双转子永磁同步风力发电机的最大功率跟踪控制

转速控制是永磁同步风力发电系统的最大功率跟踪控制的方法之一,该文在分析了双转子永磁同步风力发电机的数学模型、特性和搭建了双转子永磁同步风力发电机的仿真模型的基础上,将转速控制方法应用到管道式双转子永磁同步风力发电系统中。仿真结果表明:前后风力机设计合适的叶片,转速控制可应用到新型的双转子永磁同步风力发电机,前后风力机可能都实现最大风能跟踪,具有一定的理论意义。     

Smoothing of Wind Power Fluctuations for Permanent Magnet Synchronous Generator-Based Wind Energy Conversion System and Fault Ride-through Consideration

Due to the increment of penetration level of wind power generation, output power fluctuation is one of the most important issue's that can destabilize the power system operation. This article mainly deals with the smoothing of the output power fluctuations of a wind energy conversion system based permanent magnet synchronous generator and fault ride-through enhancement during a grid fault. The concerned wind energy conversion system based permanent magnet synchronous generator adopts an AC-DC-AC converter system. The proposed control method limits the wind energy conversion system output power by adjusting the pitch angle of the wind turbine blades when wind speed is above the rated wind speed. In the grid-side converter, a fuzzy logic controller is used to determine the torque reference for which the kinetic energy stored by the inertia of wind turbine can smooth the output power fluctuations of the permanent magnet synchronous generator. Also, the DC-link voltage, controlled by the grid-side inverter, is adjusted in accordance with the output power fluctuations of the permanent magnet synchronous generator using a voltage smoothing index. Moreover, in this aticle, the proposed method ensures that the wind turbine stays operational during grid faults and provides fast restoration once the fault is cleared. To show the effectiveness of the proposed method, simulations under different conditions have been performed by using MATLAB/Simulink® (The Math Works, Natick, MA, USA).     

小型双转子永磁同步风力发电系统的研究

提出了一种新型的双转子永磁同步风力发电机,有两个螺旋桨,一前一后,设计集风套桶,可以二次利用风能,降低建压风速,提高风能利用率.在分析了双转子永磁同步风力发电机的工作原理、数学模型和特性的基础上,提出了一种适合管道式双转子永磁同步风力发电系统的最大风能跟踪控制策略.仿真结果证明了控制策略的正确性,提高了系统风能利用率,具有一定的理论意义.     

直驱型永磁同步风电系统的模糊控制器的研究

文章以桨距各部分的数学模型为基础,以功率偏差为控制输入,以实际经验为依据确定了模糊论域和模糊规则库,以额定风速以上系统输出恒功率为目标,设计了直驱型永磁同步风电系统的PID控制器。利用Matlab建立了直驱型永磁同步风力发电控制系统的仿真模型,并进行了仿真,仿真结果表明模糊PID控制器能够进行变桨距控制,风能转换系统可以实现恒功率输出。     

基于STATCOM的超级电容储能系统的风电并网

为了提高电网的电能质量,探讨了一种与永磁同步发电机(PMSG)相连接的电网控制和运行策略。该电机以直驱变速风电机组和静止同步补偿器(STATCOM)为基础,STATCOM的应用是通过风力涡轮机的不脱网运转能力来提高了系统性能,发电机侧变换器的控制策略是应用STATCOM控制器实现传输效率最大化。通过Matlab对其进行了仿真验证。仿真结果表明,带有STATCOM的超级电容器能量存储系统能够提高风能系统电网故障或扰动时的稳态和动态性能。     

PMSG风力发电系统转速估计算法的研究

提出了一种无传感器直驱式永磁同步风力发电机控制系统的转子速度估算法。该算法可由简单的定子磁通方程推导,且只需检测定子电压和电流。定子磁通估算通过基于定子电压模型的可编程低通滤波器而设计,建立了基于递归最小二乘法的电机转速辨识模型,并将实时辨识的电机转速用于转子位置观测和转子磁场定向矢量控制。仿真结果表明,实现了最大功率跟踪控制,验证了控制算法的有效性和可行性。     

