MW级风力发电机组的电气系统

介绍了MW级风力发电机组的种类和特点,双馈风力发电机组的风力模型、机械模型、空气动力学模型、双馈发电机模型,变速恒频双馈发电机控制系统中主控制器系统的软硬件、变换器系统的物理模型、数学模型、控制对象、拓补结构、数学关系和控制策略,双馈风力发电机励磁变频器的工作原理以及与风电电气系统配套的低压电器元件及其要求。     

基于Vissim的DFIG风力发电系统建模与仿真

在分析了双馈感应发电机(DFIG)风力发电机组数学模型的基础上,基于Vissim的直观界面和强大的数学功能,建立了DFIG风力发电机组的仿真模型。控制系统由网侧控制器及转子侧控制器构成,均采用矢量控制。仿真结果证明基于Vissim的DFIG风力发电系统建模的正确性及控制方法的有效性,为验证风力机组的各种控制算法提供了一种新的仿真平台。     

大型风力发电机组变桨距控制系统设计与仿真

随着风力发电机组单机容量的大型化,变桨距风力发电机已成为风力发电机组的主要研究和发展方向.基于变速恒频风力发电系统,对变桨距控制系统的设计方法进行研究.对风力机的结构和基本工作原理进行了探讨,并分析了风力发电机组的控制过程,分别设计了低于额定转速的PI控制器及高于额定风速的变桨距控制器,通过对控制系统的机理模型仿真,验...     

基于ANFIS的风力发电机组变桨距控制

风速的随机变化对风力发电机组变桨距控制提出了更高的要求,提出基于自适应神经模糊推理系统（Adaptive Neural Fuzzy Inference System,ANFIS）的风力发电机组变桨距控制策略,构造了风力发电机的数学模型,将实测的发电机转速和实际的发电机转速的误差作为控制器的输入,在随机风速下对自适应神经模糊推理系统控制器进行实验仿真分析.实验结果表明,采用自适应神经模糊推理系统控制的风力发电机组变桨距控制具有良好的鲁棒性和动态性能.     

无刷双馈风力发电系统模糊自抗扰最大风能捕获控制

为提高风力发电机组的运行效率,最大限度地将风能转换为电功率输出,风力发电机组必须变速运行。分析了无刷双馈电机的变速恒频风力发电机控制系统的模型,将自抗扰控制(ADRC)策略引入最大风能捕获控制,并在无刷双馈发电机有功与无功功率的解耦控制中,采用模糊控制器整定ADRC中非线性控制参数。仿真结果证明了ADRC具有比PID控制更小的超调量和更快的响应速度,验证了该控制方法具有很强的适应性和鲁棒性。     

双馈异步风力发电机的模糊控制

控制技术是风力发电机组安全高效运行的关键。为了取得风力发电机组在额定风速以下运行时的最大功率,提出采用三个模糊控制器来实现双馈异步风力发电机组的变速恒频控制:模糊控制器A用于跟踪不同风速下发电机的最佳转速;模糊控制器B在低负载时调节发电机转子气隙磁通;模糊控制器C抵抗干扰,保证控制系统的鲁棒性。仿真和模拟试验结果表明了该方法的有效性。     

PLC在大型风力机变桨距系统中的应用

变桨距风力发电机比定桨距风力发电机具有更好的风能捕捉特性,现代的大型风力发电机大多采用变桨距控制.针对Zond-40液压变桨距风力机,采用可编程序控制器(PLC)作为风力发电机的变桨距控制器.这种变桨控制器具有控制方式灵活、编程简单、抗干扰能力强等特点.介绍了液压变桨距系统的工作原理,设计了变桨控制器的软件系统.最后在Zond-40风力发电机组上做了实验,验证了该变桨距控制器可以在变桨距风力机上安全、稳定运行.     

双馈异步风力发电机的模糊控制

控制技术是风力发电机组安全高效运行的关键.为了取得风力发电机组在额定风速以下运行时的最大功率,提出采用三个模糊控制器来实现双馈异步风力发电机组的变速恒频控制:模糊控制器A用于跟踪不同风速下发电机的最佳转速;模糊控制器B在低负载时调节发电机转子气隙磁通;模糊控制器C抵抗干扰,保证控制系统的鲁棒性.仿真和模拟试验结果表明了该方法的有效性.     

基于PID控制器的兆瓦级变桨距风力发电机组控制策略的研究

根据风力发电机组的各部分原理,对气动部分、传动部分和异步发电机部分进行数学模型的建立,并在此基础上在MATLAB中搭建了风力发电机组的子模块。最后设计了基于PID控制器的控制策略,并对其进行了仿真,取得了比较满意的控制效果。     

基于状态空间的双馈风力发电机模型预测控制

随着大量风电场接入电网,风力发电机组的运行和控制技术受到了广泛关注。为改善双馈风力发电机的控制性能,提出了基于状态空间的双馈风力发电机模型预测控制方法。通过建立双馈风力发电机的状态空间表达式,并将其用于预测双馈风力发电机的状态轨迹,将控制性能和控制代价作为目标函数,推导得到其控制策略解析表达式,降低了模控制型预测控制的计算成本。在New England 39节点系统中对该策略进行验证,仿真和计算结果表明,由于通过模型误差反馈可以降低设计模型误差对控制性能的影响,因此即便在模型失配的情况下,基于状态空间的模型预测控制也能够有效改善双馈风力发电机的控制性能。     

