变速风力发电机组调频控制策略研究

根据变速风力发电机组的运行特点,提出一种调频备用功率控制策略。在正常情况下,调整机组最优功率-转速曲线,使机组运行在次优功率捕获曲线上,减少一部分有功输出,留作调频备用功率;当系统频率变化时,通过调节桨距角和机组有功功率参考值,改变风电机组有功输出,参与系统频率调整。通过一个具体仿真算例分析了风电机组增加惯性响应控制、一次调频控制与备用功率控制等多种控制环节对系统频率的调节作用,并研究了当频率突变时有无AGC控制对风电机组调节特性的影响。     

无刷电机在风力发电机变速恒频控制中的研究

介绍了一种新型风力发电方式，并给出了无刷电机的数学模型和初步的控制方案。     

20kW变速恒频风力发电机的运行及其控制

20kW变速恒频风力发电机可以很方便地实现与电网或相近容量的柴油发电机组并联运行。本文简要介绍变速恒频风力发电机的特点及工作原理,并详细描述了风力机组的开关机系统、运行控制以及安全保护系统,最后给出了现场运行实验结果。     

小型风力发电机试验小型风能发电及其发电机(4)

详述了小型风力发电机台架试验,简单介绍了风洞试验和风场测量试。     

变速恒频风力发电机空载并网控制

通过分析交流励磁变速恒频风力发电机组运行特点，将矢量变换控制技术移植到发电机并网控制上，进而讨论了交流励磁发电机空载并网控制策略，建立空载并网仿真模型，对并网前的空载运行、并网时的过渡过程及并网后的追踪最大风能变速恒频发电运行进行了完整的系统仿真，观察了空载并网控制效果。实验研究更进一步验证了空载并网方式对变速恒频发电机的有效性，仿真和实验表明，所开发的空载并网技术是变速恒频风力发电机的一种较理想并网方式。     

风力发电机及其相关技术

综述了风力发电机及其相关技术。从运行方式、功率及速度调节方式、并网技术和系统结构等方面分析了风力发电机的技术特点，并对风力发电机进行了展望。     

小型交流永磁风力发电机设计特点小型风能发电及其发电机(2)

文章分析了小型风能发电装置用交流永磁发电机设计中的特殊性，着重讨论了该发电机分数槽绕组、起动阻转矩及发电机与风力机匹配等问题。     

考虑暂态频率偏移的一次调频旋转备用优化方法

对一次调频中起作用的旋转备用优化配置进行了研究,提出了一种考虑暂态频率偏移的优化方法。该方法先通过离线分析计算出每台机组在一次调频过程中允许承担的最大有功,然后综合考虑每台机组的一次调频旋转备用成本和转动惯量,给出系统一次调频旋转备用的优化配置方案。另外,还针对不同旋转备用配置对系统暂态频率偏移的影响进行了分析。最后对某实际电力系统进行了仿真,仿真结果证明了所提算法的有效性。     

Coordinated operation of wind turbines and flywheel storage for primary frequency control support

This work assesses the participation of wind power plants in primary frequency control support. To participate in frequency control-related tasks, the wind power plants have to maintain a certain level of power reserves. In this article, the wind power plant is equipped with a flywheel-based storage system to fulfil the power reserve requirements set by the network operator. The article focuses on two main aspects: the definition of the control strategy to derate the wind turbines to provide a part of the required power reserves; and the coordinated regulation of the power reserves of the wind turbines and the flywheels while participating in primary frequency control. This coordinated regulation enables the wind power plant to maintain the net level of power reserves set by the network operator while alleviating the need of deloading the wind turbines. The performance of the proposed control schemes are shown by simulation.     

风电机组参与电网一次调频的控制策略研究

为了解决大规模风电机组并入电网对电力系统频率稳定性问题,阐述了系统惯量对电网频率变化的影响,分析比较了不同类型风电机组的动态频率响应特性,并根据双馈风电机组参与电网一次调频的基本原理,对比了现阶段有关风电参与电网一次调频的控制策略。研究结果表明,储能设备对风电机组参与电网调频的能力具有重要辅助作用,联合控制方法能够较好地实现风电调频的能力,有利于电力系统的安全稳定运行。     

变速变桨距风力发电机组控制策略优化

分析了变速变桨距风力发电机组的基本控制策略,提出一种放大过渡区的优化控制策略,用来消除额定功率运行点附近切换造成的功率波动及突变载荷等不利影响.依据优化的控制策略设计了三控制器平滑过渡方案,并结合先进的模糊神经网络控制算法,实现对该策略的最佳跟踪.运用Matlab仿真平台模拟了优化控制策略下的风力发电机组运行特性,结果表明所提控制策略使功率幅值降低了7.66%,突变载荷得以减缓,满足设计目的.     

