虚拟惯量控制方式下永磁风力发电机组轴系扭振机理分析

基于风电并网系统的状态空间平均模型,分析传统比例微分(PD)虚拟惯量控制方式下兆瓦级直驱永磁风力发电机组(D-PMSG)的轴系扭振机理及其影响因素,提出一种改进型PD虚拟惯量控制方法,以抑制D-PMSG轴系低频扭振。分析表明,传统PD虚拟惯量控制的引入,会降低DPMSG轴系的阻尼比,影响机组的稳定运行;降低PD虚拟惯量控制的微分系数的模值可以提高风电机组轴系的阻尼比,却会降低风电机组的频率响应能力。所提出的改进型PD虚拟惯量控制方法,通过引入永磁发电机组转速补偿项,从而提高系统阻尼比。该方法能在保证风电机组的频率响应能力的同时,有效抑制虚拟惯量控制引起的轴系低频扭振,提高系统的稳定性。仿真实验验证了理论分析和改进型PD虚拟惯量控制方法的有效性。

低压微网中永磁风力发电系统逆变器并网/孤岛模式控制切换（英文）

在低压微网中,以永磁风力发电并网系统的逆变器为研究对象,主要研究了风力发电系统在并网和离网两种模式下系统逆变器的控制策略。由于风能自身的特点,风力发电系统可能处于并网和脱网两种模式下运行,而系统中逆变器的控制性能成为系统平滑稳定切换的核心之一。该文提出了一种新的并网逆变器在不同的运行模式下的控制策略。当系统并网运行时,逆变器电流内环采用瞬时电容电流改进的谐振控制,解决了因LCL三阶滤波器引起的系统震荡问题,且输出电流具有良好的动态跟踪性能;电压外环采用瞬时平均功率跟踪控制,实现了逆变器按给定功率稳定输出,保证了发电系统向电网馈入高质量的电能。当系统脱网运行时,电压外环采用基于无功下垂系数调节的电压PI控制,内环控制保持不变,当负载突然改变时,保证了发电系统具有较快动态响应性能,且向负载提供稳定功率。经过仿真分析,有效验证了所提控制策略的准确性和可靠性。

直驱永磁风力发电机组的通用平均模型及在虚拟惯量控制中的应用

忽略变流器的开关动态,提出了一种D-PMSG机组的通用平均模型建模方法,并给出了虚拟惯量控制的具体实现方法。相比详细仿真模型,D-PMSG机组的通用平均模型不仅具有与详细仿真模型一致的动态特性,同时大大提高了系统仿真速度,为风电机组多机虚拟惯量协调控制研究提供了基础。通过MATLAB/Simulink软件平台验证了所提建模方法和控制策略的有效性。

永磁风力发电系统线电压级联型功率变换器模型预测控制方法

风能作为一种清洁绿色能源备受世界各国的广泛关注。永磁风力发电系统因其具有无额外励磁系统、可直接驱动等特点,已成为近年来风力发电技术发展的热点。但随着风力发电系统容量的不断提升,受电力电子器件自身技术水平的限制,传统拓扑结构难以满足大功率、高电压场合的需要。因此,国内外科研人员针对该问题提出了多种多重化功率变换器及其控制策略。本文针对一种线电压级联型多重化功率变换器为研究对象,以其作为网侧变换器为例,提出一种基于一体化等效电路的模型预测控制方法。仿真结果表明,所提出的控制策略不仅具有较好的动稳态性能,而且具有结构简单,易于设计实现等优点。

直驱永磁风力发电系统非线性控制策略

针对风电系统并网的多种控制要求,基于永磁同步发电机的损耗模型,建立了直驱永磁风力发电系统的非线性数学模型,并运用反馈线性化理论提出了多目标非线性控制策略。利用该策略在机侧实现了低于额定风速情况以下的最大风能捕获,并且调节有功直轴电流使其系统损耗最小;同时在网侧稳定直流母线电压和调节无功电流,满足了系统在正常状况下以单位功率因数并网运行的要求;而在电压跌落期间,能迅速提供无功电流,有利于电网电压稳定与恢复,具备一定的低电压穿越能力。仿真结果表明,所提出控制策略是有效而实用的,不仅兼顾了风电系统并网的实际运行要求,而且提高了系统的效率。

