MW级变速恒频风力发电机组的一种复合控制方法

分析和建立了兆瓦级风力发电机组各部分机理模型以及有效风速的模型,针对变速恒频风力发电机组(VSCF)在低风速最大风能捕获和高风速额定功率保持的控制目标,提出了间接控制策略(ISC)和模糊滑模控制方案,并对一个实际系统在各种风况下进行仿真实验。仿真结果验证了系统控制策略的可行性,该变速变桨距风力发电系统在全风速下均能获得最佳功率,并且系统具有优良的鲁棒性。     

直驱型永磁风力发电机的最大风能捕获影响因素分析

针对直驱型风力发电系统,利用Matlab/Simulink仿真软件建立风力机模型,通过对风速、桨距角、叶尖速比、发电功率的仿真研究,分析影响风能捕获的因素,研究实现最大风能捕获的控制策略.仿真结果表明:在额定风速以下,通过发电机的转速调节获得最优叶尖速比,在额定风速以上,调节桨距角实现发电机稳定在额定功率处,从而实现最大风能捕获.     

低风速下风电机组的最优功率控制

利用风速分频原理,将风速分为稳态风速和动态风速。考虑低风速工况和高风速工况两种风速特性,分别提出了对发电机的转矩控制策略。当风力发电机运行在低风速工况条件下时,将模糊算法应用到风力发电机最大风能的捕获上,使风电机组的功率系数最大并保持恒定,从而实现了风力发电机在运行过程中最优功率控制的目标。通过MATLAB构建软件仿真平台,模拟仿真试验证明,在低风速工况条件下,该种模糊控制的方式是有效可行的。当风电机组运行在高于额定风速即高风速工况条件下时,对变桨动态控制器进行了设计,有效地解决了在风速测量时,调节桨距角惯性以及出现的滞后问题。     

基于MRAC风电系统的MPPT控制策略

针对风力发电机组复杂多变量非线性系统的不确定性和多干扰等特点,提出了一种新的最大功率点跟踪(MPPT)控制策略,采用模型参考自适应(MRAC)方法对变速风力发电机在风速变化条件下进行控制,使风力机获得最大风能,实施最大功率点跟踪控制.设计了一套基于TMS320LF2407A和TMS320VC33双DSP的风力发电系统.实验结果表明,这种控制策略比传统PID控制器能更有效地减少振荡,较快地达到稳态,提高了风能转换系统的效率和质量,很好地实现了变速恒频双馈风力发电机最大功率点跟踪控制.     

双馈风力发电机最大风能追踪与有功无功解耦

根据风力机的运行特性,推导出变速恒频风力发电系统风速与风力机输出功率的数学关系,提出一种变速恒频风力发电机最大功率捕获方法即基于功率给定的最大风能追踪的控制策略,分析了通过功率控制进行最大风能追踪的具体过程;然后根据双馈电机运行特性,建立了双馈电机在旋转坐标系下定子有功、无功功率的数学表达式,提出磁场定向的解耦矢量控制策略解耦控制方法,并采用一种改进的磁链观测器,最后利用Matlab/Simulink建立仿真模型进行仿真分析,仿真结果验证了该控制策略的正确性和有效性。     

永磁直驱风力发电系统最大风能捕获滑模控制

针对永磁直驱风力发电系统实现最大风能捕获的问题,提出一种高阶非奇异终端滑模控制策略.根据永磁直驱风力发电系统的非线性模型,基于最佳转矩跟踪的最大功率点跟踪(maximum power point tracking)方法,将高阶非奇异终端滑模控制应用于永磁同步发电机(permanent magnet synchronous generator)设计转矩控制器和电流控制器,实现永磁直驱风力发电系统的无风速传感器最大功率点的快速跟踪和稳定控制.仿真结果验证了所提出的控制方案的有效性.     

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。     

永磁同步风力发电机侧变流器控制策略

在传统风力发电机变流器控制中采用风速传感器测定风速作为控制的调节信号,这使成本过高,且风速测定具有一定的延后性,影响电机控制的反应速度。为此,提出一种新的针对永磁同步风力发电机侧变流器的控制策略。将爬山搜索算法与同步电机的解耦矢量控制相结合,实现最大风能捕捉与变速恒频控制。在Simulink平台上搭建了风机模型及同步发电机模型。仿真结果表明,该控制方法快速可行。该控制策略能准确快速地达到控制目标,且较传统控制策略省略了风速测定传感器,从而降低了成本。     

基于滑模控制的风机最大风能追踪

为了最大限度地利用风能,提高风力发电系统的效率,提出了一种基于滑模控制的最大风能追踪方法.建立了风机控制系统,并且基于滑模控制原理建立了滑动平面,设计了滑模控制率,并进行了稳定性分析.利用Matlab/Simulink对系统进行仿真研究表明,实际电磁转矩能较快地跟踪期望值,验证了该控制策略的正确性和有效性.所建立的滑模控制系统不依赖于风速,具有较好的鲁棒性和控制精度,实现了最大风能追踪.     

基于风能的太阳能电池板清洁机器人的研究

为实现直接利用风能对太阳能电池板进行自动清洁作业,研究基于风能的太阳能电池板清洁机器人,由风力捕获系统、风速放大系统、空气净化系统和传感控制系统组成,风力捕获系统设置有两个且左右对称分布,风速放大系统设置有两个且左右对称分布.系统设置有空气过滤系统,保证清洁效果,还可以将风速放大一定倍数,可以实现在微风状态下工作.     