基于MRAS的多相永磁直驱型风力发电系统无速度 传感器控制策略研究

对采用多相永磁同步发电机的大功率直驱型变速恒频风力发电系统进行了研究。系统采用六相永磁同步发电机和多重化的AC-DC-AC变换器,以减少每个电机绕组中的电流和每个电力电子变换器中的电流。研究了一种基于模型参考自适应(Model Reference Adaptive System,MRAS)的六相永磁同步发电机无速度传感器控制策略。该策略将永磁同步发电机本身作为参考模型,将发电机的电流模型作为可调模型,设计了自适应律同时辨识永磁同步发电机的转速和转子位置。还研究了基于变步长爬山法的最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制策略,该策略具有动态功率跟踪速度快和稳态时速度平稳的优点。实验结果表明,上述控制策略在负载突变和转速突变时均能准确地检测到发电机的转速和转子位置;在风速变化时能准确地跟踪最大功率。     

永磁直驱风力发电在煤矿蓄水系统中的应用

本文研究一种直驱风力发电在煤矿蓄水系统中的应用,基于背靠背双三电平拓扑结构,分析永磁直驱风力发电系统的运行特性,并给出永磁同步发电机(PMSG)数学模型及其具体的矢量控制策略,分析一种简化的三电平电压空间矢量调制算法。基于MATLAB仿真,验证了系统在风速变化时能够实现追踪最大功率,充分利用风能进行抽水蓄能。     

并联永磁同步风电机组小干扰稳定性分析

采用平均磁链定向控制多台永磁同步风电机组进而构造分频发电系统是未来陆上尤其是海上风电的汇集方案之一,但对该模式下多台风电机组间稳定性的研究鲜有文献涉及。针对此问题,基于特征值分析法,研究了平均磁链定向控制的永磁同步风电机组之间的小干扰稳定性。首先,基于高压大容量直驱式永磁同步风电机组的分频集电系统拓扑结构,建立了适用于小干扰稳定分析的风电系统的数学模型;其次,通过辨识振荡模态并分析模态参与因子确定了影响系统振荡的主控因素,通过绘制根轨迹分析了主控因素参数变化对系统振荡的影响,并发现系统振荡受发电机电感、电阻和直流电容参数的影响最大;最后,通过时域仿真验证了研究结论的正确性     

变速恒频风力发电系统控制方案综述

为满足风力发电机组并网运行的要求,风力发电系统应采用变速恒频控制策略。通过与恒速恒频控制策略进行比较,分析了变速恒频控制策略的优点。详细阐述了国内外主要的变速恒频风力发电系统方案:笼型异步发电机、交流励磁双馈发电机、无刷双馈发电机、直驱式永磁同步发电机。最后对风力发电机的发展趋势进行了展望。     

双转子永磁同步风力发电机的最大功率跟踪控制

针对通风管道系统,安装单台永磁同步风力发电机不能二次利用风能、风能利用率低,安装多台成本较高的缺点,提出一种具有前后两个半径不同的风机,且风机旋转方向相反的双转子永磁同步风力发电机.在分析双转子永磁同步风力发电机和传统最大功率跟踪控制的工作原理的基础上,得出前后风机风轮半径的关系、前风机作用下发电机输出功率和前风机的最...     

使用无速度传感器的PMSG单位功率因数控制

使用永磁同步发电机(PMSG)的直驱风电系统目前发展很快,PMSG的控制对系统性能非常重要,其中无速度传感器控制也受到了广泛关注。为推进此一技术,采用单位功率因数控制方法控制永磁同步发电机以降低永磁直驱风电系统变流器的功率等级;采用基于锁相环的无速度传感器控制策略对电机转速和相位进行观测。实验结果表明在永磁直驱风电系统中,单位因数控制可以有效降低变流器容量,无速度传感器控制可以替代常规编码器参与控制并获得良好效果,从而证实了所采用的单位因数控制和无速度传感器控制策略的有效性。     

一种双定子低速稀土永磁同步风力发电机设计研究

根据应用在风力发电装置中的稀土永磁同步发电机转速低、极对数多、体积大的特点,为了充分利用发电机的空间,设计了1种新型双定子低速稀土永磁同步发电机,利用ANSYS软件进行建模、剖分、加载、求解和后处理等仿真分析,在发电机体积相同的情况下,通过对比单、双定子结构永磁发电机的性能参数,表明采用新结构的发电机的输出功率和输出电压有明显提高。     

永磁直驱风力发电机无传感器矢量控制研究

在背靠背直驱永磁风力发电系统中,无传感器控制技术一直是研究的热点.在双Y移30°六相永磁同步发电机数学模型的基础上,设计了一个基于饱和函数的新型滑模变结构观测器,用于估算电机的转子位置和速度.利用估算的结果,实现了永磁直驱同步风力发电机组的无传感器矢量控制.仿真和实验结果表明该设计的滑模变结构控制器对负载扰动具有很强的...     