20kW稀土永磁风力发电提水机

设计了一种 2 0 k W变速变频状态下直接带三相潜水泵提水用的钕铁绷永磁风力发电机。本文介绍了这种风力发电提水机的特点和运行情况 。

直驱永磁风力发电机无传感器控制技术的研究

主要对永磁同步发电机无传感器控制技术展开理论研究,围绕直驱永磁风力发电机数学模型展开分析。研究了永磁同步发电机结构凸极性,为无传感器控制在初始位置检测方面奠定理论基础。经过针对现有转子初始位置检测方法存在的问题,并结合直驱永磁风力发电机负载特性,提出了一种低成本、易实施的三相两相混合导通法来进行转子初始位置检测。阐述了该方法的实现原理和工作特性,并利用25 k W直驱永磁风力发电机对拖实验平台验证该方案,能快速有效地检测出转子初始位置,且估计误差在±15°电角度以内,并具有成本低、易实施特点,可以满足直驱永磁风力发电机起动要求。

直驱永磁风力发电系统建模与仿真方法研究

针对我国风机装机保持的快速增长形势,研究、分析了基于PSCAD/EMTDC的直驱永磁风力发电系统建模与仿真。基于电机原理和控制理论,对直驱永磁风机系统模块化建模;建立了dq坐标系下风力发电机模型,并将典型功率外环、电流内环双环控制策略应用机侧变流器,典型电压外环、电流内环双环控制策略应用网侧变流器。基于PSCAD/EMTDC平台搭建直驱永磁风机并网系统和控制策略,算例验证了模型和策略的有效性,结果表明:所建风机系统模型可通过桨距角控制保证风机安全,并实现最大风能捕获;机侧变流器控制策略能快速响应风速变化、实现指令值的快速跟踪,网侧变流器控制策略可保证变流器单位功率因数输出及直流侧电容电压恒定。

新型直驱式永磁风力发电系统的控制

用矩阵变换器替代交-直-交变换器,提出一种新型直驱式永磁风力发电系统。该系统利用矩阵变换器的先进拓扑结构和控制策略,将它作为全功率变流器,实现永磁同步发电机在并网状态下的稳定运行。Matlab仿真结果表明:直驱式永磁风力发电系统能够单独控制有功功率与无功功率,并且谐波较少。

直驱永磁风力发电系统的建模与稳定控制

针对直驱永磁风力发电系统,建立包括风速、风力机、永磁同步发电机以及变流器的整体数学模型;提出以风速作为输入信号,以控制变流器并网电流为实现手段的最大风能获取控制算法;在逆变控制中,采用dq同步旋转坐标下的矢量控制方法,建立引入电流反馈的直接电流控制策略,实现了风力发电系统的有功和无功的解耦控制。运用电力系统仿真软件PSCAD/EMTDC建立了直驱永磁风力发电系统的仿真模型,对常风速、阵风以及系统故障时机组的运行情况进行了仿真分析,结果验证了所提出最大风能获取的控制原理的正确性,验证了直驱永磁同步发电系统在电网故障时良好的低电压穿越能力。

直驱永磁风力发电系统的建模与稳定控制

本文针对直驱永磁风力发电（Direct-drive Permanent Magnet Generator）系统，建立了包括风速、风力机、永磁同步发电机以及变流器的整体数学模型；提出了以风速作为输入信号，以控制变流器并网电流为实现手段的最大风能获取控制；在逆变控制中，采用dq同步旋转坐标下的矢量控制方法，建立了引入电流反馈的直接电流控制策略，实现了风力发电系统的有功和无功的解耦控制。运用电力系统仿真软件PSCAD／EMTDC建立了直驱永磁风力发电系统的仿真模型，对常风速、阵风以及系统故障时机组的运行情况进行了仿真分析，结果验证了本文提出的最大风能获取的控制原理的正确性，验证了直驱永磁同步发电系统在电网故障时良好的低电压穿越能力。

永磁风力发电系统及其功率变换技术

能源匮乏已经成为了世界各国面临的重要问题,各国都开始重视可再生能源的研究,永磁风力发电系统作为创造能源的环保系统,得到了各行各业的关注。本文首先研究了永磁风力发电系统,然后重点阐述了风电系统的功率变换技术。

永磁同步风力发电系统的最大功率跟踪模糊分数阶控制

在“双碳”背景下,风电作为零碳电力和新能源发电的主力军,在助力社会全面绿色低碳转型方面发挥了关键性作用。在保证发电稳定的前提下实现风能的最大化利用,提升风力发电系统发电量至为重要。文中针对永磁同一步风力发电系统的最大功率跟踪(maximum power point tracking, MPPT)问题进行研究。首先建立了永磁同步风力发电系统的机理仿真模型,用两电平双PWM全功率换流器连接风力发电机与电网。然后基于以上模型,分别设计了整数阶PI控制器、分数阶PI"控制器、模糊分数阶PP控制器以实现MPPT控制。最后对以上控制策略进行了仿真研究。结果表明,无论在阶跃风速还是随机风速下,模糊分数阶PU控制器相较于其他两种均具有更出色的MPPT性能与更强的鲁棒性。

