考虑损耗转矩的风力发电系统最大风能跟踪控制

由于系统功率存在损耗,且损耗值随着风速变化而变化,导致基于功率反馈的传统最大风能跟踪策略实际应用时不能准确给定最大功率,从而影响系统风能吸收效率。该文基于直驱式永磁同步风力发电系统,在传统功率反馈控制策略的基础上,提出考虑损耗转矩的最佳电流给定最大风能跟踪控制策略。该方法通过计算系统损耗转矩,给定永磁同步发电机最佳电流值,提高了风能捕获效率。通过构建该直驱永磁同步风力发电系统的仿真模型及实验平台,完成了仿真及实验研究,验证了考虑损耗转矩的最佳电流给定最大风能跟踪控制策略的有效性。将文中所提方法与传统的功率反馈法进行比较,结果证明其效率高于传统的功率反馈法。

变步长爬山法在双馈风力发电系统最大风能跟踪控制中的应用

变步长爬山法能不依赖风速检测或风机功率—转速特性曲线而实现风力发电系统的最大风能跟踪,具有良好的应用前景。首先根据风机运行特性给出了直流机模拟风机方案,详细论述了变步长爬山法的原理及在双馈风力发电系统中的实现方法。然后将该方法应用于基于定子电压定向的双馈发电机矢量控制策略中,搭建了带直流机模拟风机的双馈风力发电系统实验平台。实验结果验证了在风速变化的情况下系统能自动搜索达到对应风速的最佳转速,实现风机最大风能捕获,并具有对快变风速的响应能力,验证了控制方案的正确性和可行性。

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。

一种开关磁阻风力发电机最大风能跟踪方法

对开关磁阻风力发电机的运行原理和风轮机的功率输出特性进行了介绍,提出了一种不依赖风轮机运行参数即可实现最大风能自动跟踪的变步长控制方法。使用Matlab/Simulink构建了整个系统的模型,进行了仿真,使用直流电动机模拟风力机对提出的最大风能跟踪控制方法进行了测试,系统仿真和试验结果证明该方法是可行的。

基于改进粒子群优化算法的最大风能跟踪方法

风能作为一种随机性很大的能量,具有明显的非线性。为了提高风能的利用效率,需要进行最大功率点跟踪(MPPT)。针对传统粒子群优化算法对参数敏感度较强、易于局部收敛等缺点,提出基于优势速度保留策略的变邻域粒子群优化算法。首先,考虑社会个体对其环境的认知规律,通过简化传统粒子更新公式以降低算法性能对参数设置的敏感程度;其次,为充分利用粒子更新中所得优势粒子速度信息,一种优势粒子速度小概率变异策略及劣势粒子速度随机赋值方法随之被提出;最后,将其应用到风力发电系统的最大风能跟踪控制中,并与传统粒子群优化算法进行比较。仿真结果显示,该算法可以实现动态过程中风力发电系统的最大风能捕获,提高系统的运行效率和动态响应速度。

变速恒频风力发电系统最大风能跟踪控制的研究

变速恒频机组可以根据风速调整发电机转速以获得更大的风能。本文首先介绍了风轮机的功率特性,然后比较了三种现有的最大风能跟踪控制算法的优缺点。以感应发电机为例,研究了一种用于最大风能跟踪的变步长爬山法,并采用MATLAB软件进行了仿真实验,仿真结果表明了该控制策略的正确性和可行性。

定子内永磁风力发电机最大风能跟踪控制仿真研究

介绍了风力机空气动力学特性及定子内永磁风力发电机(SIPMG)的相关理论;通过空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)整流器实时控制发电机输出电流跟踪电流指令的方法实现最大能量跟踪(MPPT)。使用Matlab/Simulink进行了仿真研究;结果验证了该方法具有控制简单、响应快速的特点。

