风力发电中的变速恒频技术

风力发电时希望风能利用系数能处于或接近最佳值,使用变速恒频技术能做到这一点。本文介绍风力发电系统中常用的几种变速恒频技术及一种新型的变速恒频发电系统,并对各变速恒频发电系统的特点作了简要分析。     

双馈电机变速恒频风力发电运行方式研究

分析了双馈电机的运行特性和能量转换特性，以及它在可再生能源发电领域的良好应用前景；在双馈电机和循环变流器数学模型分析的基础上研究了变速恒频(VSCF)运行的矢量控制和磁场定向控制策略，并给出了矢量控制模型，证明了可以通过控制转子电流，实现系统的变速恒频运行和系统输出有功功率、无功功率的独立解藕控制。     

变速恒频风力发电系统及其控制技术研究

为了最大限度地利用风能,风力发电系统应采用变速恒频控制策略。分析了鼠笼异步发电系统、双馈发电系统、无刷双馈发电等变速恒频风力发电系统的原理、性能及特点,通过对比各种风力发电机和各种控制方法的优缺点,对未来风力发电机和风力发电控制技术的发展趋势做了展望: 风力发电机大型化;采用变桨距和变速恒频技术;风力发电机采用直接驱动;采用智能化控制等。     

变速恒频直驱型风电系统变流器拓扑结构研究

直接驱动型变速恒频风力发电是一种新型的发电技术,它具有无齿轮箱、机械磨损小、整机效率高、运行维护成本低等优点,在风力发电领域中有着很好的应用前景。该系统需要采用全功率变流器,对应的大功率变流器单元可以有不同的拓扑结构,根据每种电路拓扑的特点,整个系统的控制方法都会相应地发生变化。载波相移正弦脉宽调制技术（CarrierPhaseShiftedSinuousPulseWidthModulation,CPS-SPWM）可以在较低的开关频率下有效地抑制和消除低次谐波,并具有相当大的传输带宽,是一种适于大功率电力电子装置的较佳的开关调制策略。文章首先对直驱型变速恒频风力发电系统基本拓扑结构进行了对比分析,着重介绍了用CPS—SPWM调制方法控制的五电平级联变流器,及其在直驱型风力发电中的应用。直接驱动型风力发电系统几种大功率变流器拓扑结构对比分析,比较了各种拓扑结构的优缺点、技术难点,以及实际应用中存在的问题,并对大功率变流器在风力发电系统应用中的可行性进行了相关分析与探讨．为直驱风力发电系统拓扑结构的选型提供了参考基础。     

双馈电机变速恒频风力发电系统研究

结合双馈发电机特性,分析了双馈电机变速恒频风力发电系统的工作原理。重点介绍了变速恒频运行方式下双PWM变换器的原理和定子磁场矢量控制系统的设计,并提出了以ARM作为核心控制器的控制系统结构,对系统矢量控制部分进行了仿真实验。     

交流励磁变速恒频风力发电系统的实验

介绍了交流励磁变速恒频风力发电系统运行的基本原理及发电机的定子磁链定向向量控制技术。构建了基于DP＋IPM的系统实验平台，进行了发电机空载运行及并网过渡过程、亚同步、同步、超同步3种状态下的变速恒频发电等工况的仿真和实验，通过对实验结果的分析验证了理论分析的正确性，为该系统的进一步深入研究建立了一定的实验基础。     

单周期控制在变速恒频风力发电中的应用

在几种典型的变速恒频风电系统中,抽取3种基本电路单元:Boost变换器、三相PWM整流器和三相PWM并网逆变器,分别介绍了单周期控制在3种电路单元中的应用,并对单周期控制的改进方法和硬件实现进行了讨论,为单周期控制在变速恒频风力发电系统中的进一步研究和应用提供参考.     

交流励磁变速恒频风力发电系统并网控制技术研究

通过分析交流励磁变速恒频风力发电系统的运行原理,将定子磁链定向控制技术引入并网控制中来,提出了交流励磁发电机的双闭环并网控制策略。采用分开建模、分时仿真的思路,以Matlab／Simulink为工具,建立了完整系统的仿真模型,进行了发电机的并网调节、过渡过程和最大风能追踪控制的仿真研究。仿真结果验证了所提策略的正确性。     

基于内模控制器的变速恒频风力发电并网控制方法

在分析定子磁链定向的双馈电机控制的基础上,将矢量控制技术和内模控制器结合起来应用于定子电压并网控制中,得到了一种新型的并网控制方法.该控制方法并不需要建立精确的感应电机模型,动态响应快,无超调,控制器结构简单,参数单一,工程上易于实现.利用Matlab进行的仿真结果表明,该方法具有优良的动态性能.     