笼型异步发电机在小风电系统中的励磁运用

针对小型永磁同步发电机输出电压随风速变化而同趋势变化,无法自我调节等不足,提出了一种全新的集电力电子技术、控制技术及鼠笼异步发电机于一体的动态励磁方法,即经济可靠的笼型异步发电机结合应用SVG（静止无功发生器）技术的方法。结合物理实验与算例,对笼型异步发电机在离网运行时的励磁特点进行了分析,并通过与永磁同步发电机在有效风速工作范围和整体效率等方面的对比,得出了在小型离网风力发电系统中应用笼型异步发电机,相对永磁同步发电机有诸多优点,有着很好的应用前景     

Speed control of grid-connected switched reluctance generator driven by variable speed wind turbine using adaptive neural network controller

In wind energy conversion system, variable speed operation is becoming popular nowadays, where conventional synchronous generators, permanent magnet synchronous generators, and doubly fed induction generators are commercially used as wind generators. Along with the existing and classical solutions of the aforementioned machines used in wind power applications, the switched reluctance generator (SRG) can also be considered as a wind generator due to its inherent characteristics such as simple construction, robustness, low manufacturing cost, etc. This paper presents a novel speed control of switched reluctance generator by using adaptive neural network (ANN) controller. The SRG is driven by variable speed wind turbine and it is connected to the grid through an asymmetric half bridge converter, DC-link, and DC-AC inverter system. Speed control is very important for variable speed operation of SRG to ensure maximum power delivery to the grid for any particular wind speed. Detailed modeling and control strategies of SRG as well as other individual components including wind turbine, converter, and inverter systems are presented. The effectiveness of the proposed system is verified with simulation results using the real wind speed data measured at Hokkaido Island, Japan. The dynamic simulation study is carried out using PSCAD/EMTDC.     

Power Control of Directly Driven Wind Generation System Based on Superconducting Magnetic Energy Storage

The increasing wind power penetration poses significant technical problems to the development of electric power systems. In this article, an integrated control strategy is proposed based on the characteristics of the directly driven permanent magnet synchronous generator wind turbine. The directly driven permanent magnet synchronous generator wind turbine is incorporated with superconducting magnetic energy storage, which can smooth the wind power fluctuations, enhance the low-voltage ride-through capability of the wind generation system, and achieve an uninterruptible power supply to local loads under isolated grid operation. According to the MATLAB/SIMULINK-based (The MathWorks, Natick, Massachusetts, USA) digital computer simulation model, the proposed control strategy is confirmed to be effective in power control of grid operation.     

Residue Theorem based soft sliding modecontrol for wind power generation systems

This paper proposes a residue theorem based soft sliding mode control strategy for a permanent magnet synchronous generator (PMSG) based wind power generation system (WPGS), to achieve the maximum energy conversion and improved in the system dynamic performance. The main idea is to set a soft dynamic boundary for the controlled variables around a reference point. Thus the controlled variables would lie on a point inside the boundary. The convergence of the operating point is ensured by following the Forward Euler method. The proposed control has been verified via simulation and experiments, compared with conventional sliding mode control (SMC) and proportional integral (PI) control.     

采用飞轮储能的永磁直驱风电机组有功平滑控制策略

风速的不稳定性和间歇性使得采用最大风能捕获控制策略的风电机组输出有功功率会随风速的变化而波动,影响风电机组的输出电能质量,引起电网频率波动,甚至带来电网的稳定性问题.简单分析了永磁直驱风电机组的全功率双脉宽调制(PWM)交-直-交变流器的控制策略,提出了在不改变现有变流器控制策略的前提下,在变流器的直流侧接入飞轮储能系统,用以实现风电机组输出有功功率的平滑控制.设计了飞轮储能系统的能量控制策略,并给出了平滑功率值的计算方法.对1.3 MW永磁直驱风电机组的运行特性进行了仿真研究,仿真结果表明,采用所提出的飞轮储能系统能量控制策略能够有效平滑风电机组输出有功功率,提高了风电机组的输出电能质量.     

一种小型永磁同步风电系统最大功率跟踪控制方法

通过对新型小型风力发电系统分析,提出了一种最大功率跟踪控制的方法.通过控制新型永磁同步发电机的电磁转矩,间接地控制风力机的机械转矩,使风力机在额定风速以下以最佳尖速比运行,自动跟踪其最大功率点.对系统进行了仿真,结果表明,控制方法是切实可行的.