应用三相Z源逆变器的PMSG风力发电系统MPPT方法

文中提出将新型的三相Z源逆变器应用于永磁同步发电机PMSG(permanent magnet synchronous generator)风力并网发电系统中,分析了此系统下的风能最大功率点跟踪MPPT(maximum power point tracking)原理.阐明了三相Z源逆变器直通占空比和发电机输出转速之间的关系,并设计了基于最大功率曲线的MPPT算法.该算法可省去风速和转速的测量,降低了系统的成本.利用计算机仿真绘图说明了系统做MPPT的工作点调节过程.最后的实验证实了理论分析和算法的正确法.     

PMSG风力发电系统的最优跟踪增益调度控制

在分析了 PMSG (永磁同步发电机)风力发电系统数学模型的基础上,以额定风速以下风能的最大捕获为目标,采用最优跟踪控制方法在系统不同工作点处设计了最优跟踪控制器,采用了一种能够保证稳定性的差值方法以插值增益调度的形式构成 PMSG 风力发电控制系统,并在 Matlab 中建立了 PMSG 风力发电控制系统的仿真模型....     

双转子永磁同步风力发电系统的最大功率跟踪控制

为了加宽工作风速范围,在低风速时也能建压,提高风能利用率,介绍了一种新型的双转子永磁同步风力发电机,在分析了双转子永磁同步风力发电机的工作原理、数学模型的基础上,提出了一种适合低风速的双转子永磁同步风力发电系统的最大风能跟踪控制策略.仿真结果证明了控制策略的正确性,并且控制简单,运行可靠,具有一定的理论意义.     

直驱式风力发电系统的控制方法研究

介绍了一种由风力机、永磁同步发电机以及交直交电子变换器组成的小功率的直驱式风力发电系统。作者设计了系统Boost变换器、逆变器的控制电路,利用Matlab/Simulink软件平台进行了系统仿真。通过对该系统控制方法的研究,使系统能够实现达到最大效率地利用风能。     

改进型变步长最大功率跟踪算法在风力发电系统中的应用

为了改善永磁直驱式风力发电系统最大功率跟踪算法的稳态跟踪准确度和动态跟踪速度,提出了一种改进型变步长爬山搜索寻优算法;它结合同步电机矢量控制技术,在同步旋转坐标系下,通过解耦控制电机交轴电流分量,达到对风力机转速的控制。变步长最大功率跟踪算法思路是:基于两点斜率比较,判断发电系统接近最大功率点,通过指数衰减步长抑制发电系统在最大功率点附近振荡;不依赖风速传感器,通过每个寻优周期动态设置风速突变检测阈值,准确辨识风速变化,并重新初始化步长提高对风速变化的快速跟踪性能。通过搭建风力发电系统的Matlab/Simulink仿真模型和硬件实验平台,验证了该算法的有效性,展示了其良好的工程应用价值。     

永磁直驱风电机组改善系统阻尼的控制技术

永磁直驱风力发电机组抑制系统功率振荡的阻尼作用,有利于提高风电渗透率较高的区域电网的稳定性.本文在分析永磁直驱风电机组运行特性和控制策略的基础上,研究具备故障穿越能力的永磁直驱风电机组的无功调制与系统功率振荡的关系,提出了永磁直驱风电机组的无功附加阻尼控制策略.利用MATLAB/Simulink仿真软件对含永磁直驱风电机组的区域电网进行仿真分析,验证了在所提控制策略下,永磁直驱风电机组能够利用其无功功率的调节能力,抑制故障后系统持续振荡的功率,从而提高了基于永磁直驱风电机组的大规模风电场接入电网后的电力系统的阻尼特性.     

