基于Matlab/Simulink的永磁直驱风力发电机组建模和仿真研究

以永磁直驱风力发电机组为研究对象,建立了包括风力机、传动部分、永磁直驱发电机、矢量控制策略、最大风能捕获策略的整体数学模型;应用Matlab/Simulink工具,以建立的数学模型为基础搭建了永磁直驱风力发电机组仿真模型,并以两次阶跃风速为例对所建模型并网后运行特性进行了仿真研究。实现了永磁直驱风力发电机组的最大风能捕获和功率解耦控制,仿真结果表明,永磁直驱风力发电机组具有良好的运行特性,同时验证了所建模型的正确性和有效性。     

直驱风电机组建模与仿真

针对研究对象直驱式永磁同步风力发电机进行了d-q坐标系下数学模型分析,主要包括风力机、永磁同步发电机、变流器数学模型的分析.从最大功率点跟踪原理出发,提出了风力机组网侧控制策略和发电机侧控制策略.在仿真软件MATLAB/Simulink下搭建了直驱风力发电机组的仿真模型;在正常和故障状态下对其进行仿真研究,并验证了控制策略的合理性和正确性.     

直驱式永磁同步风电机组最大功率跟踪控制

以直驱式永磁风力发电系统为主要研究对象,在直驱永磁同步风力发电机（DDPMG）的运行特性基本原理基础上,建立包括风速、风力机、直驱式永磁同步发电机及机侧变换器在内的整个系统的数学模型。应用转子磁链定向的方法,对系统进行最大功率跟踪控制策略的研究,运用Matlab/Simulink建立了直驱永磁同步发电系统仿真模型,对渐变风速时的机组运行情况进行了仿真,结果验证了所建模型的合理性及控制策略的正确性和可行性。     

直驱永磁同步风力发电机组低电压穿越控制策略

分析直驱永磁同步风力发电机组(DDPMSG)在电网故障情况下的低电压运行特性,提出一种综合控制策略,包括通过变桨距控制实现最大风能追踪;控制发电机电磁功率以控制直流链及电网侧逆变器的功率;利用发电机侧功率控制网侧变流器的电流,实现直流链电压的稳定,以提高直驱永磁同步风力发电机组的低电压穿越能力,维持所并电网的运行稳定性。运用仿真分析软件PSCAD/EMTDC建立DDPMSG及其控制策略的仿真模型,仿真结果验证了所提策略的有效性和可行性。     

真驱永磁同步风力发电机组低电压穿越控制策略

分析直驱永磁同步风力发电机组（DDPMSG）在电网故障情况下的低电压运行特性,提出一种综合控制策略．包括通过变桨距控制实现最大风能追踪：控制发电机电磁功率以控制直流链及电网侧逆变器的功率;利用发电机侧功率控制网侧变流器的电流,实现直流链电压的稳定,以提高直驱永磁同步风力发电机组的低电压穿越能力,维持所并电网的运行稳定性。运用仿真分析软件PSCAD／EMTDC建立DDPMSG及其控制策略的仿真模型,仿真结果验证了所提策略的有效性和可行性。     

直驱永磁同步风力发电机侧系统建模及仿真

为深入研究直驱永磁同步风力发电机组的高性能控制,研究了直驱永磁同步发电机侧系统构成、原理及建模方法,分析了风力机与永磁同步发电机、电压空间矢量(SVPWM)整流原理及其建模,基于双闭环PI控制搭建了机侧系统仿真模型。通过仿真与分析,证明了双闭环PI控制策略在4种不同风速下实现最大功率追踪的可行性。该系统模型的建立为机组高性能控制的研究打下基础,对于深入理解直驱永磁同步风力发电系统运行原理及推广应用具有重要意义。     

直驱永磁同步风力发电机的控制器设计

推导出了永磁同步发电机在dq坐标系下的数学模型。根据直驱永磁同步风力发电机的结构特点,将滑模变结构控制理论应用于直驱永磁同步风力发电机中,设计出了速度环的变结构控制器,实现了发电系统的最大风能跟踪控制。最后,建立了基于Matlab的仿真模型并进行了仿真分析,仿真结果表明所设计的控制器具有良好的控制性能和鲁棒性。     

直驱永磁同步风电机组的三相短路故障特性

以直驱永磁同步风力发电机组为研究对象,重点研究采用不可控整流结构变频器的逆变环节,建立了包括永磁同步电机在内的传动系统、变频器等环节的数学模型和相应的传递函数关系。在Matlab／Simulink环境下搭建了完整的直驱永磁同步风力发电机组与电网的仿真模型,对三相对称短路故障情况下风力发电机组的运行特性进行了全面研究,研...     

