发电量。目前广泛运用的最大功率跟踪控制方法为功率反馈最大功率跟踪策略。该文从最大功率跟踪的跟踪带宽角度出发,研究发现功率反馈最大功率跟踪控制策略存在跟踪带宽低,且随着风速的减小而进一步恶化的缺点。之后,针对该问题,提出一种恒定带宽的最大功率跟踪控制方法,该方法通过在功率反馈最大功率跟踪控制策略中引入误差功率前馈信号,实现了最大功率跟踪带宽恒定的目的。在实验室内建立了一套1.2 kW的变速风力发电实验系统,实验结果验证了所提方法的正确性和可行性。     

基于反馈线性化滑模变结构的直驱式风力发电机组非线性控制研究

为了能够从气流中获得最大可用能量,在额定风速以下时,需要对风力机组进行最大风能捕获控制,使风力机运行于最佳叶尖速比。基于输入输出反馈线性化方法,建立了永磁直驱式风力发电机组全局精确线性化模型;针对反馈精确线性化未考虑系统的不确定因素,结合滑模交结构方法,以风力机转速为反馈变量,电网负载电阻为控制变量,设计了风力机组的最大风能捕获控制器。仿真结果表明,所提出的控制策略在阶跃风速情况下转速响应上升时间短,无超调现象,输出功率能够及时跟踪最大捕获功率;在随机风速扰动以及变负载情况下,与传统反馈精确线性化并结合零极点配置法相比,能够对叶尖速比和风能利用系数进行精确控制,证明了控制方法的抗干扰性和鲁棒性。     

风速前馈与变论域模糊结合的变桨距控制

针对传统PID变桨距控制难以在大惯性、强耦合的风力发电机组中取得较好的控制效果,提出了一种风速前馈的变论域模糊变桨距控制方法。根据功率误差及其变化率,通过模糊推理得到输入与输出论域的伸缩因子,避免了确定伸缩因子函数模型及其参数的困难;又采用风速前馈的方式实现桨距角的动态补偿,提高了系统的响应速度。仿真结果表明:当风速超过额定风速时,所提方法能使风力发电机组的转速更加稳定、输出功率更加平稳。     

永磁直驱风力发电机非奇异终端滑模控制

为提高永磁直驱风力发电系统的抗扰能力和控制精度,提出了一种扰动观测器与非奇异快速终端滑模控制相结合的最大功率跟踪控制策略。利用扰动观测器得到风力发电机的转矩变化,对控制器进行前馈补偿;采用非奇异快速终端滑模面提高控制器的动态性能,实现系统快速收敛,减少因扰动引起的抖振。仿真结果表明,所提策略在随机风速的情况下可以准确估计转矩变化,提高最大功率跟踪过程中的转速跟踪精度和风能利用率。     

基于功率变化和模糊控制的风力发电机组变速变桨距控制

由于风速测量的不准确性以及很难获得风力发电系统的精确模型,故采用传统的PID控制器难以在风速快速变化的情况下实现良好的控制效果.文中提出将风力发电机组输出功率变化情况作为变桨距执行机构工作的判断依据和控制策略,并根据该策略,进一步提出了基于模糊控制的变速变桨运行控制方法.通过构建仿真模型,按照基于功率变化判断的控制策略分别对变速变桨与工程上常规的匀速变桨进行了仿真比较研究.仿真结果表明,所提出的不依赖于风速测量和精确系统数学模型的控制策略,可以很好地稳定风电机组输出功率,且相对于匀速变桨控制,变速变桨控制方法一方面更好地将机组输出功牢稳定在额定值,另一方面可以减轻变桨距执行机构的疲劳度,减少部件间的磨损,这对于延长变桨执行机构的工作寿命、降低其故障发生率以及维持整个风电机组安全稳定运行具有重要意义.     

基于PSCAD/EMTDC的双馈感应风电机组变桨距控制仿真分析

提出一种简化的风力机变桨距控制模型,通过发电机转速和风力机输出功率的反馈信号分别调节桨距角,控制发电机的转速恒定和风力机输出功率平稳.采用PSCAD/EMTDC仿真软件建立该变桨距控制模型,对整个风力发电系统(包括双馈电机和并网装置等)进行仿真,验证该风力机变桨距控制方法的可行性.     

变速恒频双馈风电机组恒功率非线性控制

为了有效减少变速恒频双馈风电机组额定风速以上时的功率和转速波动,提出了一种同时考虑桨距角和双馈感应发电机转子励磁电压调节的新型恒功率控制策略。在分析风力机特性和双馈感应发电机基本电磁关系的基础上,建立了变速恒频双馈风电机组的非线性数学模型,并利用反馈线性化理论设计了非线性控制器。仿真结果表明,所提出的控制策略与现存的仅...     

风力发电机组优化变桨距控制研究

风速变化的随机性和风力机叶轮巨大的转动惯量导致风力发电机对风速突然变化的动态响应通常都是时间滞后的,这可能会使叶轮转速和输出功率出现较大波动。基于线性二次高斯（LQG）优化控制理论提出变桨距优化控制方法,与传统的PI变桨距控制相比,可以抑制叶轮转速和功率波动。以2 MW变速变桨风力发电机组为实验对象,采用FAST-MATLAB/Simulink联合软件平台分别对LQG优化变桨距控制和传统PI变桨距控制进行仿真分析,证明LQG优化变桨距控制在抑制叶轮转速和功率波动方面的有效性。     

大型直驱风电机组快速响应优化控制策略

针对大容量风电系统风轮的大惯量特性所造成的系统在快速响应控制上的困难,基于风力机特性和永磁同步电机数学模型,建立风电系统的仿射性非线性模型,运用微分几何学原理及反馈线性化理论提出系统转速控制策略。在此基础上引入负载转矩前馈补偿的方法,形成一种易于物理实现的快速响应控制策略。具有较高相较于传统矢量控制策略及电压前馈解耦控制策略,所提控制策略在大容量风电机组快速响应控制问题上具有较高有效性和先进性。     

基于TS模糊加权的风电机组变桨距的双模切换优化控制

传统的PID变桨距控制策略存在转速波动较大、变桨的跟随性差等不足。以风速在额定风速以上时,使风力发电机的输出功率稳定在额定功率为研究目标。针对变桨系统的惯性与延迟导致控制过程动态调节时间长、超调量大等问题,提出了基于T-S模糊加权的模糊与PID双模切换优化变桨距控制策略。以Simulink为试验平台,搭建了永磁直驱风力发电机组的变桨控制模型。通过仿真验证表明,所提方法具有模糊控制与PID控制两者的优点,控制输出的桨距角精度更高、响应速度更快、功率更加靠近发电机输出的额定功率。