基于LabVIEW的变速恒频双馈风力发电模拟监测系统

研究基于LabVIEW的变速恒频双馈风力发电模拟监测系统中的风场模拟、电压、电流畸变时的基波分量的获取以及有功、无功功率计算几个关键问题。针对Weibull分布的地域局限性,研究了实际风速4个基本特征(即基本风速、阵风、缓慢变化风速和噪声风速)的风速数学模型,并进行了基于LabVIEW的仿真;另外,通过基于傅立叶变换的锁相方法获得同步信号,进而得到基波分量,并采用了基于瞬时功率理论的功率计算方法,它比传统功率理论更适应于功率的实时监测,该监测系统利用LabVIEW软件实现了系统的有功、无功检测,并通过实测对比验证了该算法的正确性。     

适合于直接驱动型风力发电系统的交叉型Boost变流器

采用一个现有的小功率永磁同步机和风力机直接耦合构建了一个直驱型风力发电系统。系统升压部分采用了两单元交错式Boost变换器(IBC),两个Boost变换器采用频率相同、存在一定相移角度的驱动信号,通过变换器并联,各个单元可以共同承担输入电流,因此电力电子系统具有更高的可靠性和效率。另外,通过并联也可以提高整个系统的性能(如维护简单,容错性高,散热性好)。仿真和实验验证了上述结论的正确性。     

基于模糊逻辑的双馈型风电机组最优功率控制

在分析风电系统特性的基础上,以追踪最大风能作为有功控制目标,提出应用模糊逻辑系统设定发电机最优转速策略,实现无风速测量下最佳叶尖速比运行.以保持发电机最低损耗作为无功控制目标,研究了双馈电机损耗特性,提出应用模糊逻辑系统设定最优无功策略,优化机组效率.讨论了控制系统间的协调方案并建立了完整的风电机组模型进行仿真.结果表明所提策略有效,尤其在机组特性摄动下仍然能够保证最优功率运行.     

双馈风力发电系统故障不脱网运行能力研究

论述了变速双馈风力发电系统电网故障时的控制策略,提出了电网故障时转子过流保护、机械振荡阻尼控制、电压支持控制和无功功率泵升控制等策略,并通过仿真分析了三相短路故障时变速双馈风电系统的动态性能,采用该文的控制策略可有效保护变换器,抑制机械振荡,提供一定的电压支持和无功功率泵升能力,使双馈风电系统具有较好的故障不脱网运行能力,并提高了整个电力系统的稳定性.     

风力发电系统有功功率模糊控制器的设计

将模糊控制用于风力发电系统,根据双馈风力发电机矢量控制特点,得出有功、无功功率解耦控制的励磁控制系统。在有功功率控制环节中采用模糊控制器,以转速偏差、转速偏差变化率作为输入量,转子电流分量作为输出量,合理选取论域及语言变量值、确定模糊控制规则、进行模糊推理计算,得到模糊控制器输出精确值。在MATLAB环境下,对风力发电系统不同运行状态进行了仿真,结果表明了控制方法的正确性。     

风电场风力发电机组优化选型

基于蒙特卡罗方法建立风力发电机组的概率性模型,该模型充分考虑了风能随机性和发电设备被迫停运等随机性因素,能准确估算风力发电机组的年发电量、容量系数等经济指标;并对各种待选机组进行技术经济分析,实现机组优化选型。文中结合算例,研究风电机组参数对容量系数的影响,选择与实际风电场相匹配的风电机组。算例表明这种方法是可行的,具有实用价值。     

交流励磁风力发电系统的控制策略与仿真研究

详细阐述了交流励磁风力发电系统变速恒频发电的基本原理.在讨论了交流励磁发电机两相旋转坐标系下的数学模型后,引入以定子磁链矢量定向的方案,将该数学模型简化为交流励磁发电机的矢量控制方程.根据矢量控制方程给出了交流励磁发电机矢量控制系统的控制框图.在Matlad/Simulink环境下,构建了整个交流励磁风力发电系统的仿真模型,并进行了发电机有功、无功独立调节的仿真研究,验证了矢量控制方案的有效性.     

矩阵式变换器励磁的双馈风力发电机系统

该文建立了基于双馈电机的变速恒频风力发电系统模型。该系统采用矩阵式变换器作为交流励磁电源，利用定子磁场定向的矢量变换控制实现有功功率和无功功率的独立调节，采用最佳风能控制策略，使系统能够在不同风速下跟踪最大风能曲线，实现风能的有效利用。仿真结果展现了系统的优良特性，在一定程度上验证了该方案的正确性和有效性。     

风力发电实验用模拟风力机

在风力发电机控制、风力机最大功率点追踪控制(MPPT，Maximum Power Point Tracking)等相关的研究中，风力机是必备的实验设备，但是，在没有风的情况下，或在实验室，就无法进行这些实验和研究。作者开发了一种模拟风力机，有了它，就可以在实验室随心所欲地进行风力发电的初期实验研究工作，从而缩短研发的周期和减小实验研究的费用。首先用6次多项式来拟合风力机的转矩特性曲线。然后根据当前的风速和风力机转速来计算风力机的转矩，将此转矩作为转矩指令控制感应电机来模拟风力机，感应电机通过控制逆变器来驱动。最后，给出了用此模拟风力机所做的MPPT实验研究结果，验证了该模拟风力机的良好特性。