PLC在大型风力机变桨距系统中的应用

变桨距风力发电机比定桨距风力发电机具有更好的风能捕捉特性,现代的大型风力发电机大多采用变桨距控制.针对Zond-40液压变桨距风力机,采用可编程序控制器(PLC)作为风力发电机的变桨距控制器.这种变桨控制器具有控制方式灵活、编程简单、抗干扰能力强等特点.介绍了液压变桨距系统的工作原理,设计了变桨控制器的软件系统.最后在Zond-40风力发电机组上做了实验,验证了该变桨距控制器可以在变桨距风力机上安全、稳定运行.     

变速恒频风力发电系统及其控制技术研究

为了最大限度地利用风能,风力发电系统应采用变速恒频控制策略。分析了鼠笼异步发电系统、双馈发电系统、无刷双馈发电等变速恒频风力发电系统的原理、性能及特点,通过对比各种风力发电机和各种控制方法的优缺点,对未来风力发电机和风力发电控制技术的发展趋势做了展望: 风力发电机大型化;采用变桨距和变速恒频技术;风力发电机采用直接驱动;采用智能化控制等。     

风力发电机组变桨系统故障分析

在风力发电系统中,变桨距控制技术关系到风力发电机组的安全可靠运行,影响风力机的使用寿命。通过控制桨距角使输出功率平稳、减小转矩振荡及减小机舱振荡,不但优化了输出功率,而且有效地降低了噪声,稳定发电机的输出功率,改善桨叶和整机的受力状况。变桨距风力发电机比定桨距风力发电机具有更好的风能捕捉特性,因此现代的大型风力发电机大多采用变桨距控制。     

永磁同步电机风力发电系统的自寻优控制

研究了永磁同步电机风力发电系统的自寻优控制以使系统得到最大的能量。根据风轮机气动力特性推导出风能利用系数Cp 与桨距和叶尖速比的关系 ,进而利用该关系确定自寻优控制策略。采用单纯形加速法寻优 ,结合永磁同步风力发电机的特点确定了永磁风力发电机在不同风速下的最优速度给定即最优直流电压给定和不同风速下的最优桨距给定。实验证明该方法具有良好的效果     

2MW双馈式风电机组最大功率追踪控制研究

目前,以双馈感应风力发电机(DFIG)为主的风力发电机组在电力系统中所占比例比较大.本文通过对风力机功率特性和双馈式风电机组最大风能追踪的研究,在分析双馈发电机数学模型和有功、无功功率解耦控制的基础上,应用PSCAD/EMTDC对2MW双馈感应风力发电机进行系统建模,建立了基于发电机定子磁链定向矢量控制的双馈风力发电系统最大功率追踪系统模型,通过变桨距控制与控制有功功率来间接控制DFIG的转速获取最佳输出功率,分析仿真结果,验证控制策略的可行性     

浅谈风力发电机组的液压和电动变桨系统

全球投入商业运行的兆瓦级以上风力发电机组均采用了变桨距技术,变桨距控制与变频技术相配合,提高了风力发电机的发电效率和电能质量,使风力发电机组在各种工况下都能够获得最佳的性能,减少风力对风机的冲击,它与变频控制一起构成了兆瓦级变速恒频风力发电机的核心技术。变桨距控制按执行机构可分为液压变桨和电动变桨两种类型,以Vestas公司的液压变桨系统和Mita-Teknik公司的电动变桨系统为例,对这两种变桨系统的结构及特点进行了分析。     

大型风力发电机组变桨距控制系统设计与仿真

随着风力发电机组单机容量的大型化,变桨距风力发电机已成为风力发电机组的主要研究和发展方向.基于变速恒频风力发电系统,对变桨距控制系统的设计方法进行研究.对风力机的结构和基本工作原理进行了探讨,并分析了风力发电机组的控制过程,分别设计了低于额定转速的PI控制器及高于额定风速的变桨距控制器,通过对控制系统的机理模型仿真,验...     

