兆瓦级风力机特性模拟器

针对传统的风力机特性模拟器只能对等功率风力机特性进行模拟的缺点,开发了一套新型的兆瓦级风力机模拟器实验平台。首先对实际风力机静态和动态转矩特性进行了分析,搭建了由变流器、异步电机和减速箱构成的风力机模拟实验平台,采用矢量控制方案分别对异步电机和发电机进行转矩和转速控制,使减速机输出的转速符合兆瓦级风力机实际运行的工况特性。在MATLAB/Simulink环境中,分别对风速变化和转速变化2种情况进行了仿真分析,结果表明该方案能准确模拟兆瓦级风力机的运行特性。     

基于异步机的小功率风机特性动态模拟器研究

设计了基于异步电机驱动永磁同步发电机(PMSG)的小功率风机模拟平台,为在实验室研究风力发电系统提供了便利条件.采用异步电动机作为原动机进行风机的模拟,通过对小型风机的转矩及转速特性的准确跟踪来实现模拟过程,同时,提出了一种基于Buck变换器的MPPT控制方案.通过对变频器及占空比的控制分别实现对异步电机转矩以及PMSG转速的控制,使实验平台可按照风机特性运行.在实验室中,对定风速、变转速风机运行特性及定风速风力机MPPT特性进行了模拟实验.实验结果表明,该实验平台可进行风力机特性的模拟及MPPT研究.     

基于22kW笼型等功率风力机模拟系统研究

为更好地在实验室内开展风电技术研究,提出了一种带双齿轮箱的风力机模拟系统.该系统主要包括两个变频器、两个转矩转速传感器、一台原动机、一台发电机、一个PCI板卡、一台上位机和一个主控制界面,能够模拟兆瓦级和等功率风机特性.针对等功率风机特性中恒转速和恒风速两种典型情况进行了研究分析,实验结果表明,该平台能够准确地模拟出等...     

永磁直驱风力发电中风力机模拟系统的研究

基于永磁直驱风力发电系统中风力机与永磁同步发电机的直接耦合特性,利用直流电动机模拟风力机特性,通过永磁同步发电机进行最优转速控制,实现最优功率跟踪,提出在额定风速以下的一种新型的风力模拟系统控制方法。提出功率外环、转矩内环的双闭环直流电动机控制方法模拟风机特性,并给出相应的仿真和实验验证。     

基于永磁同步电机的风力机模拟技术研究

根据风力机特性模拟的要求,分析了风力机模拟中转速、转矩和功率之间的关系,进行了风力机特性和永磁同步电机(PMSM)特性的比较,提出采用PMSM进行风力机特性的模拟;同时提出了基于风力机特性模拟的PMSM转子磁场定向矢量控制算法,满足风力机模拟的稳态和动态特性要求.最后从时间轴和转速轴的转矩特性两个方面进行仿真和试验验证,结果说明PMSM按照转矩-转速曲线模拟风力机特性时,能够与风力机功率-转速曲线相吻合.仿真和试验结果也表明PMSM能很好地模拟风力机在各种情况下的特性,并且具有较好的稳态模拟精度和动态模拟速度.     

基于异步电机的风力机模拟实验平台的研究

提出了一种风力发电系统研究和实验平台的设计方案,利用逆变器控制的异步电动机模拟风力机特性,驱动风力发电机运行.首先分析了风力机的功率和转矩特性,讨论了风力机的转矩模拟方案.通过给定风速和实测转速,按照风力机特性可计算出应输出的转矩.控制异步电机输出同样的转矩,便可实现风力机的模拟.异步电机采用了带有前馈解耦的间接磁场定向矢量控制,其dq轴电流可分别对磁链和转矩进行控制,其转矩响应可满足控制要求.在变风速和变转速两种典型运行条件下的实验结果表明,异步电机可以准确的对风力机特性进行模拟.该平台可方便地用于实验室条件下的风力发电系统研究.     