新型永磁风力发电机控制策略的仿真研究

直驱式永磁同步发电系统以其噪声小、可靠性高等优点在风力发电系统中越来越得到重视。对一种采用新型永磁同步发电机的直驱式永磁同步发电系统进行了仿真研究,建立了新型永磁风力发电机组的MATLAB模型,提出了一种基于萤火虫群算法的优化功率分配方法。该方法以减小发电机损耗为目标,能够较大地提高发电机组的效率。仿真结果表明,采用优化功率分配方法的发电机由于能够减小损耗,可以输出更多的有功功率,具有更高的发电效率。研究结果可为新型永磁同步发电机发电效率的提高提供参考。     

全功率直驱永磁风力发电机组试验台的研究

直驱型风力发电机组性能优越、运行可靠、维护简便.对采用的低速永磁电机矢量控制调速系统模拟直驱型风机的风轮运行特性进行了理论分析,提出大功率永磁同步发电机组交流传动系统仿真实际直驱永磁风力发电机组的技术方案,并设计和建立全功率直驱永磁风力发电机组的电气试验台.在试验台上对2 MW直驱永磁风力发电机组的电气系统进行了风机功率输出特性和模拟风况的运行性能的试验.     

基于长短期记忆网络的永磁同步风机变换器开路故障诊断研究

永磁同步风机通过全功率背靠背变换器与电网连接,实现风能与电能的转换。风机的运行环境恶劣,变换器的电力电子开关器件容易发生开路故障,影响风力发电系统的正常运行。针对永磁同步风机网侧变换器和机侧变换器常见的开关管开路故障,提出一种基于长短期记忆网络的故障诊断算法。分析变换器开关管故障下的永磁同步风机输出变化,基于风机变换器开路故障样本数据,构造具有多隐藏层的网络结构挖掘信号中的隐藏信息,充分利用长短期记忆网络优异的模式识别能力,深度提取不同工作条件和故障状态下的网侧电流和发电机电流的信号特征,提高故障诊断性能。仿真结果表明,提出的故障诊断方法能够快速、准确地识别出永磁同步风机的变换器开路故障。     

直驱永磁同步风电机组的最优功率运行控制

构建了直驱永磁同步风电机组的最优功率控制模型,包括低风速下的最大风能捕获控制模型和高风速下的桨距角控制模型.最大风能捕获控制以永磁同步发电机输出功率为反馈量,转速为控制对象,桨距角控制以转速为反馈量,桨距角为控制对象.在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了相应的仿真系统,对直驱永磁同步风电机组联网运行进行了仿真分析,对所建立的数学模型和最优功率控制方法的有效性进行了验证.     

大容量永磁同步风电机组系统谐振与抑制策略

风电机组变流器是变速恒频风电机组的核心部件,变流器电网侧滤波器在保证良好并网特性的同时也给系统带来了谐振稳定性问题.基于风电机组变流器网侧滤波器动态特性进行分析,揭示了风电机组谐振机理,提出了虚拟变阻尼谐振抑制策略.在MATLAB/Simulink中建立了2.0 MW直驱型永磁同步风电机组仿真模型,实现了风电机组谐振与抑制的全过程仿真.利用电网谐波发生模拟装置,首次在2.0 MW永磁直驱风电机组上进行了机组谐振与抑制现场试验.仿真与现场试验证明了理论分析的正确性与谐振抑制策略的有效性,对实际运行时风电机组的谐振问题和风电机组变流器设计具有指导意义.     

