风力发电的发展概况和趋势

该文介绍了世界风力发电的迅速发展：到2002年,全球总装机容量已达32．037GW,预计未来5年总装机容量可达60GW,未来20～25年内,预计风电市场每年还将以25％速度递增：介绍了我国风力发电的发展：到2001年,装机容量达0．399GW,预计到2005年装机容量将达1．5GW。还介绍了风力发电机组的技术发展趋势：小容量向大容量发展,定桨矩向变桨矩、变速恒频发展,陆上风电向海上风电发展,结构设计向紧凑、柔性、轻盈化发展。最后介绍了风力发电对电网频率和电网电压的影响。并提出了具体措施。     

并网型风力发电系统的现状与发展

概述了并网型风力发电系统的现状与发展,介绍了国内外的风电研究和产业的基本现状以及世界风电技术的发展趋势,阐述了风力发电的基本原理、工作方式和主要电路拓扑,比较了不同拓扑下风电系统的效率,最后以双馈发电系统为例,探讨了大容量并网型变桨矩变速风电机组控制系统的组成及关键技术。     

基于PLC的风电机组控制系统设计

伴随经济的快速发展,风力发电已经大量开发和应用。为解决风力发电机组的控制需要,提出一种基于西门子公司S7—1200PLC的风电机组控制方案。在硬件选型的基础上,设计了风电机组自动启停、偏航控制、桨矩控制系统,实现了对风机的良好控制。     

风力发电及其控制技术新进展

综述了风力发电技术态势,即单机容量大型化、海上风机、定桨矩向变桨、变速恒频、无齿轮箱（直驱式）、结构设计发展,以及风电场远程监控及无线网络技术应用;论述了风力发电系统结构,如定速、变速风力发电系统原理及特点;列举了机组状态监测系统、测量参数,以及系统构成及实施功能;介绍了风电机组功率控制策略,以及变桨距控制、偏航控制、发电机控制原理及技术特点;提出了风电机组低电压穿越技术措施,如转子旁路保护电路、转子旁路加定子侧电力电子开关的组合电路、改进变换器控制算法、定子侧有源保护电路等;最后,针对多端电压源换流器高压直流输电用于风电场并网,分析结果表明双馈风电机组等效模型能正常稳定工作,在逆变侧发生故障时能较快恢复,且控制效果明显。     

风力发电控制的理论计算及基本接线形式分析

简要介绍了风能的特点和风力发电的理论计算基础,分析了风电机组的基本控制原理以及桨矩和功率调节的几种方式。阐述了风力机组的基本接线形式和特点。     

并网型风力发电系统的研究

并网发电是大功率风力发电机组高效、大规模利用风能最经济的方式,已成为当今世界风能利用的主要形式。为促进我国的风电事业,概述了并网型风力发电系统的基本工作原理、工作方式和风力发电机的空气动力学特性以及并网型风力发电系统中5种典型的电路拓扑结构及其工作原理、并网技术和控制方法,还比较了不同拓扑结构下风力发电系统的性能和效率,给出了各自的典型应用。最后指出了各种方法的优缺点以及今后的发展方向。结果表明,随着大容量电力电子器件的发展和现代控制技术的引入,并网型风电系统中直驱式永磁同步发电机拓扑结构将会得到更多的应用和发展。并网型大功率风电机组控制系统中,风机模拟系统设计、发电机控制技术、并网技术、桨矩角控制技术和系统监控等关键技术的解决将有助于我国风电产业的国产化和大容量风电系统自主知识产权的建立。     

风力发电的调频技术研究综述

随着风力发电的规模化开发利用,风电作为未来电网中的重要电源,越来越被认为应该具备类似于传统电源的有功控制和频率调节等辅助服务能力。介绍了一些风力发电发展较快国家或地区对风力发电参与调频或提供有功备用的导则或规定,分析了变速风电机组转子惯性控制、超速控制、变桨控制、组合控制,以及储能与风电机组结合参与系统频率响应或调节的技术特点与研究发展态势,并给出了今后需要重点关注或研究的问题。     

风力发电变流器与控制技术综述

风力发电变流装置及其控制技术的研究是风力发电系统研究的重要部分,关系到风电系统的利用率、可靠性、灵活性和供电质量。本文综合分析了变速恒频风力发电系统的各种变流装置及控制技术,通过比较研究阐述了变流器并联和多电平变流器控制的特点及技术上的难点,同时也阐述了电动变桨伺服和液压变桨两种变桨距控制系统,并指出了未来风力发电变流...     