永磁直驱风力发电系统变流器控制策略研究

针对变速恒频风力发电技术(VSCF),对风力机的数学模型进行了分析,通过最佳叶尖速比实现了对风力机的最大风能跟踪(MPPT)。在研究了永磁同步发电机(PMSG)和变流器的数学模型的基础上提出了对机侧变流器和网侧变换器分开控制的策略,控制机侧变流器来调节发电机的转速,控制网侧变流器向电网输送稳定、恒频的电能。并在Matlab/Simulink平台下搭建了相应的仿真模型,仿真结果表明控制策略可行。     

基于扩张状态观测的永磁直驱风力发电系统 MPPT自适应滑模控制

为了提高永磁直驱风力发电系统的发电工作性能,针对风速波动范围宽和不确定强的最大功率跟踪(MPPT)控制特点,应用滑模控制理论和扩张状态观测器方法,设计了一种基于最佳叶尖速比(TSR)控制策略的最大功率跟踪自适应积分滑模控制器。控制器采用基于最佳转速跟踪偏差的积分型滑模面函数结构,确保转速跟踪控制稳态无静差。利用扩张状态观测器对风力机实时机械转矩进行估计,以获得转矩扰动上界的估计值。同时引入非线性幂次组合函数和转速跟踪偏差负反馈环节,构造基于状态偏差的滑模变速趋近律,使得切换增益具有随最佳转速跟踪偏差实现自适应调整的特性,并可有效抑制滑模控制输出的抖振。通过与智能PID控制器相比较的仿真实验,验证了该控制器实现最大功率跟踪控制的良好效果,具有较强的鲁棒性和适应性。     

永磁同步风力发电系统输出功率最佳控制

讨论了内嵌式永磁同步变速风力发电系统输出功率最大的控制方法.为了从风中获得的功率最大,对IPMSG采用最大功率点跟踪(MPTT)控制,根据发电机速度来控制发电机的转矩.同时控制IPMSG电流矢量以降低发电机损耗,使输出功率最大.电压极限时使用弱磁控制.在高速区域,变换器控制从正弦PWM控制转换到六脉冲方波运行以增加输出功率.试验结果证明了该控制方法的效果.     

一种新型永磁同步风力发电系统的研究

为了提高风力发电能量转换效率以及降低成本,提出了一种新型的永磁同步电机变速恒频风力发电系统结构,并根据风力机特性,设计了一种最大功率点跟踪算法。该系统主电路由直流变换器及网侧SAPWM变换器构成,分析了这两部分的工作原理。根据实际条件提出了一种风力机定性模拟方法,在此基础上对整个系统进行了实验分析。实验结果表明,本系统能够较好地实现最大功率点跟踪以及高质量单位功率因数能量馈送。     

直驱永磁同步风电机组在全风速范围内的控制策略研究

为实现直驱式永磁同步风电机组在全风速范围内的高效、稳定运行,提出了一种基于最优转速给定的最大功率点跟踪控制策略与一种变桨距控制策略。当风速波动时,发电机转子转速的参考值将根据风电机组运行状态的不同选择不同的计算方式,使得风力机功率系数最大或稳定在额定转速不超速。而桨距角的大小将根据发电机的输出功率变化,当输出功率小于额定值时保持为0,大于额定值时增大使得输出功率稳定在额定值附近。最大功率点跟踪控制系统及桨距角控制系统都以发电机的输出功率大小作为控制方式的切换条件,无需复杂的切换规则。在Matlab/Simulink仿真平台上全风速范围内的风电机组的运行结果验证了所提出的控制策略的正确性与有效性。     

基于MPPT算法的风力永磁发电系统的仿真研究

作为一种绿色能源,风力发电在我国发展迅猛。采用永磁同步发电机的直驱式风力发电系统,因为其具有效率高,制造方便,控制效果好的优点,逐渐成为人们研究的焦点。使用Matlab/Simulink对基于永磁同步发电机的风力发电系统及其最大功率追踪算法进行了仿真研究,并给出了仿真结果。仿真结果验证了该类风力发电系统具有更高的风能利用效率,系统工作稳定可靠的优点。     

基于转矩观测器的垂直轴风力发电最大功率跟踪反演控制

为了提高垂直轴永磁直驱风力发电系统控制的鲁棒性和自适应性,针对大范围风速扰动和系统参数不确定的特点,应用非线性干扰观测器(NDO)实现垂直轴风力机气动转矩的估计,再结合反演(Back-stepping)控制方法设计发电最大功率跟踪(MPPT)控制器。控制器采用基于最佳转速跟踪的MPPT策略,通过逐步选择虚拟控制量和构造李雅普诺夫函数,使每个被控子系统具有良好的渐近特性,进而得到整个系统在大扰动下的全局渐近控制律。利用Matlab/Simulink建立系统的仿真模型,通过与PID控制器的对比实验,验证了反演控制器设计的正确有效性。     