基于PSCAD/EMTDC的双馈感应风电机组变桨距控制仿真分析

提出一种简化的风力机变桨距控制模型,通过发电机转速和风力机输出功率的反馈信号分别调节桨距角,控制发电机的转速恒定和风力机输出功率平稳.采用PSCAD/EMTDC仿真软件建立该变桨距控制模型,对整个风力发电系统(包括双馈电机和并网装置等)进行仿真,验证该风力机变桨距控制方法的可行性.     

风力发电系统的暂态仿真模型研究

详细归纳了不同类型风力发电系统的暂态仿真模型,研究了包括空气动力系统、风机轴系系统、桨距控制系统和变频器在内的动态仿真模型,以双馈风力发电机为例,研究了变桨距恒频/变速风力发电系统的控制系统模型。最后,在电力系统分析软件DigSILENT PowerFactory上分别对异步风力发电机、双馈风力发电机和全换相同步风力发电机进行建模,模拟变风速条件下不同类型风力发电机的动态特性。仿真结果进一步验证了所研究模型的正确性。     

变速变桨距风电机组半实物仿真平台的研发

为在实验室条件下对风力发电的相关技术进行研究,设计了一种通用的变速变桨距风力发电机组半实物仿真平台.该平台采用数据库仿真风力-桨距角-风机轴功率特性曲线和风速指令曲线,据此控制异步电动机变频系统模拟风力机发出机械转矩.理论分析及实验结果证明,该平台可以对各种风力机进行精确模拟,还可装配各种发电机和并网逆变器作为发电装置,据此可研究不同类型风电系统的能量优化技术以及并网控制问题.     

风力发电机组控制系统的研究分析

对目前流行的风力发电机组控制系统进行对比分析.在简述风力机特性的基础上,介绍了定桨距和变桨距发电机组的特点,重点分析了基于双馈发电机的变速恒频发电系统及桨叶节距角控制系统.讨论了未来风力发电控制技术的发展趋势和应用前景.     

大型双馈异步风力发电机组变桨控制算法研究

变桨控制系统[1]是变速恒频风力发电机组的重要组成本分,它不仅关系到大型MW级风机的安全运行,而且对风能的吸收具有较好的控制作用。其中变桨控制算法是其控制系统的核心部分,为减小整机机械载荷、风机功率的稳定输出做出重要贡献。基于2.0 MW双馈风力发电系统的基础上,提出了具有转速二阶陷波滤波器的增益调度-双PI(notch filter gain-schedule double PI)控制算法,对风机运行于额定风速以上的变桨控制策略[2],使风机能够以最佳的速率变桨到最佳桨距角位置,从而输出稳定的功率,减小整机的振动,减小风机在3P、6P处产生过大的振动。最后对2.0 MW双馈异步风机变桨控制进行仿真和实际监控图分析,结果表明,其控制算法具有良好控制效果。     

风力发电技术研究及发展

介绍了当前风力发电机的主要驱动方式和风力机的功率调节方式,阐述了恒速恒频、变速恒频发电技术的特点,论述了具有鲁棒性的非线性智能控制技术在风力发电中的应用。通过对比各种风力发电技术和各种控制方法的优缺点,对未来风力发电技术的发展趋势作了展望。     

A maximum power point tracking control method suitable for compact wind power generators with the passive self‐pitch‐controlled blade structure

This paper describes a maximum power point tracking (MPPT) control method for propeller‐type compact wind power generators with passive self‐pitch‐controlled blades, which quickly makes the output current and voltage converge on the maximum power point based on wind speeds detected from an anemometer. The voltage and current output from these wind power generators vary with wind speeds at locations such as the roofs of buildings. Transient characteristics of the voltage output from compact wind power generators have two modes because of the self‐pitch‐controlled blades: mode I in which the output voltage hardly increases and mode II in which it rapidly increases. Thus, in order to acquire the generated power effectively, irrespective of how the wind speeds may change, a method to perform the MPPT control while searching for mode II is needed. Thus, by judging the mode from the change of the sign of the time differential of the voltage deviation between sampling times, the MPPT control method proposed here makes the output current converge on the maximum point using relationships between the maximum power and optimal current which give the maximum power and the wind speed. Effectiveness of the proposed MPPT control method is verified through simulations and experiments using a wind tunnel. IEEJ Trans 2010 DOI: 10.1002/tee.20609     

