变速恒频双馈风电机组最大风能捕获非线性控制策略

针对变速恒频双馈风电机组,讨论了基于空气动力转矩和风速估计的最大风能捕获问题.在分析了风力机特性和双馈感应发电机基本电磁关系的基础上,建立了变速恒频双馈风电机组非线性数学模型,并运用反馈线性化理论设计了非线性控制器.该控制器具有2个输出变量,即发电机转子侧d轴和q轴电压分量.q轴电压分量用于强迫风力机运行于最优转速,实...     

变速恒频双馈风电机组转子侧励磁变流器控制技术研究

介绍了变频恒速双馈风力发电机的数学模型,分析了双馈风电机组转子侧变流器对发电机励磁的定子磁链定向的矢量控制策略,论述了采用定子磁场定向的矢量控制可以实现双馈风力发电机输出的有功功率和无功功率解耦.阐述了变速恒频双馈风电机组转子侧变流器励磁控制策略的仿真研究和试验波形.     

考虑变频器特性的变速恒频双馈风力发电机组控制策略的研究与仿真

以并网型变速恒频风电机组中双馈发电机的运行特性及连接于发电机转子部分的脉宽调制(PWM)控制的电压源型交-直-交变频器的结构和机理为基础,在假设变频器采用理想开关器件,即忽略电子器件的换相重叠、损耗,并只考虑变频器直流电容充放电的动态过程而不计频率调节的动态变化过程的前提下,提出了基于定子磁场旋转坐标系统下的变速恒频风电机组电气控制部分的控制策略并设计了相应的H控制器.同时基于MATLAB软件建立了变速恒频双馈风力发电机组的仿真模型,并以渐变风和随机风模式为例,针对提出的控制策略对变速恒频双馈风力发电机组的并网运行特性进行了仿真研究,仿真结果表明了该控制策略的合理性及控制器设计的有效性,同时也说明了双馈发电机在保证有功输出的情况下能够有效地调节无功功率,保证变速恒频风电机组的稳定运行.     

变速恒频风力发电系统的原理及励磁控制

变速恒频控制策略可以最大限度地利用风能.本文分析了变速恒频双馈发电系统的原理、性能及特点,对变速恒频双馈风电机组矢量控制技术进行了研究,并对直接转矩控制和功率控制进行了分析.     

变速恒频双馈风电机组分段分层控制策略的研究

针对并网后变速恒频双馈风电机组的优化运行及其与电网的协调问题,依据分段分层控制思想,提出了变速恒频风电机组的并网控制策略:按照风速将风电机组的控制分为两个阶段,即低风速的最大风能追踪控制阶段和高风速的恒功率控制阶段,同时依据分层思想将风电机组电气部分的控制分为参考值的整定和对参考值的跟踪两层控制.利用该分段分层控制策略,对北方某风电场及其接入系统中风电机组的运行特性和接入系统中关键性节点的电压特性进行了仿真分析,结果表明该控制策略不但可以实现风电机组的优化运行,而且能较充分地发挥风电机组中双馈发电机的无功调节能力,提高风电机组并网后的电压稳定性,保证全网无功优化运行.     

变速恒频双馈风电机组的控制策略研究

变速恒频双馈风电机组是目前风电机组发展和应用的主流;风电机组控制技术是大规模利用风能的关键.基于变速恒频双馈风力发电机组的工作原理,探讨了目前出现的各种空载并网控制策略和励磁控制方式,重点对矢量控制策略进行了全面的分析.结论总结了当前的研究热点,展望了未来的发展趋势.     

交流励磁变速恒频风电系统运行研究

随着风电机组单机容量的不断增大,采用变桨距风力机实现最大风能捕获和利用的变速恒频发电已成为当前风电技术的研究热点.文中从理论到实践全面讨论了双馈发电机交流励磁变速恒频的发电原理、对交流励磁变频器的要求,以及为追踪最大风能捕获、实现发电机有功、无功功率独立调节和变速恒频下空载并网控制的定子磁场定向矢量控制策略.实验风电机组的空载、并网、同步速上、下的发电运行全面验证了所提出的交流励磁变速恒频关键风电技术的正确性,为大型风力机组的工程实现奠定了一定的理论及技术基础.     

变速恒频风电场在电网扰动时的表现

本文论述的是双馈感应发电机构成的变速恒频风电场在电网出现瞬态故障时的表现。其中风电机组的容量占电网容量的相当部分。     

几种变速恒频风力发电系统控制方案的对比分析

阐明了为最大限度利用风能,风力发电系统应采用变速恒频控制策略,并分析了变速恒频风力发电系统中功率转换子系统的主要组成环节。对4种分别采用笼型异步发电机、交流励磁双馈发电机、无刷双馈发电机和永磁发电机的变速恒频风力发电系统进行了性能对比分析。     

1.5MW双馈式变速恒频风电机组控制系统研究

变速恒频风电机组具有风能转换效率高、能吸收阵风能量、可以实现发电机和电力系统的柔性连接、“零冲击”并网、运行噪声小等优点,是国际上现代风力发电的主要发展方向之一。文章针对变速恒频风电机组的变速控制方式进行了研究,且以兆瓦级变速恒频风电机组为模型,对几种变速控制策略进行了仿真。并在对分析仿真结果的基础上,结合大型变速恒频风电机组的整机特点和控制方法的可行性,采用了功率闭环的变速控制策略;最后在自主研发的1．5MW变速恒频风电机组控制系统及变流器样机上,对变速运行的功率控制策略进行了大量实验和长期的现场试运行,验证了变速控制方式的可行性与实用性。     

