基于最大功率追踪的双馈风力发电机直接转矩控制

根据风力涡轮机的工作原理及风电控制系统的特点,构建了以双馈感应电机为对象的变速恒频风力发电系统,为克服大风扰动对风电机组有功功率的影响,提出了采用融合最大功率追踪算法和直接转矩控制算法的控制策略,以提高功率控制的平稳性.以某风场1.5 MW双馈式风力发电机为参照,搭建机组的Matlab仿真模型,对不同风速扰动下的机组功率控制进行仿真,仿真结果验证了控制策略的可行性和有效性.     

双馈风电系统全风速下的功率控制策略

为了实现全风速条件下的功率调节,对双馈风力发电机组的功率控制策略进行了研究。额定风速以下采用基于叶尖速比的最大功率追踪控制,实现最大风能捕获;额定风速以上采用变桨距角控制,输出功率维持恒定,保证整个系统安全稳定地运行。利用MATLAB建模并进行了仿真,仿真结果表明：在较大的风速变化区间内,双馈风电机组能实现对输出功率的有效调节,两种功率控制策略切换时系统能保持较好的稳定性。     

变速变桨距风电机组减载调频综合控制策略研究

为了适应高风电渗透电力系统调频需求,各国风电并网导则均要求风电场具有参与系统调频的能力.由于双馈感应风电机组调频能力与其运行工况相关,不计工况统一减载调度必然存在不合理性.围绕DFIG调频控制策略,提出一种变速与变桨协调控制减载运行控制策略,整定具备功率向上调节能力的减载运行曲线,基于仿真计算得到各风速下风电机组最大可下调功率范围,并通过下垂频率调整控制,检验减载运行方式下风电机组对系统频率的支持作用.仿真研究表明:考虑各风电机组调频能力差异来优化配置各风电机组的调频容量,可以提高调频调度的合理性.     

双馈变速恒频风电机组的功率特性

针对在风电机组完成设计之前,需要对机组输出功率性能作出预测的问题,介绍了双馈变速恒频风电机组的系统模型,包括风速、风轮、发电机和变频器的数学模型;根据叶轮原动机输入的机械能和机组的发电功率曲线,研究双馈发电机的稳态特性、功率关系;基于SUT 1500风机模型的参数,利用MATLAB软件仿真机组的功率输出特性.研究结果表明,对于双馈变速恒频风电机组,在低于发电机额定转速时,通过调节功率因数,可以实现机组的最大功率输出,提高机组的运行效率和性能,给机组的控制方案设计提供了参考.     

变桨距风力发电机组的建模与硬件在回路仿真

针对风力发电机在运行过程中存在的诸多不确定因素对风机系统进行分析,建立了基于PC—Based平台的风机硬件在回路仿真平台,并进行了控制系统仿真试验。试验结果表明,仿真平台能够实时模拟风机正常运行的状态：在低风速时它能够根据风速变化,保持最佳叶尖速比以获得最大风能;高风速时通过改变桨距角以限制风机获取能量,使机组保持在额定值下发电。该平台能够省去高昂的设备费用,具有工程设计指导意义和应用价值。     

双馈风电机组一种新型模糊最大风能追踪控制

针对双馈型风电机组常用的模糊转速最大风能追踪控制方案动态性能上的不足,提出了一种以融合了风速、转速和功率信号的模糊逻辑系统来设定发电机最优转速的新型风能追踪控制方案,具有增强转速参考预判性,降低风速测量准确度影响的优点。仿真结果表明新方案提高了机组在低风速区域捕获风能的能力。     

直驱风力发电控制系统的研究

对直驱永磁同步发电机的最大功率追踪算法进行了仿真研究,依据灰色理论,利用动态GM(1,1)模型进行预测,当预测达到最大功率点附近时,以实测数据为基础,用最小二乘法进行拟合,计算出最大功率点,并给出其与实际最大功率点的相对误差,以及不同风速下相对误差的变化趋势.使用Matlab仿真结果验证了该控制方案能很好地跟踪风力发电机输出最大功率点,具有风能利用效率高和工作稳定可靠的优点.     