负荷保持器的研制

在深入了解发电机组运行工况的基础上,设计并研制出一种基于单片机为核心的,用于自动调节发电机有功功率的负荷保持器。应用Philips80C552单片机内部自带的A/D模块,检测出与发电机有功功率相对应的电压,再与发电厂给定的有功功率相对应的电压值作比较,从而得知用来调节汽轮机汽门的伺服电机的转向和转动时间,达到给定的有功功率。利用了单片机技术、电力电子技术、模糊控制和脉宽调制技术,使发电机组实际输出的有功功率与设定值之间的误差维持在规定的范围之内。同时通过串行通信接口与主控制室的计算机连接,实现真正意义的无人职守。     

基于改进虚拟同步发电机控制的功率交互振荡抑制策略

在指令功率发生扰动时,虚拟同步发电机控制环路易产生功率交互振荡,威胁系统的安全稳定运行。为此,提出一种基于改进虚拟同步发电机控制的功率交互振荡抑制策略。基于相对增益矩阵原理研究不同系统参数变化时虚拟同步发电机输出功率间交互作用的变化规律;采用转速阻尼功率高通反馈改进虚拟同步发电机有功功率-频率控制环路,并通过绘制Bode图对比传统虚拟同步发电机控制策略与改进虚拟同步发电机控制策略的暂态和稳态性能;利用相对增益矩阵原理分析改进虚拟同步发电机控制策略的有功功率环路交互作用情况。仿真及实验结果表明,所提策略可有效实现虚拟同步发电机交互振荡的抑制。     

双驱风力发电机的并网建模与仿真

风力发电机的有功功率和无功功率的解耦控制一直被认为是变速恒频风力发电系统的关键技术。为进一步提高供电质量、减少功率损耗,需要双驱电机拥有控制和分配有功及无功功率的能力。针对双驱电机并网情况,选择合适的坐标变换,应用定子磁链定向的矢量控制方法,完成有功功率和无功功率的解耦工作,实现两者的独立调节。应用Matlab/simulink仿真工具,建立双驱风力发电机的并网模型及解耦模块,仿真结果充分证明了该理论的正确性。     

合并功率平滑功能的虚拟同步发电机控制

提出一种具有功率平滑功能的虚拟同步发电机控制策略。该策略不仅使并网逆变器能像同步发电机一样具备转动惯量以及参与调频调压等功能,而且还能起到平滑微电网功率波动的作用。给出了虚拟同步发电机指令电流生成算法、平滑功率指令算法以及二者相结合的方案,并给出了基于重复PI控制的指令电流跟踪控制方法,利用MATLAB /Simulink 对系统进行了仿真,验证了所提出控制策略的正确性。     

汽机调门重叠度非线性引发有功功率振荡原因分析

针对机组运行过程中出现的发电机有功功率异常波动导致电网低频振荡现象进行了现场试验。通过在现场试验中再现发电机有功功率振荡现象,对机组参与一次调频过程中汽轮机阀门在不同运行区域对发电机有功输出的影响进行分析,发现引起发电机有功低频振荡的原因为汽轮机调门配汽方式不当造成了调门重叠度的呈非线性。调整调门配汽运行区域后发电机有功功率异常波动现象消除。提出了调门优化以提高重叠度线性度、负荷闭环控制方式退出、汽轮机调门工作区域与重叠度非线性区错开等防止发电机有功功率振荡的应对措施。     

基于变桨距和转矩动态控制的 直驱永磁同步风力发电机功率平滑控制

风能的不确定性以及风轮机自身特性使风力发电机输出有功功率随风速变化而波动,影响风电机组输出电能质量,严重时还会影响电网运行稳定性。在分析变桨变速直驱永磁同步风力发电机运行特性的基础上,提出了在全风速范围内结合风力机变桨控制和发电机变速控制的发电机有功功率平滑控制策略。考虑到风能的随机性及直驱风能发电系统很强的非线性,设计了基于模糊理论的变桨距控制器和发电机转矩动态滑模控制器。对一台采用该控制策略的直驱永磁同步风力发电机的运行行为进行仿真研究。结果表明,提出的模糊变桨距控制能有效控制发电机转速运行范围,动态滑模控制能使发电机输出平滑的有功功率。与传统最大风能跟踪控制策略相比,所提出的控制方案能有效降低直驱永磁同步风力发电机输出有功功率的波动,控制发电机转速运行范围。     

交流励磁发电机定子磁场定向的矢量控制研究

论述了交流励磁发电机基于定子磁场定向的控制原理,推导了发电机有功功率、无功功率与转子励磁电流的关系,搭建了交流励磁发电机双闭环控制模型,讨论了定子磁链幅值和位置的确定,进行了采用PID调节器双闭环控制的仿真研究,结果表明定子磁场定向的矢量控制原理能够实现对交流励磁发电机有功和无功功率的快速、解耦控制