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。     

双馈风机参与调频的速度控制器模糊协同控制及参数校正策略

双馈风机调频的目的是通过释放转子动能对电网提供有功支撑,然而以速度控制器为代表的固有控制环节,其控制目标是维持转子转速稳定运行,两者控制目标的差异性将会引发调频性能与风机运行安全的冲突。为此,提出了双馈风机调频阶段速度控制器模糊协同控制及参数校正策略。首先,为明确调频阶段风机调频参数特征,利用风机转子动能、桨距角减载与虚拟惯量和一次调频的能量对应模式,提出了风机调频控制环节参数与运行点的映射等值模型;其次,考虑以速度控制器为主的风机固有控制环节,分析了速度控制器参数对惯性响应环节的影响,基于模糊逻辑算法提出了提升电网频率控制效果的速度控制器动态运行算法,缓解了与调频环节间的固有矛盾;最后,构建仿真模型对所提策略进行验证,结果表明所提方法可有效协调风机当前运行点以及风机调频控制、风机固有控制等环节的调频性能,提升电网的频率控制支撑能力。     

采用智能控制的DFIG风力发电系统

引入智能控制方法以提高双馈感应发电机(DFIG)在低风速时捕获风能的性能,在高风速时输出功率满足运行要求.在低于额定风速时,采用模糊控制器控制风轮转速,从而获得最大风能利用系数;在高于额定速时,采用神经网络控制器控制桨距角,从而保持输出功率恒定.并利用Matlab/Simulink平台,对引进智能控制的风电系统和采用传统控制策略的风电系统进行了对比仿真研究,验证了智能控制的有效性.     

大型双馈风机稳态运行特性的仿真研究

利用Weibull分布的风速统计模型,建立了适用于双馈风机DFIG（Double FedInduction Generator）仿真研究的合成风速数学模型,并结合一个实际的DFIG系统．对DFIG的稳态运行特性进行了仿真研究。从仿真结果可见：当渐进风起作用时．有功功率和无功功率均增加．并快速达到设定值：当阵风开始起作用后,有功功率和无功功率均未发生变化．电压基本平稳．风机的运行特性较好．同时输出功率保持稳定。通过对大型变速双馈电机稳态运行特性的仿真研究表明．对于变速变浆矩风机．通过调节风轮转速．使其在给定的风速条件下保持风能利用系数达到最优．就可以实现对风机机械功率的最优控制。但是．浆矩角的变化,必然限制风力发电机的功率达到其额定值。     

Modeling, simulation and control of wind turbine driven doubly-fed induction generator with matrix converter on the rotor side

In this paper, a wind energy conversion system, which consists of a variable speed wind turbine with doubly-fed induction generator (DFIG) fed by a matrix converter is considered. The stator of the wind turbine driven generator is directly connected to the grid, while the rotor is connected via slip-rings to the output of a matrix converter. The matrix converter is supplied from the grid and replaces the conventional two back-to-back converters used for the control of a DFIG. Modeling of the energy conversion system considers super-synchronous and sub-synchronous operating conditions, which are achieved by means of the matrix converter. In order to decouple the active and reactive power, stator field oriented control is applied. Speed mode control is adopted for maximum wind energy extraction, provided that the wind speed and pitch angle of the turbine are known for each sampling period. Consequently, a 2-D lookup table calculating the reference speed by means of interpolation/extrapolation is introduced. Reactive power control is performed so that the stator reactive power is kept to zero. Promising simulation results demonstrating the control performance of the wind energy conversion system are presented.     

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     

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。     

双馈风力发电机组并网控制策略及性能分析

为了实现双馈风力发电机组无冲击电流并网,基于电网电压定向矢量控制技术,提出了一种考虑转子电流动态调节特性的双馈风力发电机组空载并网控制策略。基于Matlab/Simulink仿真平台,建立了双馈风力发电机系统及其并网控制的数学模型,并对不同初始运行转速的双馈风力发电机组的自动并网运行特性进行了仿真。仿真实验结果证明无论初始转速为同步转速,还是超、亚同步转速,利用提出的并网控制策略,双馈风力发电机组能很好快速地建立定子电压,并网过渡过程定子电流基本没有冲击。     

双馈风机的动态稳定分析

本文探讨了双馈型风电场并网后对地区电网动态稳定性的影响。建立了风电机组的空气动力学模型、轴系模型及桨距角控制系统模型;并在此基础上推导了风电场接入后的地区电网动态稳定特征值分析的状态矩阵。对风电机组接入的广西电网动态稳定性的影响进行全面的仿真分析,仿真证明,通过调整风电场的接入位置,以及采用变速风电机组的稳定控制模型,这两种方式能够有效改善系统阻尼,增强系统动态稳定性。     

A fuzzy logic supervisor for active and reactive power control of a fixed speed wind energy conversion system

In this paper, we present the design of a fuzzy logic supervisor for the control of active and reactive power which is generated by fixed speed wind energy conversion systems (WECS). First, the modelling of a three-phase induction generator driven by a horizontal axis wind turbine is described. An adjustable capacitor bank is plugged at the connection point with a Static Var Compensator (SVC), which is controlled to regulate the rms voltage. The obtained model is reduced by taking into consideration the dynamics of the system. A fuzzy logic-based supervisor is proposed in order to minimize variations of the generated active power and the stator voltage. The regulation of the rms voltage is performed while imposing a reactive power reference. The pitch angle of the turbine blades is set to obtain the maximum wind power. The obtained performances of the proposed supervisor are then presented.