永磁同步风力发电系统的分数阶比例积分控制算法研究

将分数阶比例积分(PIλ)控制器应用于直驱型永磁同步风力发电系统,来达到实现系统高性能控制的目的。重点研究了永磁同步风力发电系统的分数阶PIλ控制器参数设计方法。通过分数阶PIλ控制器系统的仿真研究与试验分析,结果表明:采用分数阶PIλ控制器的系统具有较快的响应速度和较高的功率输出性能,具有一定的发展潜力和实用价值。     

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。     

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.     

直驱永磁风力发电系统双PWM变流器控制技术

在风力发电系统中,变流器是实现能量高效、稳定转换的关键。研究了直驱永磁风力发电系统的控制原理,建立了双PWM变流器机侧和网侧的数学模型。机侧变流器采用转子磁场定向矢量控制方式,网侧变流器采用电网电压定向矢量控制方式,实现有功和无功功率的完全独立解耦控制。仿真和试验结果表明:该控制策略可有效地实现最大风能捕获,维持直流母线电压稳定,实现发电机组的平滑并网,具有良好的动态响应。     

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。     

小型双转子永磁同步风力发电系统的研究

提出了一种新型的双转子永磁同步风力发电机,有两个螺旋桨,一前一后,设计集风套桶,可以二次利用风能,降低建压风速,提高风能利用率.在分析了双转子永磁同步风力发电机的工作原理、数学模型和特性的基础上,提出了一种适合管道式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,提高了系统风能利用率,具有一定的理论意义.     

直驱永磁同步风力发电系统双PWM控制策略

为了提高效率,直驱永磁同步风力发电系统采用三电平双PWM变流器。分析了永磁同步发电机(PMSG)和网侧变流器的数学模型,PMSG采用转子磁场定向的矢量控制策略,网侧变流器采用电网电压定向的矢量控制策略。还详细分析了背靠背系统的中点电压数字模型,由此模型得到通过注入零序电压来平衡中点电压的方法。最后通过风力发电模拟实验,实现了系统单位功率因数发电并网,验证了系统控制策略的有效性;实验结果表明,所采用的中点电位平衡方法具有较好的动稳态平衡能力,能够实现中点电位平衡。     

永磁同步风力发电系统的最大功率跟踪模糊分数阶控制

在“双碳”背景下,风电作为零碳电力和新能源发电的主力军,在助力社会全面绿色低碳转型方面发挥了关键性作用。在保证发电稳定的前提下实现风能的最大化利用,提升风力发电系统发电量至为重要。文中针对永磁同一步风力发电系统的最大功率跟踪(maximum power point tracking, MPPT)问题进行研究。首先建立了永磁同步风力发电系统的机理仿真模型,用两电平双PWM全功率换流器连接风力发电机与电网。然后基于以上模型,分别设计了整数阶PI控制器、分数阶PI"控制器、模糊分数阶PP控制器以实现MPPT控制。最后对以上控制策略进行了仿真研究。结果表明,无论在阶跃风速还是随机风速下,模糊分数阶PU控制器相较于其他两种均具有更出色的MPPT性能与更强的鲁棒性。     

基于LabVIEW的永磁同步风力发电系统研究

介绍了采用双PWM电压源型全功率变流器的永磁同步风力发电控制系统,详细分析了永磁同步电机和变流器的数学模型.根据风速模型和风力机的特性,研究了在不同风况下的变流器控制性能.利用NI公司开发的LabVIEW软件及相关硬件,搭建了基于电压源型双PWM变流器的永磁同步风力发电控制系统实验平台,并完成了整个系统的软件和硬件设计.最后通过实验平台进行实验,验证了控制策略的有效性和可行性.     

永磁同步直驱风力发电系统的并网变流器设计

用于永磁同步直驱风力发电系统的并网主回路,采用双PWM控制AC/DC/AC电压型变换器。在此分析了该系统的控制原理,建立了双PWM变换器的系统控制模型。利用高速TMS320F2812型DSP芯片建立了基于双PWM变换器的永磁同步直驱风力发电系统实验平台。研究了系统的控制策略。实验结果表明,所建立的发电系统实现了变速恒频发电运行,能够独立调节系统输出的有功功率和无功功率,且系统具有良好的动静态性能。     

基于双PWM 变流器的风力发电系统控制策略仿真研究

风力发电系统是一个复杂的能量转换系统,为了保证系统安全稳定运行,对风力发电系统进行有效控制是 必不可少的.针对永磁直驱风力发电系统,采用功率外环和电流内环的机侧变流器控制策略,采用电压外环和电流内 环的网侧变流器控制策略.为了达到对最大功率点(MPPT)的跟踪控制,运用变步长爬山搜索法.建立了基于该控 制策略的永磁直驱风力发电系统MATLAB仿真模型,在该控制策略下,随着最大功率点的变化,风力发电系统始终 能安全稳定运行,仿真结果验证了该控制策略的正确性.     

