永磁直驱式同步风力发电系统滑模自寻最优控制

针对永磁直驱式同步风力发电机系统部分负荷阶段的最大功率捕捉问题,提出了一种滑模自寻最优控制策略。在风力机和永磁同步风力发电机非线性数学模型基础上,利用滑模变结构自寻最优控制算法实现风力发电系统最大功率捕捉,同时用自适应参数改善滑模变结构控制带来的输出颤振。该方法具有无须测量环境风速和精确风力发电系统数学模型的优点。仿真证明该方法具有良好的控制效果。

直驱式永磁同步风力发电系统最大功率追踪控制

为提高直驱式永磁同步风力发电系统最大功率追踪的效果,根据风力机的输出特性,阐明最佳特性曲线法实现风力发电系统最大功率追踪的原理,分析转速控制和功率控制方案的不足,提出基于最佳电磁转矩给定的最大功率追踪方案和一种适合于永磁同步发电机(pemanent magnet synchronous generator,PMSG)的转子初始位置检测方法。分别构建了以TMS320F2812DSP为控制核心的10kW风力机模拟系统和直驱式永磁同步风力发电系统,进行初始位置的检测、风速稳定和突变时系统的运行实验,实验结果验证了所提出的转子初始位置检测方法和最大功率追踪方案的有效性。

并网型直驱式永磁同步风力发电系统暂态特性仿真分析

为了研究并网的大容量直驱式永磁风力发电系统的暂态特性,基于Matlab建立了风速、风轮机、直驱式永磁同步发电机的模型;研究了直驱式风力发电系统全功率双脉宽调制变流器的控制策略及桨距角控制系统。以含风电场的简化电网为例研究了风电场接入电网后,电网电压降落及风电场附近母线发生单相短路、三相短路接地故障时,直驱式永磁风力发电系统的暂态特性;仿真结果表明电网故障时,直驱式永磁风力发电系统可以进行无功功率控制,对电网电压的恢复有积极作用,不向短路点提供短路电流,确保风电系统连续运行,提高了电力系统的安全稳定性。

直驱式方波永磁同步风力发电机控制系统仿真

根据直驱型风力发电系统中风机惯性大、转速调节响应慢的特点,提出了一种改进的最大功率追踪(MPPT)的控制方法,并与传统的MPPT控制方法进行了对比。根据功率平衡的思想,结合交-直-交功率变换装置的结构特点,所提出的电气控制策略实现了升压电路和逆变器的分别控制。搭建了直驱式方波永磁同步电机风力发电系统中风速、风机、方波永磁同步发电机、Boost升压电路、电压型并网逆变器及其控制部分的仿真数学模型。以突变风为例,对1.5MW直驱式永磁风力发电系统进行了仿真研究。仿真结果表明新的控制方法能够保证发电系统稳定的运行。

直驱式永磁同步风力发电系统的并网控制

本文针对新疆金风公司1.5MW直驱式永磁同步风力发电系统,采用多变流器并联的方式,应用基于电网电压定向的电压、电流双闭环矢量控制策略,实现并网逆变控制。仿真实验结果表明,采用该控制策略实现了独立调节系统输出的有功功率和无功功率,注入电网的电流为正弦波,馈入电网的谐波畸变率很小,且系统具有良好的动静态性能。

考虑输入饱和的直驱式永磁同步风力发电系统最大功率跟踪控制

针对具有大转动惯量、模型参数不确定性的直驱永磁同步风力发电机,为解决风机变流器输入饱和约束引发的控制稳定性问题,利用Lyapunov稳定性理论,提出一种同时考虑输入饱和与损耗转矩参数不确定性的自适应转速控制策略,使风机在低风速阶段快速跟踪最大功率点,提高对风能的捕获效率。仿真验证所提出控制器的有效性,结果表明,在系统出现输入饱和情况时,考虑饱和输入的自适应控制方法可以保证系统稳定,具有响应速度快、超调量小的优点,保证了转速跟踪的效果,实现最大风能跟踪的控制。

直驱式永磁同步风力发电系统的整合模型与仿真

直驱式永磁同步发电机组具有控制回路少、控制简单的优点,在风力发电系统中得到越来越广泛的应用。文章针对直驱式永磁同步风力发电系统的结构、运行特性及功率传输特点,列写出各个模块的电压方程及状态方程,进而建立其整合模型;使用MATLAB进行仿真,验证了该模型的正确性及可靠性,对风电系统的控制策略研究提供了有效帮助。

