永磁同步风力发电机组控制策略的仿真研究

针对直驱式风电机组全功率变流器双PWM背靠背式的拓扑结构,利用Matlab/simulink软件平台,搭建了包括风力机、永磁同步发电机、变流器等组件的并网型永磁同步风力发电机组的系统仿真模型,并根据矢量控制原理对机组及背靠背式变流器进行了控制策略的仿真研究.仿真结果表明,所采用的结合最大风能捕获的矢量控制策略实现了风电机组的变速运行、最大风能利用和有功、无功的解耦控制;验证了所建立的永磁同步风力发电机组模型以及采用的控制策略的有效、可行性,对于实践具有重要的指导意义.     

永磁直驱风电机组的建模与仿真

针对永磁直驱风力发电机组建立了包括风力机、传动系统、永磁同步发电机、变流器各部分的数学模型;根据最大风能跟踪原理,提出了发电机侧和电网侧变流器的控制策略;在Matlab/Simulink仿真环境下建立了永磁直驱风电机组的仿真模型,对风速阶跃变化时机组运行情况进行了仿真。仿真结果验证了所提出控制策略的正确性和模型的合理性。     

兆瓦级直驱式风力发电机组控制系统设计

为了降低系统控制难度、提高机组转化效率,提出了一种以复合励磁同步发电机作为发电机的兆瓦级直驱式复合励磁同步风力发电系统,该系统由不可控二极管 直流环节 并联SPWM逆变器组成的交/直/交变流器将风能转化为电能送入电网.该机组控制系统由机组主控制器、复合励磁控制器、逆变器控制单元、变桨距机构、偏航机构等构成.对机组控制系统中各个部件的功能和结构进行了分析和设计,并通过Profibus现场总线将这些部件构成了一个集散控制系统.     

永磁同步发电机风能转换系统滑模控制仿真

针对由于风速的随机波动性而使基于线性定常控制器的风能转换系统稳定性较差的问题,提出了一种基于滑模控制的永磁同步发电机风能转换系统的设计方案;分析了该系统中风力机模型、传动装置模型和永磁同步发电机模型的建立原理,介绍了滑模控制策略的具体实现。仿真结果表明,该系统具有较好的速度跟踪特性,实现了最大风能捕获。     

直驱式永磁风力发电机软并网与功率调节的控制集成

为实现直驱式永磁同步风力发电机无冲击并网与风能最大跟踪控制, 设计了一种软并网与功率调节一体化的控制集成装置. 基于广义功角特性, 提出了一种对逆变器输出功率进行直接控制, 从而实现最大风能跟踪的控制策略. 新的控制策略可使发电机的转速按所期待的动态运动, 因而具有良好的静态与动态性能. 另外, 该控制律中对电机参数具有很强的鲁棒性, 因而该控制器能适应各种不同参数的同步风力发电机, 成为同步风力发电并网与功率调节的独立装置.     

基于双PWM协调控制的永磁风力发电系统研究

说明了直驱式永磁风力发电系统的基本组成和原理,分析了永磁风力发电系统最大功率跟踪的控制策略;设计了发电系统网侧变流器基于电网电压矢量定向、机侧变流器基于发电机转子磁链定向的背靠背双PWM协调控制结构.最后通过仿真验证了该系统的最大功率跟踪特性,并就仿真中PI参数设置的关键问题进行了说明,可有效防止转速比较控制中的转矩冲击问题.     

永磁直驱风力发电系统机侧控制策略研究

最大功率跟踪一直是风力发电控制策略研究的热点和难点,本文首先介绍永磁直驱风力发电系统背靠背变流器的基本拓扑结构,然后在建立双Y移30°六相永磁同步发电机数学模型的基础上,基于id=0的转子磁场定向,设计了转速外环电流内环的双闭环控制器。通过监测风速变化实时调整电机转速,以达到最大风能捕获的目的。实验结果进一步验证了该控制策略的正确性与可行性。     

永磁电机直接驱动变速恒频风力发电控制技术

本文采用永磁同步电机，通过带有中间直流环节的IGBT转换器将电机发出的变频变幅交流电转换成可用的交流电，通过控制整流器电流来控制发电机转速从而控制风力机。     

构建谐波模型的永磁风机机侧变流器谐波抑制

永磁风电系统机侧大功率变流器的使用,致使永磁发电机定子电流中含有大量低频谐波,从而引发一系列危害.通过建立dq旋转坐标系下的谐波数学模型,在变流器双闭环矢量控制系统中引入谐波抑制环节,抵偿其中影响较大的5、7次谐波.同时,提出用滤波特性较好的峰值滤波器代替低通滤波器,以获得更好的谐波电流提取效果.最后,在Matlab/Simulink中搭建1.5MW永磁风电系统机侧谐波抑制模型.仿真对比结果表明,所述谐波抑制策略不仅能有效抑制发电机定子电流畸变,而且可以减小基波电流损失,提高发电机组效率.     