直驱风力发电系统设计与仿真

对直驱风力发电系统的风力发电机和网侧变换器的数学模型进行了分析,并在此基础上设计了机侧和网侧控制器。根据风力机功率与风力机转速和转矩的关系,设计了基于最优转矩控制的最大功率点跟踪控制算法。设计了基于Crowbar的低电压穿越方案,采用Buck电路连接,减小了电流冲击。运用Matlab/Simulink软件,搭建了直驱风力发电系统模型,对并网过程,机侧变换器和网侧变换器的控制性能,以及MPPT和LVRT方案进行了验证。     

基于直接转矩控制的风力机模拟器研究

介绍了风力机的数学模型,分析了风力机运行特性及最大跟踪原理,并在研究异步电动机的直接转矩控制的基础上通过Matlab/Simulink实现风力机模拟系统。该模拟装置是依据风速和转速的变化得出异步电机的电磁转矩指令从而来控制电机,并给出模拟风力机最大功率跟踪的仿真结果,验证该模拟系统的可行性和有效性。     

一种基于SRD模糊控制的风力机模拟器

针对风力机特性模拟中电动机转矩控制较难实现的问题,提出一种转速调节模拟法风力机模拟器.该模拟器基于开关磁阻电机调速系统,DSP中实时采集转速和负载转矩信号,求解风力机模型,参考转速提供给开关磁阻电机调速系统实时跟踪.针对转速调节模拟法,建立误差模型以衡量模拟步长和转速对模拟误差的影响.针对开关磁阻电机的实时转速控制问题...     

基于PSCAD的双馈风力发电机的控制模式仿真研究

兆瓦级变速恒频风力双馈发电机通过采用定子磁场定向的转子励磁矢量控制策略可以实现跟踪利用最大风能。在分析了风力机的输出功率和发电机转速的关系特性之后,推导了随机风速下实现最大风能跟踪的目标参考值算法,由此得到三种控制模式:转速控制模式、转矩控制模式、功率控制模式,根据三种控制模式的控制性能的分析比较提出了功率控制模式是最优的控制策略。最后利用PSCAD软件建立了双馈风力发电系统的仿真模型,通过在阶跃风速下的仿真比较,结果验证了结论的正确性。     

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。     

Wind turbine Generator modeling and Simulation where rotational speed is the controlled variable

To optimize the power produced in a wind turbine, the speed of the turbine should vary with the wind speed. A simple control method is proposed that will allow an induction machine to run a turbine at its maximum power coefficient. Various types of power control strategies have been suggested for application in variable speed wind turbines. The usual strategy is to control the power or the torque acting on the wind turbine shafts. This paper presents an alternative control strategy, where the rotational speed is the controlled variable. The paper describes a model, which is being developed to simulate the interaction between a wind turbine and the power system. The model is intended to simulate the behavior of the wind turbine using induction generators both during transient grid fault events and during normal operation. Sample simulation results for two induction generators (2/0.5 MW) validate the fundamental issues.     

1.5MW双馈式变速恒频风电机组控制系统研究

变速恒频风电机组具有风能转换效率高、能吸收阵风能量、可以实现发电机和电力系统的柔性连接、“零冲击”并网、运行噪声小等优点,是国际上现代风力发电的主要发展方向之一。文章针对变速恒频风电机组的变速控制方式进行了研究,且以兆瓦级变速恒频风电机组为模型,对几种变速控制策略进行了仿真。并在对分析仿真结果的基础上,结合大型变速恒频风电机组的整机特点和控制方法的可行性,采用了功率闭环的变速控制策略;最后在自主研发的1．5MW变速恒频风电机组控制系统及变流器样机上,对变速运行的功率控制策略进行了大量实验和长期的现场试运行,验证了变速控制方式的可行性与实用性。     