直驱型变速恒频风力发电机稳态特性

为了改进传统双馈风力发电机组可靠性相对较低的现状,实现直驱型风电机组可靠运行,在对风力机输入机械能和发电机输出电能进行分析的基础上,研究直驱机组常用的永磁同步发电机稳态运行特性.针对15MW直驱型风力发电机组实际模型参数,利用Matlab软件建立数学模型,对永磁发电机的稳态特性进行仿真并得出最佳功率曲线.仿真结果表明,直驱永磁同步发电机具有体积小、效率高、可靠性高等优势,在风力发电系统中具有良好的稳态运行特性.     

基于滑模控制的大型变速风机的最大风能捕获研究

为了解决当风力发电机参数辨识错误或有扰动误差时,最大风能捕获策略出现的风能利用率下降问题,根据已知的风力发电机特性和滑模变结构系统理论,提出了在低于额定风速条件下,变速风力发电机的非线性反馈控制方案。通过使用带有风速估计的滑模控制器,利用转速值进行最大风能捕获。构建系统模型进行仿真并与传统控制策略进行分析比较,结果证实了文中控制策略的正确性和有效性。     

直驱式永磁同步风电系统变桨距控制算法研究

以直驱式永磁同步风电系统为研究对象,在各部分数学模型的基础上,建立了整个风电系统的模型。基于此模型,考虑到风电机组非线性强、转动惯量大导致变桨距控制困难的问题,提出了基于模糊自适应PID和模糊前馈结合的变桨距控制算法并对该算法进行了仿真。仿真结果表明,当风速高于额定风速时,该控制算法能有效地控制风电机组的输出。最后在相同风速条件下比较了该控制算法与模糊控制算法、传统的PID控制算法的控制效果。比较结果表明,当风速高于额定风速时,虽然3种控制算法均能控制风电机组的输出,但是与模糊控制算法和传统的PID控制算法相比,本文提出的算法具有更好的稳定性和动态特性。     

基于滑模控制算法的风电系统变速变桨距控制研究

为改善系统恒功率输出运行区域内的动态性能,基于趋近律方法设计了滑模多变量控制器,将发电机转矩加入风电系统与桨距角同时调节,不但能保证发电机功率和转速稳定在额定值附近,而且可以降低传动系统扭转力矩波动和桨距角活动频率,在提高风电电能质量的同时可以减少系统机械部分的压力.最后利用M atlab对高风速下系统多变量与单变量控制策略进行了仿真对比,突出多变量控制策略的优越性;并将提出的滑模控制与PI控制进行仿真对比分析,以验证本文控制算法的有效性.     

湍流强度对风电机组疲劳等效载荷的影响

风电机组疲劳载荷直接关系到风电机组的寿命与结构安全。湍流强度对风电机组载荷的影响,已有文献运用仿真的手段进行了描述,但是未见有不同湍流强度工况下的理论以及载荷实测数据分析。分析了湍流强度对风电机组机械载荷的影响,并以某1.5 MW风力发电机组载荷测试数据为例,对相同风速不同湍流强度情况下的载荷数据进行分析。基于疲劳等效载荷以及相关系数法,研究湍流强度对风力发电机组疲劳等效载荷的影响。运用GH BLADED软件,对相同风速不同湍流强度下的风电机组载荷进行仿真计算,验证湍流强度与风电机组疲劳等效载荷之间的内在相关性。测试数据与仿真结果均表明,风电机组结构部件疲劳等效载荷与湍流强度强相关,且随着湍流强度的增加,疲劳等效载荷也随之变大。     

风电机组的机械液压混合传动技术

针对传统风电机组具有齿轮箱故障率高、变流器技术复杂及谐波干扰等问题,提出基于机械液压混合传动的风力发电机组.通过理论分析系统的传动特性,建立该风力发电机组的动态模型,给出基于该传动方式的变速恒频(VSCF)控制方法.以1.5 MW并网风电机组为例,利用AMESim 与MATLAB/simulink软件对机组运行工况进行联合仿真分析.仿真结果验证了理论分析的正确性,表明提出的机械液压混合传动式风力发电系统具有变速恒频控制方法简单、载荷冲击小、功率稳定性好、传动效率较高、电网友好性好等特点.     