风力发电机组独立变桨鲁棒自适应桨距角跟踪控制

在全面考虑风力发电机组桨叶所受各种载荷的情况下,建立了含有时变不确定项、未知载荷干扰的桨叶动力学数学模型,该模型精确描述了桨叶系统的非线性动力学行为。模型存在很多不确定时变参数和未知干扰项,针对这一复杂多变的桨叶模型,采用鲁棒自适应控制方法,成功设计了独立桨距角跟踪控制器。利用李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性理论,证明了系统的稳定性。采用Matlab/Simulink仿真软件,建立了风力机组桨叶动力学仿真模型。仿真结果表明,所设计的桨叶桨距角控制器,在系统参数和所受干扰完全未知、不确定且时变的情况下,能够快速跟踪期望的桨距角,表现出良好的鲁棒性。     

考虑风机排序的风电集群分层有功控制策略

随着我国风电的迅速发展,风电场有功调控趋于集群化。为合理调控风电集群有功功率、提高风电消纳量、减少风电机组调控次数,文中提出考虑风机排序控制的风电集群分层有功控制策略。根据风电场所在区域不同并结合超短期风电功率预测,将风电集群分为场群层、风电场层、机组层3个控制层。场群层和风电场层通过不同时间尺度的滚动优化提高风电消纳量;机组层通过选取影响风机调控能力的评价指标,结合熵值法与隶属度函数,计算并排序各机组调控能力评分,通过机组的排序控制减少风机调控次数。基于GAMS及Matlab平台对山西电网实际风电场数据进行分析,结果表明所提控制策略在提高风电消纳量的同时减少了风机调控次数。     

变速变桨风力机的自适应变桨及转矩控制

针对风力机特性仿真结果的不准确性,风力机在运行过程中运行参数的变化导致最初选定的名义桨距角可能不是最优值,以及传统变桨可能导致电机转矩波动过大的问题,提出自适应变桨控制策略和线性二次型调节(linear quadratic regulator,LQR)转矩控制策略。以5 MW变速变桨风力发电机组为验证对象,使用Matlab/Simulink和FAST软件进行联合仿真,仿真结果表明所提出的控制策略能很好地解决桨距角最优值的确定以及在额定风速以上电机转矩波动过大的问题。     

风力发电控制问题综述

论述风力发电机组在提高机组容量、改进功率调节方式、变速恒频运行、发电机和电力电子技术等方面的进展。由于风能的能量密度低，具有不稳定性和随机性，控制技术是大型风力发电机组安全高效运行的关键。分析大型风力发电机组的动态特性，如强非线性、运行工况的频繁随机切换、定桨距风轮空气动力学的不稳定性、有效风速的不可测性和干扰因素多等特点。机组控制系统的基本目标分为4个层次：保证可靠运行、获取最大能量、提供优质电力、延长机组寿命。基于线性化模型的控制方法对于风电系统并不适用，论述对风力发电机组具有较好控制性能的智能控制。该方法是研究风力机控制问题的重要途径之一。     

Effective participation of wind turbines in frequency control of a two-area power system using coot optimization

In this paper, load frequency control is performed for a two-area power system incorporating a high penetration of renewable energy sources. A droop controller for a type 3 wind turbine is used to extract the stored kinetic energy from the rotating masses during sudden load disturbances. An auxiliary storage controller is applied to achieve effective frequency response. The coot optimization algorithm (COA) is applied to allocate the optimum parameters of the fractional-order proportional integral derivative (FOPID), droop and auxiliary storage controllers. The fitness function is represented by the summation of integral square deviations in tie line power, and Areas 1 and 2 frequency errors. The robustness of the COA is proven by comparing the results with benchmarked optimizers including: atomic orbital search, honey badger algorithm, water cycle algorithm and particle swarm optimization. Performance assessment is confirmed in the following four scenarios: (i) optimization while including PID controllers; (ii) optimization while including FOPID controllers; (iii) validation of COA results under various load disturbances; and (iv) validation of the proposed controllers under varying weather conditions.     

大转动惯量风电机组变桨控制技术研究

大型风电机组通常具有较大的转动惯量,风速变化时机组转速变化较为滞后,使得以转速反馈的变桨控制不够及时,导致高风速段的功率输出波动较大。为了减小风电机组在高风速下输出功率波动,快速稳定转速,在对桨距角变化下的转速特性与气动转矩特性建模和研究的基础上,提出了基于转矩反馈的自抗扰变桨控制策略。设计了线性自抗扰变桨控制器,实时估算机组的气动转矩,利用基于转矩反馈的扩张状态观测器对系统的内外扰动进行观测,并对扰动进行补偿。对基于转矩反馈的线性自抗扰变桨控制进行仿真,结果表明,与基于转速反馈的自抗扰变桨控制相比,基于转矩反馈的自抗扰变桨控制在风速变化时的功率与发电机转速波动更小,调节时间更短,采用线性自抗扰控制器对风力发电机参数依赖较小,在保证控制效果的同时降低了参数整定的难度,有较高的工程实用价值。     

Conventional and novel control designs for direct driven PMSG wind turbines

With the advance of power electronic technology, direct driven permanent magnet synchronous generators (PMSG) have increasingly drawn interests to wind turbine manufactures. This paper studies and compares conventional and a novel control designs for a direct driven PMSG wind turbine. The paper presents transient and steady-state models of a PMSG system in a d–q reference frame. Then, general PMSG characteristics are investigated in the rotor-flux-oriented frame. A shortage of conventional control mechanisms is studied analytically and through computer simulation. A novel direct-current based d–q vector control technique is proposed by integrating fuzzy, adaptive and traditional PID control technologies in an optimal control configuration. Comparison study demonstrates that the proposed control approach, having superior performance in various aspects, is effective not only in achieving desired PMSG control objectives but also in improving the optimal performance of the overall system.