基于MRAC风电系统的MPPT控制策略

针对风力发电机组复杂多变量非线性系统的不确定性和多干扰等特点,提出了一种新的最大功率点跟踪(MPPT)控制策略,采用模型参考自适应(MRAC)方法对变速风力发电机在风速变化条件下进行控制,使风力机获得最大风能,实施最大功率点跟踪控制.设计了一套基于TMS320LF2407A和TMS320VC33双DSP的风力发电系统.实验结果表明,这种控制策略比传统PID控制器能更有效地减少振荡,较快地达到稳态,提高了风能转换系统的效率和质量,很好地实现了变速恒频双馈风力发电机最大功率点跟踪控制.     

变桨距风力机的模糊控制系统仿真

针对变桨距风力机存在非线性、时变性、抗干扰性和滞后性等问题,在分析风力发电机组系统特性和变桨距控制要求的基础上,建立了风力发电机的数学模型,并对变速恒频风力发电机组在低于和高于额定风速运行时的变速桨距调节分别设计了两个模糊控制器,最后在Matlab/Simulink仿真软件上利用SimPower-Systems模块进行仿真.仿真结果表明本方法有效、可行.     

变速恒频风力发电机组的建模与仿真

通过机理建模法对变速恒频风力发电机组进行建模,建立了其风速、风轮气动、传动系统以及发电机的数学模型,在Matlab/Simulink环境中搭建了各个环节的模型,并针对低于额定风速时的转速控制和高于额定风速时的功率控制,采用PID控制方法对所构建的模型进行仿真控制,实现低风速和高风速时的控制目标,仿真结果验证了所构建模型的正确性和可行性.     

基于滑模控制的大型变速风机的最大风能捕获研究

为了解决当风力发电机参数辨识错误或有扰动误差时,最大风能捕获策略出现的风能利用率下降问题,根据已知的风力发电机特性和滑模变结构系统理论,提出了在低于额定风速条件下,变速风力发电机的非线性反馈控制方案。通过使用带有风速估计的滑模控制器,利用转速值进行最大风能捕获。构建系统模型进行仿真并与传统控制策略进行分析比较,结果证实了文中控制策略的正确性和有效性。     

永磁直驱风机最大功率跟踪模糊控制的仿真研究

对永磁直驱风力发电机的数学模型进行了推导,通过坐标变换得到了其在旋转坐标系下的数学模型,对机侧实现最大功率跟踪的控制策略进行了论述.由于风速的随机性、不确定性,若采用传统的PI控制,仅一组固定的参数在不同风速下难以达到较好的控制效果.为了提高风力发电机的动态性能,通过分析风力发电系统各参数之间的关系,设计了模糊自适应PID控制器,以叶尖速比的偏差及其变化为输入对象,以交轴电流为输出对象,使风力机能够实现最大功率跟踪,其控制效果优于传统的PI控制策略.     

基于SVM实现风力机组控制系统参数优化

分析了风力机的基本特性,阐述了风力发电机组控制系统在低于额定风速时风力机的最大风能捕获及高于额定风速情况下的变桨距控制。在此基础上,利用SVM（support vector machines）优化风力机的风能利用系数以及变桨距控制系统的控制参数。仿真分析表明,风能转换系数的支持向量机模型具有很好的精度和泛化性能,而优化后的变桨距控制系统可对输出功率的调节获得较好的效果,保证风电系统的恒功率输出。     

风电机组变桨距系统神经网络模糊自适应控制

变桨距系统是风力发电机组研究的关键部分.针对其控制技术直接影响整个机组的性能和风能利用效率的状况,在风力机的空气动力学特性分析的基础上,应用神经网络模糊自适应控制,讨论了在低于额定风速时,如何控制风轮转速,从而获得最大的风能利用系数;在高于额定风速时,如何控制桨距角的变化,从而保持输出功率恒定的方法.仿真结果表明了该方法的有效性.     

双馈式感应风力发电机组建模及其控制研究

以双馈式感应风力发电机组(DFIG)为对象,分析了DFIG的建模和控制问题。该模型包括风力机模型、传动系统模型和发电机模型。提出了风力机的桨距角控制策略和发电机的转速控制策略。发电机转速控制采用dq同步旋转坐标下的矢量控制。用MATLAB/Simulink软件建立了DFIG模型,并且根据所提出的控制策略对风速随机变化以及系统电压突变时机组的运行情况进行了仿真。仿真结果验证了模型的合理性及控制策略的科学性和可行性。     

双馈风力发电机最大风能追踪与有功无功解耦

根据风力机的运行特性,推导出变速恒频风力发电系统风速与风力机输出功率的数学关系,提出一种变速恒频风力发电机最大功率捕获方法即基于功率给定的最大风能追踪的控制策略,分析了通过功率控制进行最大风能追踪的具体过程;然后根据双馈电机运行特性,建立了双馈电机在旋转坐标系下定子有功、无功功率的数学表达式,提出磁场定向的解耦矢量控制策略解耦控制方法,并采用一种改进的磁链观测器,最后利用Matlab/Simulink建立仿真模型进行仿真分析,仿真结果验证了该控制策略的正确性和有效性。     

