输入饱和下永磁同步风力发电机的协调控制

针对永磁同步风力发电机(PMSWG)在最大功率跟踪(MPPT)过程中出现的输入饱和约束问题,提出了一种基于滑模抗饱和控制与端口受控Hamiltonian(PCH)控制的协调控制策略。滑模抗饱和控制解决了PMSWG系统的输入饱和约束问题,并提高了系统的响应速度。PCH控制提高了系统的稳定性和跟踪的准确性。协调控制策略的协调函数是基于双曲正切函数设计的,通过该协调函数可将两种控制方法联系在一起,共同实现对PMSWG系统的控制。仿真结果表明,该协调控制策略既能实现对PMSWG期望转速的跟踪控制,又能解决发电机运行过程中出现的输入饱和问题。

基于直驱永磁风电系统的改进自适应滑模控制虚拟同步发电机策略

针对直驱永磁风力发电系统中,由逆变器间的等效输出阻抗和输电线路阻抗的差异导致传统虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制的多逆变器并联功率不均分和环流抑制效果较差的问题,提出一种改进自适应滑模控制的多台VSG功率均分及环流抑制控制策略。根据总负荷容量和各逆变器容量计算给定功率,并根据给定无功功率实时调整虚拟阻抗值,补偿因线路阻抗差异引起的电压降落差,在αβ坐标系下分别对2台VSG展开滑模控制设计。基于逆变器输出电压与VSG参考电压之差设计滑模面,且基于李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性理论设计由等效控制、切换控制和自适应补偿项构成的自适应滑模控制器。与传统方法相比,所提控制策略实现了功率均分且具有环流抑制能力,并提高了无功功率和VSG输出电压的分配精度。最后,在MATLAB/Simulink中验证了该控制策略的正确性和有效性。

直流母线电压控制实现并网与最大风能跟踪

针对永磁同步风力发电机加不控AC/DC和可控DC/AC结构,提出采用直流母线电压控制同时实现并网与最大风能跟踪。分析了可控DC/AC通过功率解耦控制直流母线电压的原理。提出采用可控DC/AC对直流电容充电的直接并网方法,并详细讨论了充电电流和限流电阻的取值范围。分析了直流母线电压与发电机转速之间的关系,提出采用直流电压变步长扰动代替转速定步长扰动实现最大风能跟踪,进一步提出采用功率变化量平方的比例值作为扰动值。详细的仿真验证了文中提出的控制策略简单、可行,适用于并网型永磁同步风力发电机。

背靠背式风力发电变流器的仿真研究

为解决风力发电中二极管整流方式的变流器机侧电流功率因数低,且含有丰富的谐波分量问题,分析了背靠背拓扑风力发电变流系统各部分的数学模型,根据机侧变流器和网侧变流器控制策略,建立了背靠背拓扑风力发电变流器、并网逆变器模型,并进行了Matlab/Simulink仿真.仿真结果验证了分析的正确性和系统的可行性.

永磁同步风力发电机并网运行研究

首先比较了2种主流变速恒频风力发电系统,再对永磁同步发电机系统的并网电路进行了分析。针对不控整流器加并网PWM变换器这种结构,提出采用直流母线电压控制同时实现并网与最大风能跟踪。分析了并网PWM变换器通过功率解耦控制直流母线电压的原理,提出采用直流母线电压作为参数的直接并网方法。分析了直流母线电压与发电机转速间的关系,提出采用直流电压变步长扰动替代转速定步长扰动实现最大风能跟踪。进行了详细的仿真,证明提出的控制策略简单可行,具有实用价值。

直驱风力发电并网运行及低电压穿越

围绕直驱式永磁风力发电机组(PMSWG)并网运行展开研究,建立了PMSWG机组模型。分析了PMSG在电网电压骤降时的暂态特性,指出其在交流并网时存在的问题,然后重点研究了直流侧过电压保护和无功控制策略等LVRT技术及直流侧卸载电路,针对电网电压跌落的程度不同,提出了一种基于直流侧卸荷+网侧无功控制的低电压穿越方案,最后运用仿真软件验证了控制策略的可靠性。

适用于农网的中小功率风力发电电源研究

根据农网对中小功率风力发电电源的要求,采用永磁同步风力发电系统设计了不控整流器加并网脉冲调制(PWM)变换器结构的风力发电电源,具有结构简单,控制方便,成本较低,易于维护的特点,对其运行控制策略进行研究,实现了有功/无功解耦控制,提出了一种基于网侧功率直接控制原理的最大风能跟踪控制策略,仅需控制并网电流一个参数就能直接控制并网功率。建立了相关的试验系统,通过试验验证了所设计的系统和所提出方法的正确性和可行性,是一种适用于农网的中小容量风力发电电源。

兆瓦级直驱永磁同步风力发电机系统研究

针对兆瓦级海上直驱永磁风力发电系统性能要求高、调试难度大、研制周期长,研究一种电机设计与控制优化结合的场路耦合仿真研究方法。针对带有斜极斜槽结构的发电机性能受多参量耦合影响、PI控制的模型依赖性,研究了利用多变量、多目标耦合优化电机尺寸参量,利用Ansoft有限元法建立发电机精确模型。基于Maxwell与Simplorer对发电机侧双闭环PI控制进行了场路耦合仿真,模拟了四种不同风速扰动、电磁耦合影响参数摄动共同作用下的动态起动过程,结果验证了系统实现最大功率追踪的可行性。