永磁直驱风力发电系统最大功率跟踪改进型积分滑模控制

针对永磁直驱风力发电系统的内部参数摄动和外部扰动等问题,基于非线性扩张状态观测器(NLESO)提出了一种实现最大功率跟踪的改进型积分滑模控制方法。该方法使用非线性光滑函数设计了NLESO,对系统的内外扰动等不确定因素进行估计和主动补偿,提高了转速的跟踪能力。引入非线性光滑函数设计了滑模趋近律,消除了传统滑模控制中的高频抖振现象,并基于Lyapunov原理对滑模控制器进行了稳定性分析。仿真结果表明,与传统PI控制相比,该方法不仅响应速度快,无超调无抖振,而且具备良好的抗扰能力,风速突变情况下仍能快速实现最大功率跟踪,在风力发电系统最大功率跟踪控制领域具有较大的应用前景。     

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。     

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。     

永磁直驱风力发电系统最大功率跟踪非线性抗扰控制

针对永磁同步发电机的非线性、内部参数不确定以及外部扰动等问题,提出了一种直驱式永磁同步风力发电系统最大功率跟踪的非线性抗扰控制方法。该方法使用一种非线性光滑函数来设计非线性扩张状态观测器(NLESO)和非线性抗扰控制律。由NLESO来实现系统扰动及不确定性的估计,前馈到控制输入端对扰动进行补偿,从而有效提高了系统的抗扰能力。分析了NLESO的收敛性。仿真结果表明了该控制方法不仅具有响应速度快、控制精度高的特点,而且无超调无抖振现象,因而在风力发电系统最大功率跟踪控制领域具有较大应用价值。     

基于新型双滑模结构的永磁同步电机控制策略

针对传统永磁同步电机无感矢量控制系统中存在转速超调、强抖振以及鲁棒性差等问题,在位置环提出了一种以边界层可变的分段函数作为切换函数的新型全阶滑模观测器(NFSMO)并引入模糊控制模块实现对新切换函数边界层的自适应调节,使系统的高频抖振问题得到有效削弱以及提高了转子位置的观测精度;在速度环提出了一种新型趋近律与改进型扩展状态观测器(IESO)相组合的新型速度滑模抗扰动控制器(NSMDC),结合最大转矩电流比(MTPA)拟合模块能够有效降低扰动误差对系统造成的影响,提高系统的稳态性能。仿真结果表明：与传统方法相比,新型双滑模控制方法不仅能够有效改善系统的滑模抖振,且具有更优的抗干扰性和稳定性。     

半直驱永磁同步风力发电系统建模与电流解耦控制研究

提出一种永磁同步半直驱型风力发电系统,采用双PWM变流器,实现能量双向流动和高功率密度电能变换。基于该系统,提出一种HDCWPS变流的整流并网控制策略：通过对机侧变流器的控制,实现风能的最大功率跟踪;通过对网侧变流器的控制,实现对直流母线电压和并网功率因数的控制。采用Matlab/Simulink搭建其仿真模型,通过仿真试验证明了该控制策略的正确性。     

直驱永磁同步风力发电系统控制策略研究

对直驱永磁同步风力发电(DDPMG)系统的功率解耦控制技术进行了研究.发电机功率经整流-逆变后接入电力系统,在变流器直流侧运用boost电路实现最大功率跟踪(MPPT);当风速高于额定值时,运用PI调解器完成变桨距控制;在风力发电网侧逆变器动态数学模型基础上,采用空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)方式和电网电压合成矢量定向,实现了电流有功分量和无功分量的解耦及功率因数的可调控制.对方案进行了MATIAB仿真研究.结果表明,系统动态响应快,具有MPPT和功率解耦控制功能,验证了方案的可行性和正确性,为直驱永磁同步风力发电系统的进一步研究提供了可靠的理论依据.     

基于PCHD永磁同步风力发电系统鲁棒控制

在分析永磁风力发电机组各组成部分的关系基础上,建立永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)风力发电机组的数学模型;基于能量储存、配置互联和阻尼矩阵的非线性无源控制算法,建立永磁同步电机(PMSM)风电系统控端口Hamilton(ported-controlled Hamiltonian)系统模型,即永磁同步电机风电系统的PCHD模型。提出一种基于无源控制的PMSM风电系统鲁棒控制策略,并利用Simulink平台对所提出的控制策略进行仿真,结果表明该系统在输入机械功率多次变化时都能快速收敛到系统平衡点。