直驱式永磁同步风力发电机组建模及其控制策略

以永磁体励磁多极直驱式同步风力发电机组(directly driven wind turbine with permanent magnet synchronous generators,D-PMSG)为对象,建立了包括风力机模型、传动系统模型和发电机模型的D-PMSG数学模型,提出了风力机桨距角和发电机转速的控制策略:桨距角的控制策略中以风速和发电机功率为输入信号,采用比例–积分控制很好地反映了不同风速对桨距角控制的不同要求;发电机转速控制策略中采用dq同步旋转坐标下的矢量控制方法,用d轴电流控制无功功率,用q轴电流控制转速,既实现了机组的解耦控制,又充分利用了发电机容量。运用Matlab/Simulink建立了D-PMSG仿真模型,对风速阶跃变化时机组运行情况进行了仿真,结果验证了该模型的合理性及控制策略的正确性和可行性。

直驱式永磁同步风力发电机双模功率控制策略的仿真研究

在分析变桨距执行机构动作滞后及变桨速度限制带来的功率波动问题基础上,针对直驱式永磁同步风力发电机(permanent magnet synchronous generator,PMSG)系统,提出全风况下结合变桨距控制的双模功率控制策略。低于额定风速时,采用基于转速反馈的最大风能跟踪控制;高于额定风速时,根据发电机额定功率和即时转速设定参考电磁转矩,将发电机输出有功功率限定在额定值附近;并给出了双模控制系统中2种控制模式之间平滑切换(smooths witching)的具体规则。对双模功率控制策略下的一台2MW直驱式PMSG系统进行仿真研究,验证了该控制策略的正确性和有效性。相对于采用传统控制策略的直驱式PMSG系统,该控制策略能够在额定风速以上获得更为平稳的有功功率输出。

直驱型永磁风力发电系统的电网同步化方法研究

在直驱型永磁风力发电系统中,快速准确的相位同步检测是矢量控制和功率因数调节的基础;但该系统中网侧变流器的电网电压同步信号易受电网电压不对称和畸变的干扰。将一种新型锁相环应用于直驱型永磁风力发电系统的相位同步检测中,该锁相环以软件方式实现,通过全通滤波器和简单数学运算分离出不对称电网在dq同步旋转坐标下的正序分量,同时为减少高次谐波的影响加入了低通滤波器。仿真和实验结果均验证了该方法应用于直驱型永磁风力发电系统的有效性。

小型直驱式永磁同步风力发电机快速最大功率追踪仿真研究

直驱式永磁同步发电系统的功率输出直接受发电机转速的影响。为了提高小型直驱式永磁同步发电系统的输出功率,通过分析风力机的工作特性以及最大功率追踪原理,指出经典爬山法的缺点,并提出一种新的变步长爬山法。根据前一次转速扰动和功率变化的梯度关系来决定下一次的扰动步长,可以提高系统的动态响应,扰动方向与经典爬山法一致。在最大功率点附近,功率波动小于一定值时,停止搜索,来实现最大功率追踪的快速性和稳定性。用仿真结果验证了该方法的可行性。

直驱式永磁同步风力发电机交错并联网侧变流器环流控制策略

对采用平均模型对交错并联拓扑下的直驱式永磁同步风力发电机网侧变流器的环流问题进行了研究的同时,对三相电流在旋转坐标系下的零序分量的控制策略进行了深入分析,并从抑制环流的目的出发提出了在传统SVPWM调制算法基础上增加一个零序电流环的控制策略。仿真与实验结果验证了策略的可行性与正确性,表明提出的交错并联拓扑下的网侧变流器环流抑制策略具有较好的控制效果。

直驱永磁同步风力发电系统的降阶模型研究

研究了适用于小干扰稳定分析的直驱永磁同步风力发电系统降阶模型。建立了直驱永磁同步风力发电系统的13阶详细模型;对于通过传输线接入无穷大母线系统的单个直驱永磁同步风力发电系统,应用特征值分析方法,保留其与主导特征值相关的状态变量,消去其它状态变量,将系统状态方程阶数降为4阶;再用时域仿真法,对降阶模型与详细模型的动态特性进行了比较。结果表明,提出的降阶模型与详细模型具有较好的一致性,也具有较高的精度。

