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.     

风电机组变桨距系统神经网络模糊自适应控制

变桨距系统是风力发电机组研究的关键部分.针对其控制技术直接影响整个机组的性能和风能利用效率的状况,在风力机的空气动力学特性分析的基础上,应用神经网络模糊自适应控制,讨论了在低于额定风速时,如何控制风轮转速,从而获得最大的风能利用系数;在高于额定风速时,如何控制桨距角的变化,从而保持输出功率恒定的方法.仿真结果表明了该方法的有效性.     

基于SVM实现风力机组控制系统参数优化

分析了风力机的基本特性,阐述了风力发电机组控制系统在低于额定风速时风力机的最大风能捕获及高于额定风速情况下的变桨距控制。在此基础上,利用SVM（support vector machines）优化风力机的风能利用系数以及变桨距控制系统的控制参数。仿真分析表明,风能转换系数的支持向量机模型具有很好的精度和泛化性能,而优化后的变桨距控制系统可对输出功率的调节获得较好的效果,保证风电系统的恒功率输出。     

风力机风轮输出特性仿真研究

对风力机风轮输出特性进行了仿真模拟,利用异步电动机作为风轮模拟器,采用直接转矩控制,通过转矩控制方案产生风轮转矩信号控制逆变器来调节异步电动机电磁转矩,使之输出与实际风轮一样的转速、转矩及功率特性。仿真结果表明,用该方法估算的电磁转矩能够快速跟踪风速变化,模拟系统的机械动态特性与实际风力机风轮特性基本一致,可方便用于实验室风力机发电模拟系统的原动机模拟。     

兆瓦级风力发电机组多段权系数独立变桨控制

为了实现风力发电机3个桨叶的独立控制,依据风力机空气动力学原理、风轮扫及面内风速风切特性和塔影效应,提出了基于桨叶方位角信号的多段权系数分配独立变桨距控制方法.根据每个桨叶的方位角信号判断出该桨叶所在的风速区域,选取此区域所对应的相关权系数对3个桨叶统一的桨距角进行重新分配微调,将统一变化的桨距角转化为每个桨叶独立变化的桨距角.系统模型仿真结果表明,该方法不仅可以使3个桨叶桨距角能根据其受风情况做出相应变化,实现3个桨叶独立变桨,在稳定输出功率的同时减小桨叶拍打振动,而且能够根据简化的风力机模型进行变桨控制,方法简洁、有效、容易实现.     

直驱型永磁风力发电机的最大风能捕获影响因素分析

针对直驱型风力发电系统,利用Matlab/Simulink仿真软件建立风力机模型,通过对风速、桨距角、叶尖速比、发电功率的仿真研究,分析影响风能捕获的因素,研究实现最大风能捕获的控制策略.仿真结果表明:在额定风速以下,通过发电机的转速调节获得最优叶尖速比,在额定风速以上,调节桨距角实现发电机稳定在额定功率处,从而实现最大风能捕获.     

风剪切对水平轴风力机气动性能影响的研究

采用SSTk-ω模型,分别对均匀风和剪切风下1.2 MW水平轴风力机在11.26m/s来流风速下的绕流流场进行三维数值模拟。根据模拟结果分析均匀来流和动态风剪切来流对风力机输出功率的影响以及风剪切对风力机三维流场的气动性能影响。研究结果表明:均匀风下,风力机功率计算值与设计值吻合较好;风力机受到风剪切的影响时,能导致叶片表面的载荷和性能发生变化。     

风力发电机组风轮建模和仿真研究

对风力发电机组风力机的重要部件风轮进行了仿真分析和研究.首先进行风速的模拟,然后在数学模型的基础上建立风轮Matlab仿真模型.风轮仿真分析分别按照空载和负载情况进行,得出并分析不同风速下的风轮功率、转矩、转速曲线,进而分析了风速突变情况下的风轮输出特性.     

双馈风电系统全风速下的功率控制策略

为了实现全风速条件下的功率调节,对双馈风力发电机组的功率控制策略进行了研究。额定风速以下采用基于叶尖速比的最大功率追踪控制,实现最大风能捕获;额定风速以上采用变桨距角控制,输出功率维持恒定,保证整个系统安全稳定地运行。利用MATLAB建模并进行了仿真,仿真结果表明：在较大的风速变化区间内,双馈风电机组能实现对输出功率的有效调节,两种功率控制策略切换时系统能保持较好的稳定性。     

低风速下风电机组的最优功率控制

利用风速分频原理,将风速分为稳态风速和动态风速。考虑低风速工况和高风速工况两种风速特性,分别提出了对发电机的转矩控制策略。当风力发电机运行在低风速工况条件下时,将模糊算法应用到风力发电机最大风能的捕获上,使风电机组的功率系数最大并保持恒定,从而实现了风力发电机在运行过程中最优功率控制的目标。通过MATLAB构建软件仿真平台,模拟仿真试验证明,在低风速工况条件下,该种模糊控制的方式是有效可行的。当风电机组运行在高于额定风速即高风速工况条件下时,对变桨动态控制器进行了设计,有效地解决了在风速测量时,调节桨距角惯性以及出现的滞后问题。     

基于SERCOS实现的风轮输出特性模拟闭环控制

为了在不具备风场环境的实验条件下研究风力发电技术，实现风轮输出特性模拟实验，设计了基于SERCOS接口实现的风轮输出特性模拟闭环控制系统，提出随机风速和风轮转矩输出模型，并采用无速度传感器矢量控制方法控制感应电动机，用其输出转矩来模拟风轮的输出特性.实验结果表明，该模拟系统具有良好的动态实时性及实用性.在实验室可以建立风轮特性模拟闭环控制系统而且取得满意的控制效果.     

