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。

半直驱永磁同步风力发电系统建模与电流解耦控制研究

提出一种永磁同步半直驱型风力发电系统,采用双PWM变流器,实现能量双向流动和高功率密度电能变换。基于该系统,提出一种HDCWPS变流的整流并网控制策略:通过对机侧变流器的控制,实现风能的最大功率跟踪;通过对网侧变流器的控制,实现对直流母线电压和并网功率因数的控制。采用Matlab/Simulink搭建其仿真模型,通过仿真试验证明了该控制策略的正确性。

直驱永磁同步风力发电系统的研究

本文首先介绍了风力机的特性。然后,介绍了直驱永磁同步风力发电系统的组成及控制策略,通过对三相交错并联Boost变换器占空比控制实现最大功率跟踪,对网侧电流的跟踪闭环控制实现单位功率因数并网运行。最后,基于MATLAB/Simulink搭建了系统最大功率跟踪控制仿真模型进行仿真研究,并通过实验验证了系统控制策略的可行性和正确性。

直驱永磁同步风力发电系统控制技术综述

本文对风力机的建模及其特性模拟的方法进行了分析,结合直驱永磁同步风力发电系统的拓扑结构,重点分析和比较了机组的最优功率输出控制技术以及变换器的控制策略,并阐述了机组在低电压穿越时的控制方案,最后根据风电场接入电网后对电网的影响,探讨了几种提高电能质量和电网稳定性的措施。

直驱永磁同步风力发电系统功率控制策略研究

直驱永磁同步风力发电系统解耦控制工作要在接入电力系统后,配合变流器直流侧boost电路完成跟踪,从而有效评估定值后,完成变桨距控制处理方案,最大程度上提高控制效果,进一步实现可调控制。简要介绍直驱永磁同步风力发电系统的组成部分,并对网侧变流器控制、变桨距控制等具体内容展开讨论。

直驱永磁同步风力发电系统的鲁棒H_∞控制

针对直驱永磁同步风力发电系统运行过程中存在的参数不确定性等问题,本文在反馈线性化模型的基础上,基于鲁棒H_∞控制理论,设计了永磁同步风力发电系统最大风能跟踪转速控制器,并分析了控制系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能,在Matlab/Simulink环境下对系统进行了仿真,并与传统PI控制进行了比较。结果表明,当参数摄动和外界扰动较大时,基于H∞控制的永磁同步风力发电系统具有良好的性能。

直驱永磁同步风力发电系统低压穿越技术

风能作为一种清洁能源,风力发电技术日益成熟,随着风力发电占发电系统比例不断增加,风力发电系统对电网电能质量影响也比较突出。在电网电压发生故障时,要求风力发电系统能够正常运行且为电网提供无功功率,由此引起发电机输出功率与输入电网的功率不平衡,对风电机组造成损坏,本文主要研究直驱永磁同步风力发电系统在电网电压跌落时能够通过控制策略实现低压穿越。

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。

半直驱中速永磁同步发电机轴承发生微电流腐蚀的故障诊断分析

轴承滚道形貌出现“搓衣板”纹路的故障模式是风电机组常见的主要故障之一。针对半直驱中速永磁同步发电机轴承发生微电流腐蚀故障,首先通过在线监测系统采集发电机轴承运行时的振动信号,然后对振动信号故障特征进行提取与诊断分析,研究和复现轴承滚道微电流腐蚀的失效模式和故障发展历程,最后同步验证抑制轴电流的措施的有效性,以此保障风电机组健康可靠地运行。分析表明:该故障风电机组的发电机轴承滚道出现的“搓衣板”纹路并非轴承的主要失效模式,而是轴承滚道发生二次损伤的表现。随着时间推移,轴承滚道出现的损伤(浅坑)纹路逐渐重复叠加并变得更加清晰,说明该发电机的主要失效模式为轴承微电流腐蚀。

永磁直驱技术在火力发电厂燃料输送系统中的应用研究与评价

火力发电厂燃料运输系统中,永磁直驱技术具有效率高、功率因素高、经济载荷区间宽、转矩恒定、过载能力强、启动电流低、节能等特点,具有重要价值。本文分析了永磁直驱技术的应用优势,重点以本厂燃料运输系统为对象,研究了永磁直驱技术在火力发电厂燃料运输系统中的应用方法,评价了其应用效果。

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。

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。

储能型直驱永磁同步风力发电控制系统

为提高直驱永磁风力发电系统的性能,在直流侧增加新型钒氧化还原液流电池(VRB)储能装置。设计了相应的双向DC/DC变换器控制策略,在风速变化时,VRB能够通过快速充放电平抑系统发电机输出功率波动以及平衡电网需求功率;在电网电压跌落时,还可提高低电压穿越能力。对具有储能电池的风力发电系统建立了仿真模型,详细分析了系统在风速变化、电网需求功率变化以及电压跌落时的动态响应过程和运行特性,并给出了仿真验证。仿真结果表明,在直流侧加VRB储能装置,有效地提高了直驱风电系统并网运行性能和低电压穿越能力,系统动态响应速度快。

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。

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。

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。