液压型风力发电机组恒转速输出补偿控制

以液压型风力发电机组为研究对象,针对其液压调速系统恒转速输出问题,建立了定量泵-变量马达液压调速系统数学模型,得到了系统泄漏、系统压力瞬态调整和模型参数误差对机组恒转速输出的补偿控制数学模型。以数学模型为基础,给出了液压型风力发电机组恒转速输出补偿控制方法。以30kV·A液压型风力发电机组实验台为仿真和实验基础,对提出的控制方法展开研究。仿真和实验结果表明,液压型风力发电机组恒转速输出补偿控制方法具有较好的控制效果,可实现机组的恒转速输出的高精度控制。     

液压型风力发电机组并网冲击抑制研究

以液压型风力发电机组为研究对象,针对其并网冲击问题,建立了风力发电机数学模型、定量泵-变量马达液压调速系统数学模型、同步发电机与励磁系统数学模型,推导了并网过程的冲击电流与冲击转矩数学模型。以数学模型为基础,提出了液压型风力发电机组并网冲击抑制方法,即通过发电机稳速控制、励磁电压控制和准同期监控相结合对机组并网冲击进行抑制。以30kV·A液压型风力发电机组实验台为仿真和实验基础,对机组并网冲击抑制展开研究。仿真和实验结果表明,所提出的并网冲击抑制方法对并网冲击转矩和冲击电流具有较好的控制效果,基本实现了机组柔性并网。     

基于风速预测的液压型风力发电机组并网转速控制研究

以垂直轴液压型风力发电机组为研究对象,主要针对机组的垂直轴风力机特性和高精度并网转速控制展开研究。首先建立风速、垂直轴风力机和液压主传动系统的数学模型,分析垂直轴风力机的空气动力学特性,得到垂直轴风力机输出转速周期性波动规律。根据风速预测曲线,结合垂直轴风力机空气动力学模型,得到风力机转速特性曲线。然后根据机组的实际并网需求,提出基于短期风速预测的变量马达排量和比例节流阀协调控制的高精度并网控制策略,使变量马达转速稳定在1 500r/min±6r/min满足并网需求。最终利用Matlab/Simulink软件对所提出的转速控制策略进行仿真验证,并考虑真实风速波动情况,在30kVA液压型风力发电机组半物理模拟试验台上对转速控制策略进行试验验证。所得到的研究成果为垂直轴液压型风力发电机组的广泛应用提供理论指导。     

液压型风力发电机组的转速和转矩解耦控制

以液压型风力发电机组为研究对象,输出高质量电能为研究目标,针对机组存在的转速和转矩解耦问题展开研究。建立定量泵-变量马达液压传动系统数学模型。从液压传动系统出发,探究影响机组电能输出质量的关键因素,分析该多输入-多输出系统存在的耦合问题,并采用前馈解耦补偿控制方法解耦。分析变量马达和比例节流阀对液压系统输出转速与转矩的控制规律,得到基于高电能质量控制的转速和转矩解耦控制器。以30kVA液压型风力发电机组半物理仿真实验台为基础,针对提出的控制方法展开研究。仿真和实验结果表明：液压型风力发电机组输出的转速和转矩实现了解耦控制,有效地实现了液压传动系统的稳速控制和传输功率波动的平滑控制。研究结果为液压型风力发电机组高质量电能输出控制和电网友好性能提高奠定了基础。     

基于有功功率控制的液压型风力发电机组最佳功率追踪策略关键问题研究

液压型风力发电机组采用定量泵-变量马达闭式系统作为风机主传动系统,采用同步发电机直接并网发电,区别于传统齿轮或直驱型风机,需要对其最佳功率追踪策略进行深入研究。介绍液压型风机能量传递过程,最佳功率追踪控制需解决的关键问题,研究基于有功功率控制的最佳功率追踪原理。分析风力机功率传输特性,提出功率追踪分段控制策略。分析液压系统存在的非线性问题,利用小信号线性化方法结合变增益PID控制,解决系统非线性带来的功率响应不一致问题。最后利用转速控制环节对功率控制环节优化,使系统在功率追踪过程中系统更加平稳。在30k VA半物理仿真实验平台上验证变增益PID控制下系统功率一致响应,以及按最佳叶尖速比给定的最佳功率进行的最佳功率追踪策略。     

液压型风力发电机组主传动系统压力控制特性研究

液压型风力发电机组主传动系统为定量泵-变量马达闭式系统,风机并网后依靠变量马达变排量机构对系统进行控制。研究了系统压力控制特性,建立了并网后主传动系统数学模型,得出了系统压力对马达斜盘摆角的传递函数。利用MATLAB辨识工具箱,根据实验数据,对系统压力控制模型进行数据辨识,并与理论模型进行对比,验证了理论模型的准确性,为液压型风力发电机组通过压力控制实现最佳功率追踪控制奠定理论与实验基础。     