计及异步风电机组的电力系统区域间ATC计算

针对含异步风电机组的电力系统可用输电能力展开研究。首先,建立含异步风力发电机潮流模型;其次,将含风电机组的潮流模型和传统的静态安全性可用输电能力模型相结合,建立了含风电机组的ATC模型;最后,应用现代内点理论对模型进行求解。仿真结果表明,文中引用的算法能快速而准确地计算不同风速下含风电场系统的ATC值,通过与不含风电场...     

变速恒频风力发电机组的建模与仿真

通过机理建模法对变速恒频风力发电机组进行建模,建立了其风速、风轮气动、传动系统以及发电机的数学模型,在Matlab/Simulink环境中搭建了各个环节的模型,并针对低于额定风速时的转速控制和高于额定风速时的功率控制,采用PID控制方法对所构建的模型进行仿真控制,实现低风速和高风速时的控制目标,仿真结果验证了所构建模型的正确性和可行性.     

基于仿真分析的风机运行控制策略优化研究

基于当前风力发电迅猛发展,而风能利用效率过低的现状,首先建立了风速模型,利用仿真分析了风力发电机在不同桨距角下,风能利用系数随叶尖速比的变化规律,得到了与最大风能利用系数对应的桨距角和最佳叶尖速比,阐述了风轮最佳运行原理;然后依据风轮最佳运行原理,利用模糊控制的方法来控制电机定子电压,最终达到控制风轮转速的目的,实现了低风速下基于模糊控制的风机最佳功率控制策略.     

含双馈感应电机风电场的动态等值

实际风电场包括多台风电机组,对其机械和机电特性动态建模,需要引入大量微分方程,计算量较大。文章提出并实现了一种双馈感应风机机电暂态过程的等值算法。对风力机、传动系统、感应发电机、变流器及控制系统分别进行合并。考虑了风速在额定值以下或以上时,风力机采取速度控制和功率控制策略,分两种情况等值风速和风能利用系数。分别考虑电网故障和风力机风速扰动,比较等值前后风电场出口电压和功率,以及电网中同步发电机功角和频率。仿真结果表明,所提等值算法误差小,计算效率高,对风电系统暂态稳定分析具有良好的应用效果。     

基于博途v13的风力发电机组控制与监测仿真

利用S7-1200 PLC作为主控制器,博途V13为编程和仿真实现平台,设计实现了风力发电机组自动控制的仿真.对偏航控制和变桨控制原理及其实现作了详细描述,系统能克服风力波动对输出功率的影响,从而实现恒功率输出.博途V13组态HMI可视化仿真,将风电机组的实际运行情况进行直观的展示.在实际操作中,触摸屏监控界面,可以实时监测机组运行状态.系统可靠性高、可维护性好、人机交互方便,具有远程通信能力.     

模糊控制在变速恒频风电无功功率优化中的应用

分析了变速恒频风力发电机组的特性及运行原理。提出了在定子有功参考功率捕获最大风能的同时,确定定子无功参考功率,以提高机组运行效率、优化机组运行为目的的控制策略。在该策略中运用模糊逻辑来获得定子无功参考功率的确定值,仿真验证了该策略的有效性,其能实时调节系统的无功功率,使发电机在获得定子最大有功功率的同时,显著减少了发电机本身的损耗,提高了其运行效率。     

直驱式永磁同步风电机组的风电场等值建模

通过对直驱式风电机组运行状态的分析可知:在风电场中,桨距角大于0的机组运行于额定工作点,而其余风电机组的运行点可由电磁转矩、发电机转速这两个状态变量反映。由此,提出了一种以风电机组具有相同或相近运行点为分群原则的风电场等值建模方法:首先将桨距角大于0的机组归为一组,再以电磁转矩、发电机转速作为分群指标利用K-means聚类算法进行分群计算,最后采用容量加权法计算分群后等值机组的参数并考虑了风电场内集电系统的影响。为了进行对比分析,在Matlab/Simulink平台上搭建了风电场的详细模型、以状态变量分群的等效模型及以风速分群的等效模型,仿真结果验证了所提出的建模方法能更准确地反映风电场在风速波动及电网故障情况下的动态特性。