前端调速式风电机组功率优化控制研究

研究了前端调速式风电机组功率优化控制问题,提出了一种基于差分进化算法的功率优化控制策略。以液力变矩调速系统输出转速恒定、机组输出功率平滑为控制目标建立目标函数,采用差分进化算法,对变桨系统桨距角与液力变矩调速系统导叶开度角两个控制参数进行优化,根据优化后参数对风电机组进行变桨与变矩控制,实现对机组输出有功的优化控制。以2MW前端调速式风电机组为对象进行仿真分析,仿真结果表明,根据本文提出的方法对风电机组进行功率控制,平滑了风电机组的输出功率,减小了功率波动,验证了控制策略的可行性。     

变速恒频风力机组电动和液压变桨系统比较分析

<正>变桨系统是风力发电动机组的重要组成部分,直接影响风机的发电效率和性能。变桨系统分为电动变桨系统和液压变桨系统。介绍了风机的变桨系统原理和两种变桨系统结构并对两种变桨系统进行了简要的对比分析。随着风力发电动机组单机容量的不断增大,在风电动机组中采用变桨距控制技术显得尤为重要。但由于我国风电技术研究起步较晚,尤其是变桨距控制技术与发达国家相比仍有较大差距。变桨距控制系统是依靠驱动技术和动力系统     

基于扰动调节控制器的风力发电机独立变桨距研究

本文将风力机的独立变浆距控制分成两部分设计：一是集中变桨距控制部分;一是修正变浆距控制部分。利用非线性PID控制设计集中变桨距控制器,使风力发电机组的输出功率稳定在额定值附近;利用基于扰动调节控制（Disturb＆rice Accommod＆ting Control简称DAC）器得到修正桨距角,减小风力机各叶片上的载荷。将各叶片的修正桨距角与集中桨距角之和作为对应叶片的独立桨距角输入风力机,实现了对风力机各叶片的独立变桨距控制。     

风力发电技术研究及发展

介绍了当前风力发电机的主要驱动方式和风力机的功率调节方式,阐述了恒速恒频、变速恒频发电技术的特点,论述了具有鲁棒性的非线性智能控制技术在风力发电中的应用。通过对比各种风力发电技术和各种控制方法的优缺点,对未来风力发电技术的发展趋势作了展望。     

风力机叶片的分段直前后缘设计技术与应用

目前风力机叶片的气动设计方法主要依据简化风车模型与Glauert旋涡理论,但这两种方法得到的叶片在叶根及叶尖弦长过大,在叶根附近扭曲严重,对整体性能及加工制造不利。文章在Glauert旋涡理论设计方法基础上,给出了一种前后缘分段直线化设计技术及其在风力机叶片的气动外形设计中的应用。利用该技术对1MW风力机叶片进行气动设计与计算,得到了风力机在浆矩角可调及风速变化情况下的气动性能预测结果,为风力机叶片多参数化建模及优化设计方法奠定了理论基础。     

大型风力发电机组变桨距控制系统设计与仿真

随着风力发电机组单机容量的大型化,变桨距风力发电机已成为风力发电机组的主要研究和发展方向.基于变速恒频风力发电系统,对变桨距控制系统的设计方法进行研究.对风力机的结构和基本工作原理进行了探讨,并分析了风力发电机组的控制过程,分别设计了低于额定转速的PI控制器及高于额定风速的变桨距控制器,通过对控制系统的机理模型仿真,验...     