液压型风力发电机组低电压运行特性分析

以液压型风力发电机组为研究对象,分析机组在低电压工况下的运行特性。结合低电压穿越要求,完善并分析液压型风力发电机组工作原理。建立电压跌落时风力机、定量泵-变量马达液压调速系统以及发电机的暂态数学模型。以数学模型为基础搭建MATLAB/Simulink仿真平台,并在不同跌落深度下分别对三相电压等幅跌落、两相对地短路故障和单相对地短路故障进行低电压运行特性仿真分析。研究结果揭示了不同故障下机组低电压运行的特性规律,其中电流过载与电磁转矩产生脉振是机组低电压运行的重要表征现象。研究工作将为该机型低电压穿越控制提供一定的理论基础和技术手段。     

液压型风力发电机组低电压穿越控制方法研究

以液压型风力发电机组作为研究对象,根据机组低电压穿越控制过程对液压系统功率快速调整的要求,以发电机稳定于工频转速和液压系统瞬态调整时间最短为控制目标,提出一种基于直接控制变量马达摆角的低电压穿越控制方法。以30kV·A液压型风力发电机组模拟实验台为仿真和实验平台,针对提出的低电压穿越控制方法展开研究,仿真和实验分析表明,直接控制变量马达摆角的方法具有较好的低电压穿越控制效果。     

液压型风力发电机组风力机特性模拟

在不具备风场环境的情况下,针对液压型风力发电机组风力机特性模拟问题,在实际数据的基础上,建立了风力机输出特性数学模型,依据相似模拟的原理,采用转速控制的补偿方法对风力机特性进行了实验研究。将等效功率实验数据乘以转换系数之后的结果、仿真结果以及相关合作公司提供的850kW风力机的实际数据进行了对比。结果表明：系统能够在误差允许范围内精准模拟风力机的输出功率和输出转矩。     

液压型风力发电机组低电压穿越分层控制研究

为提高液压型风力发电机组的电网适应性和低电压穿越能力,针对机组低电压穿越过程中的能量调控问题,提出一种基于分层控制思想的低电压穿越控制方法,即设计出基于风力机调桨控制的顶层控制、基于变量马达摆角控制的中层控制和基于节流阀开度控制的底层控制。为实现机组在控制过程中多变量的协调控制,以风力机弃风最小、惯性储能最大和节流阀能耗最小为优化目标,采用二次规划算法对多目标控制律进行规划,得到了最优控制律。通过AMESim和MATLAB/Simulink软件对多目标控制策略进行仿真分析,利用液压型风力发电机组半物理试验平台对控制律进行了验证。结果表明,所提出的控制方法可以有效降低机组在低电压穿越过程中的剩余能量,降低对发电机的冲击,提高机组的适应性。     

基于SimHydraulics的风力机液压变桨执行机构建模与稳定性分析

该文在前期液压变桨执行机构系统设计的研究基础上,利用Matlab/Simulink中SimHydraulics建立了完整的风力机液压变桨执行机构物理仿真模型,同时给出了传递函数数学建模结果,并对两种建模方法得到的液压变桨执行机构模型的稳定性作了比较分析,最后通过SimHydraulics所建液压变桨执行机构模型与风力机整机模型联合仿真,完成了风力机的变桨功率控制仿真实验.仿真结果表明,相比传递函数、状态方程、功率键合图等数学建模方法,SimHydraulics物理建模方法所建模型精确性更高,基于该模型的风力机功率控制、稳定性、可靠性等相关分析研究的准确性和可靠性也较高.     

SRG风力发电系统最大风能追踪控制研究

针对在实验室条件下实现SRG风力发电系统的最大风能追踪控制的问题,对风力机的运行特性及其模拟实现方案、开关磁阻电机的工作原理及其控制方法等方面进行了研究,并对风力发电系统中实现最大风能追踪的控制策略进行了介绍,提出了基于转速反馈的SRG发电系统最大风能追踪控制方案,同时对直流电机进行了转矩控制以实现风力机输出特性的模拟.在SRG风力发电系统平台上对风力机模拟系统进行了测试评价,并进行了变风速条件下的最大风能追踪试验.研究结果表明,直流电机能够有效模拟风力机的输出特性,控制简单,抗干扰能力强,基于转速反馈的MPPT控制方法能够在风速变化时快速调节SRG输出,准确地实现最大风能跟踪.     

基于变分模态分解的风电齿轮箱轴承故障诊断方法

双馈异步风力发电机采用变转速变桨距的控制策略以保持风力最大功率捕获,风电齿轮箱时刻处于变速变载的恶劣工况,其关键部件极易受到损伤。针对齿轮箱轴承故障特征易受到风机变工况干扰的问题,提出了一种变分模态分解与瑞利熵相结合的特征分析方法,实现对风电齿轮箱高速轴轴承健康状态系数的估计。本文以双馈异步风机齿轮箱高速轴轴承作为研究对象,研究了其在变转速变负载工况下的外圈故障特性。通过对比振动信号的频域特征参数与小波包分解能量特征结果,证明变工况运行条件下变分模态分解与瑞利熵相结合的故障诊断方法能够有效地辨识故障轴承。