永磁直驱风力发电机非奇异终端滑模控制

为提高永磁直驱风力发电系统的抗扰能力和控制精度,提出了一种扰动观测器与非奇异快速终端滑模控制相结合的最大功率跟踪控制策略。利用扰动观测器得到风力发电机的转矩变化,对控制器进行前馈补偿;采用非奇异快速终端滑模面提高控制器的动态性能,实现系统快速收敛,减少因扰动引起的抖振。仿真结果表明,所提策略在随机风速的情况下可以准确估计转矩变化,提高最大功率跟踪过程中的转速跟踪精度和风能利用率。

直驱永磁同步风力发电系统功率控制研究

直驱永磁同步风力发电系统的高功率特性和低电压穿越特性意味着该风力发电系统需要更有效的功率控制措施来保障系统的正常运行和与之相接的电网的平稳正常供电。而对直驱永磁同步风力发电系统进行功率控制主要包括最大风能跟踪控制、有功功率平滑控制和模糊推理的变桨距控制等三种主要策略。基于这三种主要策略,本文提出了一种直驱永磁同步风力发电系统的功率平滑与控制设计方案,尝试将发电系统的功率控制与平滑策略实际应用。

永磁同步风力发电系统功率优化新策略

以Matlab/Simulink为平台搭建永磁同步风力发电系统,通过对基于移动指数平均算法(EMA)的功率误差控制器对永磁风电系统功率环的波形影响进行分析,发现可以以一个函数实现EMA控制算法对功率误差的作用。在此基础上提出以一个新的函数代替EMA算法中的模糊逻辑控制器为基础的改进型EMA算法,并将其作为永磁风力发电系统的功率误差控制器。经过Simulink仿真平台分析波形,得出改进型EMA算法具有对永磁风力发电系统功率优化的功能;且通过对比传统EMA算法和改进后的移动指数平均算法的仿真波形与数据及其算法的数学结构,可知所用的新函数具有代替模糊逻辑控制器实现移动指数平均算法在PMSG功率控制上所具有的优化功能。

直驱式永磁同步风力发电动态特性的研究

风力机的特性不仅包括静态特性,还包括动态特性。其中动态效应主要包含风的剪切效应(Wind Shear)及塔影效应(Tower Shadow)。在建立完整的直驱式永磁同步风力发电机组的模型基础之上,详细研究了由于风剪、塔影效应引起的转矩脉动量对直驱式永磁同步风力发电系统稳定性的影响。运用等效气动转矩的思想完善了传统风力机的模型,使其更加接近实际情况。在Matlab/Simulink中建立了永磁直驱风力发电机组(Directly Driven Wind Turbine With Permanent Magnet Synchronous Generators,D-PMSG)仿真模型,并对不同风速时机组运行情况进行了仿真。结果验证了风剪、塔影效应引起的转矩脉动频率为风力机旋转频率3倍的结论。仿真结果对于直驱式永磁同步风力发电有着更为实际的意义。

基于双PWM变换器的直驱永磁同步风力发电机组建模与仿真

直驱永磁同步风力发电(D-PMSG)系统无变速箱,效率高,稳定性好,能获得质量较好的电能,通过变换器与电网相连,可灵活控制系统的电压和频率,能够对输出的有功功率和无功功率进行相对独立的控制。文章利用电力系统分析软件DIGSILENT/Power Factory,在建立D-PMSG和双PWM变换器模型的基础上,结合典型算例系统结构进行了仿真分析,验证了所建模型的正确性。

基于阻抗比判据的永磁直驱风力发电系统并网稳定分析方法

考虑永磁直驱风力发电系统(Permanent Magnet Synchronous Generator,PMSG)的动态特性,提出一种基于阻抗比判据的PMSG并网稳定性分析方法,以提高PMSG并网稳定分析的准确性。首先,基于阻抗比稳定分析原理,推导含变换器系统的并网稳定判据。然后,考虑PMSG的动态特性,在建立状态空间方程的基础上推导出PMSG的小信号模型,进而推导PMSG的输出阻抗表达式,据此分析PMSG并网稳定分析方法且得出具体实现流程。最后,利用PSASP分别搭建含PMSG的简单系统和WSCC-9节点仿真系统。仿真结果验证了所提方法的有效性和准确性。

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。