双PWM直驱同步风力发电机最大风能捕获

以直驱同步风力发电机组为研究对象,为了提高发电机的系统的效率,降低电机的损耗,采用双PWM变流器拓扑结构,提出了一种最大风能捕获（MPPT）的控制方式。不需要风速信号、风机转速及与风力机系统参数有关的最大功率运行表格,仅需对输出功率进行跟踪计算,使得能达到捕获最大风能的控制效果。采用PSCAD／EMTDC软件进行仿真,仿真结果验证了控制方法的有效性。     

基于双PWM变换器的开关磁阻风力发电系统研究

为实现开关磁阻（SRG）风力发电系统中能量在电网与电机之间的双向流动,提出T一种基于双脉宽调制（PWM）变换器的控制方案。机侧变换器进行矢量控制,调节定子有功、无功功率;网侧变换器控制直流母线电压的稳定,调爷网侧功率因数。分析了双PWM变换器的数学模型,并在其d—q轴数学模型的基础上研究r网侧变换器的控制策略,讨论了通过电网电压定向矢量控制实现交流侧功率因数和直流母线电压控制的方法,并利用空间矢量调制方式（SVPWM）对网侧变换器进行控制。基于E述方案建立了SRG系统仿真模型,仿真结果表明,基于电网电压定向的双PWM变换器矢量控制策略能使SRG系统得到快速动态响应并实现高功率因数输出,从而满足变速恒频（VSCF）发电系统的要求。     

变速恒频双馈风力发电机网侧变换器研究

描述了变速恒频双馈风力发电机双PWM网侧变换器的结构特点和运行原理。在分析了双PWM网侧变换器在三相静止坐标系下的数学模型基础上,导出了两相同步旋转坐标系下的数学模型。为变速恒频风力发电机交流励磁电源控制器设计提供了理论依据。     

变速恒频双馈风力发电系统网侧变流器控制策略研究

变速恒频双馈风力发电系统通常采用磁链定向、转子磁链定向和气隙磁场定向进行控制,这些控制系统的结构设计复杂,控制精度不高。为了进一步提高风力发电系统的控制效果,论文对变速恒频双馈风力发电系统的双P W M变流器进行了详细的分析,针对网侧变流器建立了数学模型,对网侧变流器的控制策略进行了研究,并采用电压、电流双闭环控制策略对系统中的网侧变流器进行控制。仿真结果显示,双闭环控制策略系统经过短暂的振荡之后能够快速实现状态的转变,达到预期效果。     

Modeling and control of the doubly fed induction generator wind turbine

The present paper deals with the modeling of wind turbine generation systems. The model of a doubly fed induction generator, along with the corresponding converter, crow bar protection and electrical grid is described. The different level control strategies both in normal operation and under voltage dig conditions are discussed, including speed control, torque and reactive power control for the rotor-side converter, reactive and DC voltage control for the grid-side converter and the corresponding current loops control. The results obtained with simulations are compared to experimental data obtained from voltage sags provoked to real wind turbines.     

A rotor speed estimation algorithm in variable speed permanent magnet synchronous generator wind energy conversion system

A rotor speed estimation algorithm in a direct vector controlled permanent magnet synchronous generator wind energy conversion system is proposed. The proposed method is based on a simple equation obtained from the flux model of the machine and contains only stator flux and current. Constant gain recursive least squares estimator is used for implementing the speed estimation algorithm. Rotor position information used for coordinate transformation is computed using the estimated speed. Stator flux information required by the speed estimator is obtained using the stator voltage equation by implementing a programmable low pass filter. The estimated speed is used as the feedback signal for the speed control loop of the vector controlled machine side converter control system whose command speed is obtained from a wind speed sensorless maximum power point tracking controller, thus, we obtain a complete rotor speed and wind speed sensorless permanent magnet synchronous generator wind energy conversion system. Simulation is carried out to validate the performance of the proposed method. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

并网运行的直驱风力发电系统建模及仿真研究

在PSCAD/EMTDC中建立了包含风速、风力机、直驱同步发电机、轴系扭振模块、变流器及其控制部分的并网直驱风力发电系统模型,提出了基于最大风能跟踪控制结合变桨距控制的策略,研究了在变风速输入和网侧出现单相短路故障时直驱型风力发电系统的动态响应特性,仿真结果表明了并网直驱风力发电系统模型及其控制策略的正确性和可行性。     

Energy-based modeling and control for grid-side converter of doubly fed wind generator

To avoid dealing with the zero dynamics limitation brought by the bidirectional power flow through the back-to-back converter in a doubly fed wind generator,a new energy-based modeling and control approach for the gridside converter is presented.During the modeling process,the grid-side converter is divided into two subsystems with the feedback interconnection structure,and the interactive matrix of the model takes into account the concrete port structure. Then,an energy-based controller is proposed to realize the grid-side control objectives based on the new model.Simulation studies are carried out in MATLAB/Simulink.Comparative results between the proportional-integral controller and the energy-based controller show that the latter one can obtain faster convergence rate and global stability as the load current varies.Moreover,the energy-based controller is also competent for grid-side control when simulated in a 2 MW wind energy conversion system with random wind.