A Robust H∞ Controller Based Gain-scheduled Approach for the Power Smoothing of Wind Turbine Generator with a Battery Energy Storage System

Output power fluctuation of the wind turbine generator is a serious issue for power systems. The battery energy storage system is installed to the power system to solve this problem. However, the large battery energy storage system can increase the capital cost of the wind turbine generator system. Hence, the capacity of the battery should be reduced as much as possible. This article presents an H_∞ based control method for the output power smoothing method of the wind turbine generator by using a battery energy storage system. The output power fluctuation of the wind turbine generator is considered in the frequency domain. Low-frequency fluctuations are smoothed by pitch angle control of the wind turbine generator, while high-frequency variations are smoothed by charge or discharge of the battery energy storage system, respectively. The battery energy storage system’s capacity and mechanical stress of wind turbine blades can be reduced by the proposed method. In addition, the gain-scheduled control theory is applied to the pitch angle control system of the wind turbine generator. Therefore, the robust control performance for high non-linearities of the wind turbine generator model can be achieved. The effectiveness of the proposed method is validated by numerical simulations.     

基于微处理器的风力发电机综合优化控制策略

由于风能能量密度低、随机性和不稳定性的特点,给风力发电带来发电效率低、电能不稳定等问题。提出使用微处理器控制,集偏航系统和变桨距控制系统为一体,共同实现风机的优化控制。将风向标测得的风向和风速信息输入给CPU,通过对风能及风机性能的综合分析和决策,由微控制器发出各项操作指令。当风速小于额定风速时,启动偏航控制系统,始终保证风机获得最大风能;当风速大于额定风速时,同时启动偏航系统和变桨距控制系统,根据风速大小调节桨距角,保证风机的输出功率不变;当风速过大时,采用紧急停机策略,调节桨距角使风叶与风向方向平行,以保护风机。研究结果表明,不仅实现了风能的最大利用,还提高了输出电能的稳定性,保证了分布式电源并网的电能质量,控制过程简单、过渡平缓,具有良好的应用前景。     

基于倾斜角权系数校正的风电机组变桨控制

风力发电系统的数学模型具有高度非线性、时变、多变量、强耦合的特点,为了稳定发电机的输出功率以及减小桨叶受力,在分析机组特性和变桨距控制要求的基础上,根据空气动力学原理以及叶片受力分析等,提出一种基于权系数分配的独立变桨距控制方法,并在传统的根据桨叶的方位角进行权系数分配的基础上,依据倾斜角的变化进行权系数校正,通过仿真证明,在风速高于额定风速时,三个桨叶可以根据风速的变化独立调整其桨距角,从而保证在发电机的输出功率稳定的前提下,减小桨叶承受的气动载荷。     

风力发电机及风力发电控制技术综述

介绍了各种类型风力发电机及其风力发电系统的特点,论述了风力发电机组的定桨距失速控制、变桨距控制及变速控制等控制方式,阐述了具有鲁棒性的非线性智能控制技术在风力发电中的应用研究.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.     

基于数据驱动的风电场有功功率分配算法

针对常规风电场有功功率分配中,通过风速评价机组的功率调节能力不准确的问题,提出一种基于数据驱动的风电场有功功率分配算法。首先,采集不同风速下风电机组转速和桨距角数据,利用Takagi-Sugeno模糊模型和变异系数法评价变速系统和变桨系统参与功率调节的相对权重系数,确定机组的功率调节能力。然后,完成基于机组调节能力的风电场有功功率分配。最后,在MATLAB仿真平台上完成含有10台风电机组的风电场有功功率分配。仿真结果表明,与按风速权重有功功率分配算法相比,所提分配算法的风电场有功功率波动小,风电机组的转速和桨距角变化较为平滑,且高风速机组的载荷小。     

基于PSCAD/EMTDC的双馈感应风电机组变桨距控制仿真分析

提出一种简化的风力机变桨距控制模型,通过发电机转速和风力机输出功率的反馈信号分别调节桨距角,控制发电机的转速恒定和风力机输出功率平稳.采用PSCAD/EMTDC仿真软件建立该变桨距控制模型,对整个风力发电系统(包括双馈电机和并网装置等)进行仿真,验证该风力机变桨距控制方法的可行性.