基于直流电动机的风力机特性模拟

为采用直流电动机模拟风力机特性以满足实验室风力发电研究的需要,分析了风力机和直流电动机的运行原理,探讨了各自的功率及转矩特性,对比研究了两者运行特性的异同。制定了实现简单、特性优良的转矩模拟方案,它通过控制直流电动机电枢绕组电流来实现风力机转矩特性的模拟。建立了由PC机、数据采集卡和晶闸管调速器构成的风力机模拟硬件平台,开发了风力机模拟监控软件,在此基础上组成了完整的风力机特性模拟系统。对风速变化及机组转速变化两种典型运行条件下的风力机运行特性进行了模拟实验,模拟结果与理论数据达到了高度的吻合。基于转矩模拟算法的风力机特性模拟方案,可方便地应用于实验室条件下风力发电技术的研究。     

改进直接转矩控制在海上风力机模拟中的应用

分析了用于海上永磁直驱同步发电机的风力机模型及其运行特性,采用基于全阶自适应定子磁链观测器和定子电阻在线辨识的改进直接转矩控制技术,实现异步电机模拟风力机输出特性.仿真结果表明,改进直接转矩控制改善了传统直接转矩控制在低速范围内具有较大电流和转矩脉动的缺点,更加适用于低转速的海上永磁直驱同步发电机.     

基于叶素理论的风力发电机组风轮建模

风力机风轮部分的建模对搭建风力发电整机运行仿真模型有重要意义。在风力机空气动力学特性分析的基础上,讨论了两种风轮建模的基本方法。通过对这两种方法的比较,选用基于叶素理论的方法建立了风轮模型。此风轮模型可适用于各种风力发电机,在已知风力发电机的固有参数的条件下,可以得到设定风速、风轮角速度以及调节桨距角下的风轮输出转矩值。由模型输出得到风力发电机的运行特性曲线,对分析风力发电机运行特性,制定相应的控制策略有着重要的指导作用。对模型施加实际风速信号,实现了对风力发电机组运行状态下输出转矩的模拟,并运用权系数来分隔桨叶的叶素,这不但进一步证明了所建模型的正确性,而且更加合理和精确地建立桨叶的气动模型。     

一种简单易行的风力机模拟器

为了更系统、全面的对风力发电机组进行研究,设计了一套实验室用风力机特性模拟装置--风力机模拟器(WTS),该模拟器通过BUCK电路控制直流电动机工作在风力机特性的最佳转速或最佳转矩点,可以在不依赖于自然环境和风力机的情况下模拟风力机特性,可以模拟不同特性的风力机,而且可以任意设定风速的变化曲线,方便了实验室对风力发电系统的研究.     

双馈风电机组传动系统扭振抑制自抗扰控制

扭振是造成风电机组传动系统零部件疲劳损伤的主要原因之一。为了通过控制减小风电机组传动系统疲劳载荷,本文在分析风电机组传动系统中非线性不确定因素作用的基础上,设计了一种扭振抑制自抗扰控制器。该控制器将传动系统中的非线性不确定因素作用和外界扰动归结为系统总扰动,通过扩张状态观测器进行实时估计,并在发电机转矩控制中给予补偿,增强了控制器的适应性和鲁棒性。以3MW双馈风电机组为控制对象的试验结果表明,该控制器可以在不影响机组发电量的前提下抑制传动系统扭振,明显减小齿轮箱的转矩波动,从而减轻扭转载荷对主要零部件的疲劳损伤。     

变速变桨风力发电机组塔架的侧向振动控制

针对结构阻尼很小的大型兆瓦级变速变桨(Variable Speed and Variable Pitch,VSVP)风力发电机组如何抑制塔架的侧向振动问题进行研究,提出在控制器的设计中,借助反馈增益并使用塔顶振动加速度测量值来确定附加的电机转矩设定点,并在反馈控制回路中使用椭圆带通滤波器和切比雪夫低通滤波器,进而改善塔架侧向振动阻尼。以某5 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进行仿真验证。结果表明:所提出的控制策略能够有效降低塔架的侧向振动位移,且对叶轮转速和电机扭矩没有太大影响。