变速风力发电机模型参考自适应控制

风力机系统是一个非线性不稳定的复杂系统,系统具有不确定性,模型很难建立。自适应控制研究对象就是这种具有不确定性的系统,它能通过修正控制器的参数来降低不确定性对系统的影响。采用模型参考自适应方法对变速风力发电机在额定风速下进行控制,使风力机获得最大风能。仿真结果表明此方法对额定风速下变速风力发电机的控制效果很好。     

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.     

直驱永磁风力发电机最大功率跟踪的鲁棒控制

针对直驱永磁同步风力发电系统,考虑实际中存在的系统参数不确定性和外界干扰,研究了直驱永磁同步风力发电机最大功率跟踪控制问题。利用转子磁场定向矢量变换技术和鲁棒backstepping非线性控制技术及干扰抑制技术设计了一种鲁棒轨迹跟踪控制器,通过控制定子电流的转矩分量调节风电机转速,实现系统最大风能捕获和稳定运行。理论分析和与其他控制器的仿真比较结果均表明,所设计的控制器可以保证额定风速下系统参数存在不确定性和外部干扰时,风力发电系统仍能够实现安全可靠地最大获取风能的运行。     

基于鲁棒状态估计的永磁风电系统最大功率控制

为了提高传统风能最大功率跟踪控制的鲁棒性,提出新的滑模自适应最大功率跟踪控制策略。由于实际无速度传感器的风电系统变量难以测量,为此构造滑模状态观测器,估计系统转速跟踪误差,基于估计值设计了滑模自适应最大功率跟踪控制器。最后,基于MATLAB/Simulink仿真平台搭建了完整的风电系统仿真模型,仿真结果表明,所提出的控制策略在不同风速扰动作用下能实现良好的跟踪和控制效果,提高了风电系统的鲁棒性,保证了风电系统的最大功率输出。     

基于滑模状态观测器的永磁风电系统最大功率点跟踪控制策略

为了提高传统风能最大功率点跟踪控制的鲁棒性,提出了新的滑模自适应最大功率点跟踪控制策略。由于实际无速度传感器的风电系统变量难以测量,为此构造了滑模状态观测器来估计系统的转速跟踪误差,并基于估计值设计了滑模自适应最大功率点跟踪控制器。最后,基于MATLAB/Simulink仿真平台搭建了完整的风电系统仿真模型。仿真结果表明,在不同风速扰动作用下,所提出的控制策略均能实现良好的跟踪和控制效果,提高了风电系统的鲁棒性,保证了风电系统的最大功率输出。     

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。     

不同类型风力发电机噪声的对比试验研究

不同类型风力发动机在正常运转时,产生噪声是不同的。在本论文中利用现代声学测试手段对200W浓缩风能型风力发电机和普通型风力发电机运转时产生的噪声进行实地测试,经对比分析可知浓缩风能型风力发电机的噪声低于普通型风力发电机;叶轮是风力发电机噪声来源的主要部件;两类风力发电机的噪声都随着风速的增加而非线性增加。     

风电机组Ⅱ区功率与叶片气动载荷协同控制

为了研究风力发电机组在低于额定功率时的最大风能捕获以及叶片的气动载荷,使得风力发电机组在整个生命周期内高效稳定地运行,提出了一种功率与载荷的协同控制方法,通过过渡区预变桨的方式控制风力发电机组功率与叶片气动载荷.采用所提出的功率与载荷协同控制策略在Matlab软件上搭建风力发电机组的仿真模型,计算得出了风力发电机组的功率和叶片气动载荷的数据,结果显示,协同控制策略能够在低于额定风速区域保持功率基本不变的情况下有效减小叶片的气动载荷,由此证明了所提出的协同控制策略的可行性.     

基于变频器容量的永磁同步风力发电机最大功率控制的研究

介绍了永磁同步风力发电系统的基本结构,论述了风力发电系统中风机最大风能捕获的基本原理,并提出一种采用永磁同步电机作风力发电机实现最大功率输出的控制系统.通过建立考虑铜耗和铁耗的电机损耗模型,获得了电机损耗与定子电流之间的关系.在此基础上提出永磁同步电机最佳效率控制,并将其应用于永磁同步风力发电系统中.使风力发电机按照最大功率点跟踪方式运行时,电机损耗最小;在充分利用变频器容量的前提下,实现风力发电机最大功率输出,从而得到永磁同步风力发电机最优定子电流矢量控制.仿真结果证明了该控制算法的有效性和实用性.     

基于风力涡轮机和双馈感应发电机的风力发电系统仿真与分析

风力发电在绿色能源持续发展方面占有极大市场,对于风机的研究也逐渐深入。为了实现对风能发电过程的更高效监控,本文以风力涡轮机和双馈感应发电机系统过程的建模为基础,对风力发电机的基本原理作了简单阐述。利用MATLAB/Simulink建立风能发电模型,并在风速变化条件下对风力发电系统的重要参数进行仿真分析,观测电机转速与风速之间的跟踪关系,验证双馈策略在风电场模型中的有效性。