直驱永磁风力发电机最大功率跟踪的鲁棒控制

针对直驱永磁同步风力发电系统,考虑实际中存在的系统参数不确定性和外界干扰,研究了直驱永磁同步风力发电机最大功率跟踪控制问题。利用转子磁场定向矢量变换技术和鲁棒backstepping非线性控制技术及干扰抑制技术设计了一种鲁棒轨迹跟踪控制器,通过控制定子电流的转矩分量调节风电机转速,实现系统最大风能捕获和稳定运行。理论分析和与其他控制器的仿真比较结果均表明,所设计的控制器可以保证额定风速下系统参数存在不确定性和外部干扰时,风力发电系统仍能够实现安全可靠地最大获取风能的运行。     

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。     

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。     

直驱风力发电控制系统的研究

对直驱永磁同步发电机的最大功率追踪算法进行了仿真研究,依据灰色理论,利用动态GM(1,1)模型进行预测,当预测达到最大功率点附近时,以实测数据为基础,用最小二乘法进行拟合,计算出最大功率点,并给出其与实际最大功率点的相对误差,以及不同风速下相对误差的变化趋势.使用Matlab仿真结果验证了该控制方案能很好地跟踪风力发电机输出最大功率点,具有风能利用效率高和工作稳定可靠的优点.     

自回归滑动平均模型风速预测最大风能追踪策略研究

变速恒频风力发电机组在额定风速以下的最大风能追踪(Maximum Power point Tracking,MPPT)效果对于机组的效率有很大影响。现有的最大风能追踪策略不论是功率控制模式还是转速控制模式都是无风速测量下的最大风能追踪策略。究其原因,就在于风速无法精确测量。引入时间序列法中的自回归滑动平均模型(ARMA)对风速进行超前一步预测。根据该预测风速的大小来确定下一时刻最优功率点搜索的起始风机转速,再利用变步长转速扰动的最大风能追踪策略(爬山法)找到最优功率点。仿真表明,时间序列法对风速具有较好的预测效果,有效地缩小了最优功率点的搜索区间,缩短了搜索时间,提高了机组的运行效率。     

基于滑模状态观测器的永磁风电系统最大功率点跟踪控制策略

为了提高传统风能最大功率点跟踪控制的鲁棒性,提出了新的滑模自适应最大功率点跟踪控制策略。由于实际无速度传感器的风电系统变量难以测量,为此构造了滑模状态观测器来估计系统的转速跟踪误差,并基于估计值设计了滑模自适应最大功率点跟踪控制器。最后,基于MATLAB/Simulink仿真平台搭建了完整的风电系统仿真模型。仿真结果表明,在不同风速扰动作用下,所提出的控制策略均能实现良好的跟踪和控制效果,提高了风电系统的鲁棒性,保证了风电系统的最大功率输出。     

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.     

基于自抗扰控制器的风力发电系统最大功率追踪控制

论述了风力发电系统中风能最大风能捕获的基本原理,介绍了永磁同步发电系统双ＰＷＭ 换 流器结构．使用功率自抗扰控制器和两个电流自抗扰控制器,设计出了永磁同步发电机最大功率追 踪控制系统．自抗扰控制器将风机的机械转矩扰动等外部干扰进行估计和补偿,使得发电机组按照 最大功率点跟踪方式运行,提高了系统跟踪性能,实现了风力发电系统的最大功率输出．通过不同 风速条件下的建模仿真,验证了自抗扰控制算法的有效性和实用性．     

双馈风力发电机最大风能追踪与有功无功解耦

根据风力机的运行特性,推导出变速恒频风力发电系统风速与风力机输出功率的数学关系,提出一种变速恒频风力发电机最大功率捕获方法即基于功率给定的最大风能追踪的控制策略,分析了通过功率控制进行最大风能追踪的具体过程;然后根据双馈电机运行特性,建立了双馈电机在旋转坐标系下定子有功、无功功率的数学表达式,提出磁场定向的解耦矢量控制策略解耦控制方法,并采用一种改进的磁链观测器,最后利用Matlab/Simulink建立仿真模型进行仿真分析,仿真结果验证了该控制策略的正确性和有效性。     