直驱式六相永磁同步风力发电机最佳风能追踪控制

为提高直驱式风力发电系统的机组容量和可靠性,采用六相永磁同步发电机并联双PWM变频器的方案。根据风力机输出特性,分析风电机组追踪最佳风能过程,比较最优叶尖速法和爬山法的优劣,提出一种将两者相结合的风力发电最佳风能追踪控制方法。分析六相永磁同步发电机数学模型,基于所提出的最佳风能追踪方法,给出六相电机矢量控制策略。基于Matlab/Simulink构建了六相电机和风电变流器模型,对风速突变时六相电机的最佳风能追踪过程进行了仿真,仿真结果验证了提出的控制策略可行。     

采用叶尖速比法和爬山搜索法相结合的风力发电系统 最大功率点跟踪研究

在风力发电机控制中采用叶尖速比法,可以实现快速功率跟踪,但常由于风速测量值与实际风速值不一致,导致无法达到最大功率点。由于爬山搜索法不需要测量风速,所以采用爬山搜索法和叶尖速比控制法相结合来实现快速最大功率跟踪。当风速变化超过±1 m/s时,采用叶尖速比控制法,按测量风速计算出参考转速,迅速跟随,达到指定转速后,切换到爬山搜索法,实现精确的最大功率跟踪。在Matlab环境下,建立了永磁直驱式风力发电机模型,仿真分析了风速变化时,采用叶尖速比法和爬山搜索法相结合的方法能够实现最大功率快速而精确的跟踪,且具有很好的动态特性和稳态特性。     

采用叶尖速比法和爬山搜索法相结合的风力发电系统最大功率点跟踪研究

在风力发电机控制中采用叶尖速比法,可以实现快速功率跟踪,但常由于风速测量值与实际风速值不一致,导致无法达到最大功率点。由于爬山搜索法不需要测量风速,所以采用爬山搜索法和叶尖速比控制法相结合来实现快速最大功率跟踪。当风速变化超过±1 m/s时,采用叶尖速比控制法,按测量风速计算出参考转速,迅速跟随,达到指定转速后,切换到爬山搜索法,实现精确的最大功率跟踪。在Matlab环境下,建立了永磁直驱式风力发电机模型,仿真分析了风速变化时,采用叶尖速比法和爬山搜索法相结合的方法能够实现最大功率快速而精确的跟踪,且具有很好的动态特性和稳态特性。     

基于扩张状态观测的永磁直驱风力发电系统MPPT自适应滑模控制

为了提高永磁直驱风力发电系统的发电工作性能,针对风速波动范围宽和不确定强的最大功率跟踪（MPPT）控制特点,应用滑模控制理论和扩张状态观测器方法,设计了一种基于最佳叶尖速比（TSR）控制策略的最大功率跟踪自适应积分滑模控制器。控制器采用基于最佳转速跟踪偏差的积分型滑模面函数结构,确保转速跟踪控制稳态无静差。利用扩张状态观测器对风力机实时机械转矩进行估计,以获得转矩扰动上界的估计值。同时引入非线性幂次组合函数和转速跟踪偏差负反馈环节,构造基于状态偏差的滑模变速趋近律,使得切换增益具有随最佳转速跟踪偏差实现自适应调整的特性,并可有效抑制滑模控制输出的抖振。通过与智能PID控制器相比较的仿真实验,验证了该控制器实现最大功率跟踪控制的良好效果,具有较强的鲁棒性和适应性。     

Power maximization control of variable‐speed wind generation system using permanent magnet synchronous generator

This paper proposes sensorless output power maximization control of a wind generation system. A permanent magnet synchronous generator (PMSG) is used as a variable speed generator in the proposed system. The generator torque is suitably controlled according to the generator speed and thus the power from a wind turbine settles down on the maximum power point by the proposed MPPT control method, where the information on wind velocity is not required. Moreover, the maximum available generated power is obtained by the optimum current vector control. The current vector of PMSG is optimally controlled according to the generator speed and the required torque in order to minimize the losses of PMSG considering the voltage and current constraints. The proposed wind power generation system can be achieved without mechanical sensors such as wind velocity detector and a position sensor. Several experimental results show the effectiveness of the proposed control method. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 150(2): 11–19, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20043