基于速度观测的最大风能跟踪方法

通过对风能转换过程的分析,找出影响输出功率的主要因素。采用坐标变换的方法,对输出功率进行有功、无功分解,通过对有功功率的极值求取,找出最大风能跟踪控制与转速的关系式。采用无速度传感器的观测方法,实施转速的预测和调整控制。采用可控逆变的交直交结构设计最大风能跟踪控制系统。经仿真实验验证,所提出的控制策略简单有效、具有良好的动态性能。

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。

基于有效风速估计与预测的风电机组自适应最大风能跟踪控制（英文）

针对如何在有效风速未知情况下实现风电机组最大风能跟踪(MPPT)的问题,本文使用支持向量回归(SVR)和自适应控制原理,提出基于有效风速估计与预测的自适应MPPT控制方案.首先,使用机组的历史运行数据,训练得到基于SVR的风速估计与预测模型,为MPPT控制提供实时参考输入.其次,结合在线学习估计器(OLA)和减小转矩增益(DTG)控制原理,设计自适应MPPT控制器,该控制器能够较好应对系统未知动态特性和干扰,且能降低传动链载荷.最后,使用李雅普诺夫原理证明闭环系统所有信号都是有界的.仿真结果表明本文提出的方法能够获得良好的MPPT效果,进而提高机组产能.

基于最佳叶尖速比的最大风能跟踪在永磁直驱风力发电系统中的实现

在大力发展的风电项目中,如何最大效率地实现从风能向电能的转换是研究人员最关心的问题,变桨距变速恒频控制策略是目前研究的热点。本文基于变速恒频技术以永磁同步发电机为本体探讨了如何用最佳叶尖速比实现最大风能跟踪,先分析原理,然后给出MATLAB/simulink的仿真模型和仿真波形。

基于最低损耗下无刷双馈电机的最大风能跟踪

风力发电系统存在的损耗问题,将直接影响传统功率反馈控制对发电机的最大功率给定,以及机组运行的效率。该文基于无刷双馈风力发电系统,在功率解耦控制的基础上,通过对发电机运行的稳态等效电路和最大风能跟踪机理的分析研究,提出最优功率给定计算模型的最大风能跟踪控制策略,该方法通过计算参考功率的取值,给定无刷双馈发电机最优无功,保证风电系统在输出最大功率的同时降低系统自身损耗,实现风能利用率的最大化。通过构建无刷双馈风力发电系统的仿真模型,将文中方法与传统功率反馈控制相比较,仿真结果表明该策略的可行性和有效性。

基于积分分离模糊PID的开关磁阻发电机最大风能跟踪

提出采用转速反馈控制方案调节开关磁阻发电机的输出功率,进而调节其电磁转矩和转速,以在风速变化时保持恒定的最佳叶尖速比,实现最大风能跟踪。采用积分分离模糊PID的功率控制器,以适应宽转速运行,提高系统的鲁棒性。给出系统整体控制框图,分析并设计模糊控制器和积分分离算法;构建开关磁阻风力发电系统仿真模型,仿真结果验证了该方法简单可靠、调节快且鲁棒性好,具有一定的工程应用价值。

基于模拟退火粒子群算法的最大风能跟踪方法

针对风力发电系统在额定风速以下运行时的最大风能跟踪问题,为了提高风能利用效率,提出了一种基于模拟退火粒子群优化算法的最大风能跟踪方法。优化算法以粒子群算法为主体,使搜索快速逼近最优解,在局部寻优中引入模拟退火算法的机制,通过退火迭代过程,使搜索接受劣解的概率逐渐变小,最终趋向全局最优解。优化算法避免了陷入局部最优和早熟的情况,提高了搜索精度。通过Matlab/Simulink软件建立了5.5 kW双馈风电机组模型和组合风速仿真模型,分别利用常规粒子群算法和优化算法完成风力发电的最大风能跟踪控制,并进行了对比分析。

基于模糊滑模控制的风力发电系统最大风能追踪

针对永磁同步风力发电系统,从空气动力学的基础理论入手,分析了机组运行时的最大风能追踪原理.根据已知的风力机特性和滑模变结构系统理论,推导出在切换面上的等效控制和切换面上滑模运动的状态方程.为了削弱抖振,采用基于最大风能追踪控制的模糊滑模控制方法,根据系统状态在线调整切换控制增益系数.通过Lyapunov稳定性定理得到系统渐进稳定的充分条件.构建系统模型并进行仿真比较,仿真运行结果证实了该控制策略的正确性和有效性.