基于模式搜索的风能最大功率跟踪控制

针对传统风能最大功率跟踪控制方法难以实现实际输出功率最大化或无法兼顾跟踪速度和精度等问题,提出了一种新的跟踪控制方法。依据当前风速以及风力机特性曲线,采用叶尖速比控制实现风能捕获最大化,利用模式搜索法搜索并获得系统最大输出功率点,通过设计模糊PID控制器实现系统对给定参考转速的快速跟踪。该方法将模式搜索法与叶尖速比控制法有机结合,既具有叶尖速比控制原理简单、容易实现的特点,又具有模式搜索法收敛快、精度高等优点。仿真和试验结果表明,该方法可实现输出功率的最大化,有效提高了系统的风能利用率。以风速为6.7m·s-1时为例,系统输出功率相比于单纯采用叶尖速比控制时提高了约4.8％。     

基于最大功率追踪的双馈风力发电机直接转矩控制

根据风力涡轮机的工作原理及风电控制系统的特点,构建了以双馈感应电机为对象的变速恒频风力发电系统,为克服大风扰动对风电机组有功功率的影响,提出了采用融合最大功率追踪算法和直接转矩控制算法的控制策略,以提高功率控制的平稳性.以某风场1.5 MW双馈式风力发电机为参照,搭建机组的Matlab仿真模型,对不同风速扰动下的机组功率控制进行仿真,仿真结果验证了控制策略的可行性和有效性.     

永磁直驱风机最大功率跟踪模糊控制的仿真研究

对永磁直驱风力发电机的数学模型进行了推导,通过坐标变换得到了其在旋转坐标系下的数学模型,对机侧实现最大功率跟踪的控制策略进行了论述.由于风速的随机性、不确定性,若采用传统的PI控制,仅一组固定的参数在不同风速下难以达到较好的控制效果.为了提高风力发电机的动态性能,通过分析风力发电系统各参数之间的关系,设计了模糊自适应PID控制器,以叶尖速比的偏差及其变化为输入对象,以交轴电流为输出对象,使风力机能够实现最大功率跟踪,其控制效果优于传统的PI控制策略.     

模糊控制在变速恒频风电无功功率优化中的应用

分析了变速恒频风力发电机组的特性及运行原理。提出了在定子有功参考功率捕获最大风能的同时,确定定子无功参考功率,以提高机组运行效率、优化机组运行为目的的控制策略。在该策略中运用模糊逻辑来获得定子无功参考功率的确定值,仿真验证了该策略的有效性,其能实时调节系统的无功功率,使发电机在获得定子最大有功功率的同时,显著减少了发电机本身的损耗,提高了其运行效率。     

双馈风电机组一种新型模糊最大风能追踪控制

针对双馈型风电机组常用的模糊转速最大风能追踪控制方案动态性能上的不足,提出了一种以融合了风速、转速和功率信号的模糊逻辑系统来设定发电机最优转速的新型风能追踪控制方案,具有增强转速参考预判性,降低风速测量准确度影响的优点。仿真结果表明新方案提高了机组在低风速区域捕获风能的能力。     

风力发电机的建模及动态仿真

风力发电机的数学模型及动态仿真曲线,对风电场电力系统稳定性的研究及风水互补电力系统的研究提供了理论依据,有重要的现实意义。     

基于直驱永磁风力发电系统中最大风能跟踪的实现

研究贝兹原理关于永磁同步风力发电机的最大风能跟踪理论,提出了叶尖速比控制方法。介绍风力机的数学模型,以及最佳叶尖速比控制方法,构建永磁同步风力发电机的数学模型,继而利用Matlab/Simulink软件对该模型进行仿真分析。仿真结果表明：本控制方法能快速准确地实现风能的最大跟踪。     

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。     

离网风电-网电互补的模拟供电试验

以离网风电一网电互补的抽油机供电关键技术研究为理论基础,确立了离网风一网互补供电系统模拟试验研究方案;通过建立模拟试验平台,确定了风力发电机模拟发电系统,并基于计算机设计了一套完整的信号测量与控制系统;进行了模拟供电的试验研究．     

双馈调速技术在变速恒频风力发电系统中的应用

本文以双馈调速技术为重点,介绍了在变速恒频风力发电系统中可采用的交流调速技术。根据双馈电机的数学模型,在计算机数字仿真的基础上,分别讨论了并网及单机运行时双馈式变速恒频风力发电系统的控制机理与机电能量传输关系。文中还对比分析了可能采用的各种变流器线路的优缺点。