直驱式永磁同步风力发电机不对称故障下的改进控制

在分析直驱式永磁同步风力发电机(permanent magnet synchronous generator,PMSG)全功率变换器功率特性基础上,推导了直流侧电压、并网电抗器功率及网侧输出功率之间的关系,提出了不对称故障下系统的改进控制策略,以实现该型机组的低电压穿越。该控制策略基于电网侧变换器、电机侧变换器功率平衡协调控制思想,将电网跌落信息反馈给电机侧变换器,实现两个变换器的协调控制;同时,在直流侧电压维持在安全范围内的前提下,采用弱控制,以一定的直流侧电压波动为代价,达到消除网侧有功功率2倍频波动的目的。仿真研究结果表明,基于功率平衡协调控制的改进控制策略可较好的实现直驱式永磁同步风力发电机的不对称故障穿越。

直驱永磁同步风力发电机侧系统建模及仿真

为深入研究直驱永磁同步风力发电机组的高性能控制,研究了直驱永磁同步发电机侧系统构成、原理及建模方法,分析了风力机与永磁同步发电机、电压空间矢量(SVPWM)整流原理及其建模,基于双闭环PI控制搭建了机侧系统仿真模型。通过仿真与分析,证明了双闭环PI控制策略在4种不同风速下实现最大功率追踪的可行性。该系统模型的建立为机组高性能控制的研究打下基础,对于深入理解直驱永磁同步风力发电系统运行原理及推广应用具有重要意义。

直驱永磁同步风力发电机系统研究

对直驱永磁同步风力发电机系统的发电特性进行了理论分析。在整流器和逆变器之间加入一个DC-DC Boost斩波器,解决PWM逆变器因输入电压很低时运行特性差的缺点。通过改变Boost升压斩波器的占空比可将逆变器直流母线电压提高并稳定在合适的范围内,改善逆变器的调制深度范围,提高运行效率。通过对网侧电流的跟踪闭环控制,实现单位功率因数传送能量。实验结果证明了系统的可行性和正确性。

直驱永磁同步发电机风力发电系统最大输出控制

该文提出了一种使内嵌式永磁体同步发电机(IPMSG)风力发电系统输出最大的控制方法.为了使输出功率最大,对IPMSG采用最大功率点跟踪(MPTT)和最大效率控制.通过使用最大功率点跟踪控制技术,根据发电机转矩适当地控制发电机的速度.使用最大效率控制和最大转矩控制,控制IPMSG电流矢量以降低发电机损耗和使输出功率最大.仿真结果证明了这个控制方法的效果.

直驱式六相永磁同步风力发电机最佳风能追踪控制

为提高直驱式风力发电系统的机组容量和可靠性,采用六相永磁同步发电机并联双PWM变频器的方案。根据风力机输出特性,分析风电机组追踪最佳风能过程,比较最优叶尖速法和爬山法的优劣,提出一种将两者相结合的风力发电最佳风能追踪控制方法。分析六相永磁同步发电机数学模型,基于所提出的最佳风能追踪方法,给出六相电机矢量控制策略。基于Matlab/Simulink构建了六相电机和风电变流器模型,对风速突变时六相电机的最佳风能追踪过程进行了仿真,仿真结果验证了提出的控制策略可行。

直驱式永磁同步风力发电机轴电流问题分析

直驱式永磁同步发电机是目前风力发电系统中广泛采用的形式之一。由于它需通过变流器向电网供电,变流器产生的高频共模电压经过电机的杂散电容耦合会引起轴电压,继而产生轴电流,会导致轴承产生早期失效,因此有必要对轴电流进行准确的预测并开展轴电流抑制方法研究。本文针对一台2.1MW直驱永磁同步发电机基于电磁场数值计算获取了电机内杂散电容参数,并提出了等效三导体模型来简化等效电路。对轴承分压比进行了灵敏度分析,并据此讨论了轴电流的抑制措施。最后搭建变流器-发电机系统轴电流仿真模型,分析了屏蔽法和电刷接地法两种轴电流抑制措施的效果。结果表明,这两种方法可以有效抑制轴电流,但不能用于抑制共模电流。

兆瓦级永磁直驱式风力发电系统中背靠背变流器系统的设计

本文介绍了用于2MW直驱风力发电系统的自研全功率变流器的组成与设计,详细分析了该变流器系统所采用控制策略,认为在这一功率等级下,采用Us/fs=E0/fs矢量控制技术较常用的最大转矩/电流比控制更有利于系统的安全运行。同时,对其中的其它关键系统设计(通讯系统、系统保护与监控系统)做了说明。通过在风场的实际测试与运行,结果表明所设计的变流器系统能够满足设计要求,并配合整套风机系统实现最大功率捕获。