神经网络在大型风力发电机电控系统中应用

设计了一个神经网络控制器，用来控制变桨距大型风力发电机组，为研究风力发电机组的智能控制提供了一种新方法。     

风电机组电磁暂态建模及验证

风电机组暂态响应特性对新能源基地及近区电网的安全稳定运行影响很大,建立准确的风电机组模型对新能源并网具有重要意义。现有风电机组模型大多采用典型模型,与风电机组实际响应特性有一定差距,不能满足电力系统仿真需求。提出“现场试验—控制硬件在环（control hardware in the loop, CHIL）—动态链接库（dynamic link library, DLL）建模”的风电机组电磁暂态建模方案。构建基于现场可编程门阵列(FPGA)的CHIL仿真平台,并以风电机组暂态特性现场试验为基准,验证CHIL建模的准确性。提出以DLL为核心的“去控制器”数字建模方法,将风电机组的源控制代码封装后接入数字模型,实现风电机组电磁暂态建模,并以CHIL为基准进行校验。通过上述两级时域一致性验证,证明了所提建模方案的可行性和准确性。     

直驱式永磁同步风力发电机组建模及其控制策略

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。     

大型变速恒频风电系统的建模与仿真

针对兆瓦级变速恒频风力发电系统,基于Matlab/Simulink建立了包括风机、传动齿轮、双馈发电机在内的大型风电系统的整体动态数学模型。传统的最大风能捕获算法往往基于最优功率曲线和部分风机参数已知,当上述参数未知或出现扰动时,风电系统的效率会严重降低。针对此不足,基于所建模型设计了变步长最大风能捕获控制器,该控制器采用矢量控制算法,实现了发电机输出有功和无功功率的解耦控制;针对有功功率控制,控制器根据发电机输出转速扰动时,相应输出有功功率的变化变步长地调整系统输入,直到系统运行到最大风能点。仿真结果验证了风电系统模型的正确性以及控制器的有效性。     

Real power and frequency control of a small isolated power system

This paper describes the dynamic analysis of a small isolated power system comprising a wind turbine generator and a diesel generator. The analysis is carried out in time domain considering simplified models of the system components by taking into account the wind turbine pitch controller and the diesel engine speed governor. Wind disturbance model consisting components of gusting of wind, rapid ramp changes and random noise. The wind generator is always operated with its rated power and the additional power required by the load is supplied by the diesel generator. For better dynamic performances of wind–diesel system under wind and load disturbance conditions, two control schemes are used. In the first case, a proportional–integral (P–I) controller and in the second case a proportional–integral–derivative (P–I–D) controller are used. Gain parameters of these controllers are optimized using genetic algorithm (GA) and Particle swarm optimization (PSO) considering two different objective functions and the results are compared. The sensitivity analysis of the wind diesel system is carried out for parameter uncertainties and the stability of the system is analyzed using D-stability criterion. Analysis is also carried out to examine the effect of power injection to a 69 bus radial distribution network by wind–diesel isolated system.     

现代水平轴三叶片风力发电机转速控制的优化

提供一种选择适合项目风况下的风力机,并找到风力机运行在最佳性能的方法,通过此方法提高风能的利用效率,实现风电厂投资收益最大化。通过研究风力机发电机转速、风速、最佳叶尖速比和发电机功率之间的关系,使用实际运行数据推算在运风机最佳叶尖速比,找到使风力机运行在该最佳叶尖速比的发电机转速-功率控制曲线。使用该曲线对风力机的发电机转速控制器进行优化,从而使风力机在更宽的发电机转速范围内,运行在最佳叶尖速比下,获取最大风能。使用该方法,结合真实风力发电厂案例,通过对在运机组的运行数据的分析,优化其发电机转速控制策略,最终达到了提升风力机发电量的目的,验证了该方法的可行性。该方法也可作为对风力机选型评估的参考。     

SVC与桨距角控制改善异步机风电场暂态电压稳定性

研究了改善异步机风电场暂态电压稳定性的措施。基于普通异步机的恒速风电机组是目前世界上应用最为广泛的风电机组之一，由于其发出有功功率的同时吸收无功功率，会导致接入风电地区电网的电压稳定性降低。文中在DIgSILENT/PowerFactory中建立了静止无功补偿器（SVC）控制模型及风电机组桨距角控制模型，通过包含风电场的电力系统仿真计算验证了模型的有效性及其对异步机风电场与电网暂态电压稳定性的贡献。研究结果表明，在接入风电地区电网发生三相短路的大扰动故障时，SVC能够有效地帮助恒速风电机组在故障后恢复电压，提高输出的电磁功率，桨距角控制能够有效地降低恒速风电机组的输入机械功率，以上2种措施能够避免风电机组机械与电磁功率不平衡引起的异步发电机超速及电压失稳;采用SVC及风电机组桨距角控制能够改善异步机风电场的暂态电压稳定性，确保风电机组连续运行及电网安全稳定。     

兆瓦级变速恒频风电机组转矩PI控制策略

通过分析风力机的空气动力学特性,对大型的变速恒频风力发电机组进行了建模分析。对于额定风速以下,设计了有效的分阶段转矩控制策略。该策略将转矩控制区域分为3个区域:最小转速运行区、最佳叶尖速比区、额定转速运行区。对最小转速运行区和额定转速运行区设计了转矩比例积分(PI)控制器,以某2MW风力发电机组为例,验证了设计的转矩控制器具有良好的稳定性和动态性能。     

单周控制变速恒频风力发电机并网仿真研究

双馈式风力发电机的变速恒频控制是风力发电系统研究中的热点。在空间矢量控制的基础上．结合异步电机的变速恒频控制理论,通过单周控制技术产SVPWM波形,对Ac—DC／DC—Ac变频器进行控制,快速跟踪调节转差频率,实现定子输出电压频率同步电网频率,实现转子功率双向流动。在Matlab／Simulink环境下建立双馈式感应电机、变频器、转子频率控制器的双馈式风力发电机仿真模块并进行仿真研究。证明单周控制器能很好地实现双馈式风力发电机的变速恒频运行。