基于滑模控制算法的风电系统变速变桨距控制研究

为改善系统恒功率输出运行区域内的动态性能,基于趋近律方法设计了滑模多变量控制器,将发电机转矩加入风电系统与桨距角同时调节,不但能保证发电机功率和转速稳定在额定值附近,而且可以降低传动系统扭转力矩波动和桨距角活动频率,在提高风电电能质量的同时可以减少系统机械部分的压力.最后利用M atlab对高风速下系统多变量与单变量控制策略进行了仿真对比,突出多变量控制策略的优越性;并将提出的滑模控制与PI控制进行仿真对比分析,以验证本文控制算法的有效性.     

恒转矩与恒功率控制对漂浮式风力机性能的影响

介绍了漂浮式风力机模型及支撑结构的动力学模型,并针对风力机位于额定风速以上时的控制策略进行讨论,利用FAST软件对漂浮式风力机进行建模,分别采用恒转矩控制策略和恒功率控制策略对3种形式的漂浮式风力机进行仿真。结果表明,如果从降低风力机输出电功率波动的方面考虑,采用恒功率控制效果更好。       

直驱式永磁同步风电系统变桨距控制算法研究

以直驱式永磁同步风电系统为研究对象,在各部分数学模型的基础上,建立了整个风电系统的模型。基于此模型,考虑到风电机组非线性强、转动惯量大导致变桨距控制困难的问题,提出了基于模糊自适应PID和模糊前馈结合的变桨距控制算法并对该算法进行了仿真。仿真结果表明,当风速高于额定风速时,该控制算法能有效地控制风电机组的输出。最后在相同风速条件下比较了该控制算法与模糊控制算法、传统的PID控制算法的控制效果。比较结果表明,当风速高于额定风速时,虽然3种控制算法均能控制风电机组的输出,但是与模糊控制算法和传统的PID控制算法相比,本文提出的算法具有更好的稳定性和动态特性。     

MW级变速恒频风力发电机组的一种复合控制方法

分析和建立了兆瓦级风力发电机组各部分机理模型以及有效风速的模型,针对变速恒频风力发电机组(VSCF)在低风速最大风能捕获和高风速额定功率保持的控制目标,提出了间接控制策略(ISC)和模糊滑模控制方案,并对一个实际系统在各种风况下进行仿真实验。仿真结果验证了系统控制策略的可行性,该变速变桨距风力发电系统在全风速下均能获得最佳功率,并且系统具有优良的鲁棒性。     

风电机组气动载荷控制策略

针对风电机组在风切效应影响下,较大尺寸的桨叶会加剧风轮所承受的不平衡气动载荷问题,提出了基于改进离散模糊控制的同步变桨距和基于桨叶方位角权系数分配的独立变桨距联合控制策略.通过主动变桨距控制来实现风电机组输出功率的稳定,同时降低风轮所承受的轴向气动载荷.仿真结果表明,此联合控制策略在风电机组的额定工作区间,不仅可以使风电机组的输出功率稳定在额定功率附近,而且还可以有效地抑制其轴向气动载荷,也直接证明了所提出的控制策略的有效性.     

Blade pitch control of straight-bladed vertical axis wind turbine

Collective pitch control and individual pitch control algorithms were present for straight-bladed vertical axis wind turbine to improve the self-starting capacity.Comparative analysis of straight-bladed vertical axis wind turbine(SB-VAWT) with or without pitch control was conducted from the aspects of aerodynamic force,flow structure and power coefficient.The computational fluid dynamics(CFD) prediction results show a significant increase in power coefficient for SB-VAWT with pitch control.According to the aerodynamic forces and total torque coefficient obtained at various tip speed ratios(TSRs),the results indicate that the blade pitch method can increase the power output and decrease the deformation of blade;especially,the total torque coefficient of blade pitch control at TSR 1.5 is about 2.5 times larger than that of fixed pitch case.Furthermore,experiment was carried out to verify the feasibility of pitch control methods.The results show that the present collective pitch control and individual pitch control methods can improve the self-starting capacity of SB-VAWT,and the former is much better and its proper operating TSRs ranges from 0.4 to 0.6.     

综合考虑风剪切塔影效应的脉动风速模型

风速是影响风机输出功率的重要因素。运用谐波叠加法在Matlab软件中进行仿真建模和分析,建立脉动风作用下的模型,并使用Von Karman目标功率谱对模拟风速谱进行校核,以保证风速时程曲线的准确性。通过分析风机风轮和塔架等特点,阐述了风速和方位角的关系。综合考虑脉动风、风剪切和塔影效应对轮毂风速、平均风速的影响,通过分析风轮扫掠面上各点的风速动态模型,得到模型时空分布特性。结果表明,该模型既考虑自然风的突变性和不确定性,又考虑了风机自身结构特性引起的风速周期性波动,能够理想的反映实际风速,对于模拟风机运行状况具有直接意义。