风力发电机组及其控制系统

风力发电场运行情况多样,动态特性复杂,在电气设备、保护控制系统的选型和设计上有一定的特殊性,因此,在设计过程中尽可能多地熟悉掌握各类风电电气设备的技术特性。本文简要介绍了风力发电机组及其控制系统主要设备的工作原理和技术特点。并对风力发电控制设备的关键技术研究进行了探讨。     

超速与变桨协调的双馈风电机组频率控制

双馈风电机组的有功功率输出无法响应电网频率的变化,并且由于其通常运行在最大功率点跟踪模式下,亦无备用的有功功率支援电网的频率控制。通过提升发电机转子转速和调节桨距角可实现双馈风电机组的减载运行,从而保留部分有功功率作为备用以提升对电网频率的调节能力,但是超速控制和变桨控制在不同工况下,具有一定的工程局限性。为深入挖掘双馈风电机组的调频潜力,提出了一种超速与变桨相协调的调频控制策略。该控制策略根据不同的风速条件,将调频分为低风速、中风速和高风速3种模式,并详细分析了可辨识这3种模式的判据。仿真结果表明,基于文中提出的控制方法,双馈风电机组可以有效提升系统的频率稳定性。     

基于滑模变结构的风力机变桨距控制研究

根据风能的不确定性和风力发电机的系统有着很强的非线性特点,设计了滑模变结构控制器,对1台采用该控制策略的异步双馈发电机进行变桨控制,利用Matlab/simulink对其运行行为进行仿真研究,仿真结果表明,滑模变桨性能不仅能有效控制风力发电机的转速范围,而且能保持风力发电机在额定风速以上的最大功率输出。     

Output power control of wind turbine generator by pitch angle control using minimum variance control

Effective utilization of renewable energies such as wind energy as a replacement for fossil fuels is highly desirable. Wind energy is not constant and wind generator output is proportional to the cube of the wind speed, which causes the power output of wind turbine generators (WTGs) to fluctuate. In order to reduce output power fluctuations of wind farms, this paper presents an output power leveling control strategy for wind farms based on both the mean and the standard deviation of wind farm output power, a cooperative control strategy for WTGs, and a pitch angle control method using a generalized predictive controller (GPC) intended for all operating regions of WTGs. Simulation results using an actual detailed model for wind farm systems show the effectiveness of the proposed method. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 154(2): 10–18, 2006; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20247     

提高直驱永磁风机低电压穿越能力的功率协调控制方法

在分析直驱永磁同步风力发电机低电压穿越问题产生机理的基础上,提出了一种适用于直驱风机的新型功率协调控制方法。该方法综合使用改进的双侧变流器和桨距角控制手段,低压暂态时,利用变流器直流母线电容充电储能配合风机转子变速储能承担风机产生的不平衡能量,减弱机组机械轴系所受的冲击作用;使用变桨系统减少风机捕获的风能,减轻机组低电压穿越的负担;通过网侧变流器向电网提供动态无功功率,减小网侧电压的跌落幅度;同时在双侧变流器的控制器中增加协调限流控制环节,用以保证风机有功无功控制目标的有效实现。文中所述方法不附加任何硬件,充分使用直驱风机自身可用的控制手段,能够有效提高直驱风机在全风域范围内的低电压穿越能力。最后,使用DIgSILENT/Power Factory搭建仿真实例,验证了所述方法的实用性和有效性。