风能静液压传动控制技术

分别从离网型和并网型角度分析了静液压传动的基本原理,提出了利用变量泵/马达电液比例控制实现风力机变速恒频功能的方法。以离网型静液压传动风力机为例,利用Simulink/AMESim建立联合仿真模型,对调节泵和马达排量实现变速恒频功能的理论进行验证。仿真结果表明:当风速变化时,通过调节泵的排量,可以使叶轮转速跟随风速变化,风力机维持在最佳叶尖速比,实现最大能量捕获;同时调节马达的排量,可以使发电机转速恒定在额定转速附近,输出恒定频率的电能。     

双馈风电机组一种新型模糊最大风能追踪控制

针对双馈型风电机组常用的模糊转速最大风能追踪控制方案动态性能上的不足,提出了一种以融合了风速、转速和功率信号的模糊逻辑系统来设定发电机最优转速的新型风能追踪控制方案,具有增强转速参考预判性,降低风速测量准确度影响的优点。仿真结果表明新方案提高了机组在低风速区域捕获风能的能力。     

直驱式永磁同步风力发电最佳风能跟踪控制与实验研究

研究了永磁同步风力发电系统,对风力机、发电机部分分别进行建模,提出了一种最佳转速给定的发电机最佳风能跟踪控制策略,通过对风力机和发电机特性分析,给定永磁同步发电机最佳转速值,实现系统最大功率追踪.在实验室环境下搭建了基于TMS320F28335系列DSP的永磁同步风力发电实验平台,通过实验研究验证了该控制策略的有效性.     

永磁同步风力发电机侧变流器控制策略

在传统风力发电机变流器控制中采用风速传感器测定风速作为控制的调节信号,这使成本过高,且风速测定具有一定的延后性,影响电机控制的反应速度。为此,提出一种新的针对永磁同步风力发电机侧变流器的控制策略。将爬山搜索算法与同步电机的解耦矢量控制相结合,实现最大风能捕捉与变速恒频控制。在Simulink平台上搭建了风机模型及同步发电机模型。仿真结果表明,该控制方法快速可行。该控制策略能准确快速地达到控制目标,且较传统控制策略省略了风速测定传感器,从而降低了成本。     

基于最大功率追踪的双馈风力发电机直接转矩控制

根据风力涡轮机的工作原理及风电控制系统的特点,构建了以双馈感应电机为对象的变速恒频风力发电系统,为克服大风扰动对风电机组有功功率的影响,提出了采用融合最大功率追踪算法和直接转矩控制算法的控制策略,以提高功率控制的平稳性.以某风场1.5 MW双馈式风力发电机为参照,搭建机组的Matlab仿真模型,对不同风速扰动下的机组功率控制进行仿真,仿真结果验证了控制策略的可行性和有效性.     

双馈风电系统全风速下的功率控制策略

为了实现全风速条件下的功率调节,对双馈风力发电机组的功率控制策略进行了研究。额定风速以下采用基于叶尖速比的最大功率追踪控制,实现最大风能捕获;额定风速以上采用变桨距角控制,输出功率维持恒定,保证整个系统安全稳定地运行。利用MATLAB建模并进行了仿真,仿真结果表明：在较大的风速变化区间内,双馈风电机组能实现对输出功率的有效调节,两种功率控制策略切换时系统能保持较好的稳定性。     

直驱永磁风力发电机最大功率跟踪的鲁棒控制

针对直驱永磁同步风力发电系统,考虑实际中存在的系统参数不确定性和外界干扰,研究了直驱永磁同步风力发电机最大功率跟踪控制问题。利用转子磁场定向矢量变换技术和鲁棒backstepping非线性控制技术及干扰抑制技术设计了一种鲁棒轨迹跟踪控制器,通过控制定子电流的转矩分量调节风电机转速,实现系统最大风能捕获和稳定运行。理论分析和与其他控制器的仿真比较结果均表明,所设计的控制器可以保证额定风速下系统参数存在不确定性和外部干扰时,风力发电系统仍能够实现安全可靠地最大获取风能的运行。     

基于模糊PID控制的风电机组变桨距控制技术研究

针对传统的P I D控制器在变桨距控制中存在的适应力不强、控制精度不高等缺陷,提出将模糊控制与PID控制相结合的变桨距控制方法,使变桨距控制系统兼具模糊控制和PID控制的优点。通过对风电机组变桨原理及控制要求进行分析,建立风电机组的数学模型和仿真模型,在随机风作用下对风电机组进行仿真分析。仿真结果表明,本方法能提高变桨距控制的精度和响应时间,具有良好的静态、动态特性。     

动态入流条件下风力机运行控制的数值模拟

在动态入流条件下,采用基于致动线模型的大涡模拟方法对一台1.5 MW的商用风力发电机组的转速、转矩以及输出功率的响应特性进行数值模拟.在对数风廓线模型的基础上,通过引入正弦波动获得动态入流边界条件.对风力机引入比例积分变桨距控制和转矩控制,实现对动态入流的追踪.研究结果表明,在当前的变桨距控制和转矩控制条件下,风力机的转速、转矩、输出功率能够很好地响应入流风速的变化.在风加速阶段,三者都在额定风速时达到额定值;当入流风速减到额定风速后,变桨距控制以及转速、转矩、功率的下降都存在10 s的延迟;模拟得到的功率曲线与风力机实际功率曲线整体上吻合良好,不过在风速小于9 m/s的区间段还存在着一定的偏差,有待于进一步优化.