基于风速预测的最大风能追踪控制系统仿真

为了使交流励磁变速恒频风力发电系统在无需设置风速计的情况下,双馈电机实现最大风能跟踪的目的,提出了一种新的基于神经网络的无风速检测方案。通过利用高斯径向基神经网络预测为最大风能追踪提供了一个准确的风速数据,从而准确获取最大功率点下对应的电机转子转速,以减少系统的损耗和成本,提高系统的可靠性。本文针对3.6MW风力发电系统的数学模型,建立了基于定子磁链定向矢量控制的系统仿真模型。结合风速预估和有功功率、无功功率的解耦控制实现了最大风能跟踪。

基于励磁电流控制的DESG风电机组MPPT控制

根据风力发电系统的要求研究了两种基于励磁电流控制的电励磁双凸极风力发电机(DSEG)系统最大风能跟踪(MPPT)控制策略。与传统MPPT方法不同,在此提出方法是利用DSEG的励磁电流来控制电磁转矩,从而间接控制发电机转速,实现最大风能跟踪控制。搭建了低速直驱电励磁双凸极风力发电机系统的仿真模型,对系统的工作特性进行了仿真对比研究。并以一台10 kW,48/32极低速DSEG为例,对提出的最大风能跟踪控制策略进了实验研究,仿真和实验结果表明所提MPPT控制策略的可行性与有效性。

直驱式混合励磁风力发电系统控制策略的研究

介绍了一种新型的基于混合励磁同步发电机的直驱式风力发电系统,提出了一种基于矢量控制的新型控制策略及其实现方法。建立了混合励磁同步发电机和风机的数学模型,通过控制混合励磁同步发电机的励磁电流来稳定三相并网逆变器的直流母线电压,通过控制混合励磁同步发电机的转速来实现最大风能跟踪。网侧变换器采用电网电压定向的矢量控制,实现了dq轴电流解耦控制。采用Matlab/Simulink工具箱,建立了该系统的仿真模型,在不同条件下进行了仿真。仿真结果表明,在风速变化时,通过调节励磁电流,在保持直流母线电压不变的同时,系统可有效地实现最大风能跟踪和逆变并网,从而验证了该控制方法不仅算法简单有效,而且便于实现。

一种新型的永磁同步风力发电机并网系统

提出一种基于固态变压器的永磁同步风力发电机并网系统。在并网变流器中加入高频变压器,实现整流和逆变部分的电气隔离,高压侧变流器的输出电压达到10kV,从而减小了并网电流。在直流侧增加超级电容储能装置,使风电机组具备较强的低电压穿越能力。对系统的关键控制部分进行分析设计,建立了系统仿真模型。研究结果表明,所设计的新型风电并网系统能够明显减小并网冲击电流,并具有很强的低电压穿越能力,是一种有效的永磁同步风力发电机并网方法。

不对称电网电压条件下直驱永磁风力发电机组并网逆变器的双电流闭环控制策略的研究

在分析不对称电网电压条件下直驱永磁风力发电机组并网逆变器的数学模型和直流母线电压波动机理的基础上,提出了正负序双电流闭环控制策略,并将陷波器应用于传统锁相环控制算法中,完成风力发电机组在电网发生不对称故障下的不脱网运行。在PSCAD/EMTDC环境下建立基于IGBT背靠背变频器的1.5MW永磁直驱风力发电系统仿真模型,仿真结果表明,该系统能够实现最大风能跟踪,并且在电网不对称故障下,该控制策略成功地抑制了直流母线电压的升高,增强不对称电网故障下直驱永磁风力发电系统的不间断运行能力。