基于直流电动机的风力机特性模拟

为采用直流电动机模拟风力机特性以满足实验室风力发电研究的需要,分析了风力机和直流电动机的运行原理,探讨了各自的功率及转矩特性,对比研究了两者运行特性的异同。制定了实现简单、特性优良的转矩模拟方案,它通过控制直流电动机电枢绕组电流来实现风力机转矩特性的模拟。建立了由PC机、数据采集卡和晶闸管调速器构成的风力机模拟硬件平台,开发了风力机模拟监控软件,在此基础上组成了完整的风力机特性模拟系统。对风速变化及机组转速变化两种典型运行条件下的风力机运行特性进行了模拟实验,模拟结果与理论数据达到了高度的吻合。基于转矩模拟算法的风力机特性模拟方案,可方便地应用于实验室条件下风力发电技术的研究。     

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。     

小型风力发电并网逆变系统的研究

为了充分利用风能、提高小型风力发电系统对低风速风能的利用率,并考虑变换电路的电压利用率,采用带Boost变换器的两级式电压型并网逆变器,前级部分进行MPPT调节实现风能的最大功率跟踪;控制部分采用电压外环和电流内环分别进行PI控制,实现前后两个功率级控制上解耦和并网逆变器的双向功率流动.经过实验结果分析,输出电流能够较好地跟踪电网电压,输出电流波形平滑,输出波形符合要求,证明了该方法的可行性.该控制策略应用于小型风力发电系统可以极大提高风能利用率,提高对低风速风能的利用效率,对推广小型风力发电系统,充分利用可再生清洁能源具有重要的现实意义.     

浅谈风力发电

风能作为可再生能源中最重要的组成部分和最经济的发电方式,具有良好的社会效益和经济效益,已受到世界各国政府的高度重视.介绍了风力发电的工作原理运行方式,风力发电机组的组成、特点及其应用.     

一种应用于城区低风速环境下的小型风力发电并网逆变系统

目前,制约商用小型风力发电系统发展的最大弊端是其转换效率低,风力发电输出大多被系统自身所消耗、风能有效利用率低。为充分利用在城区环境中低风速环境下的风能,有针对性地设计了一款并网逆变器,并在拓扑结构与控制策略上都做了改进性设计,以提高系统对低风速风能的利用效率。该系统在并网同时必须要考虑变换硬件电路对于风能的利用率,系统的前级部分采用BOOST型硬件电路进行分段式调节,以实现低风速下风能的最大功率输出;后级电路部分采用改进型的逆变结构,以配合BOOST电路完成整体设计功能的实现。经实验结果分析,设计的系统运行性能优越,在低风速下能向电网输送高质量电能。本系统相较于传统商用小型风力发电并网逆变器在工作性能上有了大幅提升,对于小型风力发电系统的推广,清洁能源的有效利用具有重要的研究意义和现实意义。     

基于异步机的小功率风机特性动态模拟器研究

设计了基于异步电机驱动永磁同步发电机(PMSG)的小功率风机模拟平台,为在实验室研究风力发电系统提供了便利条件.采用异步电动机作为原动机进行风机的模拟,通过对小型风机的转矩及转速特性的准确跟踪来实现模拟过程,同时,提出了一种基于Buck变换器的MPPT控制方案.通过对变频器及占空比的控制分别实现对异步电机转矩以及PMSG转速的控制,使实验平台可按照风机特性运行.在实验室中,对定风速、变转速风机运行特性及定风速风力机MPPT特性进行了模拟实验.实验结果表明,该实验平台可进行风力机特性的模拟及MPPT研究.     

双馈风力发电系统优化控制

本文双馈风力发电系统,提出了一种基于滑模理论的非线性控制方法,选择风力机转速和最优转速的差值为滑模面,设计滑模控制器。此外,采用定子磁链定向的矢量控制技术,实现有功功率、无功功率的解耦控制。最后,根据风力机最优功率运行曲线,对6k W的双馈风力发电系统进行最大风能追踪控制研究。仿真结果表明,在给定随机风速情况下,风力机能基本保持最佳叶尖速比和最大风能利用系数,最大限度的输出功率,实现最大风能追踪控制,减小机械载荷。     

应用于储油加热领域的异步风力发电系统的研究

将风力发电用于储油加热工程,可以充分利用油田丰富的风能给加热装置输电。本系统采用笼型异步发电机作为风力发电机,将多组电容与加热装置并联于定子端,风速变化时控制每组电容通断以提供合适的无功励磁,将端电压稳定在一定的范围内,同时调节加热装置的并入状态。以使风力发电机输出最优功率,从而有效利用风能。首先基于异步发电机稳态等效电路建立模型。采用单纯形法和分段拟合方法求解电容及负载的分级方案和分组取值,仿真和实验结果验证了系统设计的正确性和可行性。     

具有限定功率运行的永磁直驱风力发电并网控制设计

当风力发电或光伏电站这些间歇式可再生能源因外界环境影响而出力过高时,会使得配网系统潮流发生变化,并网处电压会超出运行的安全限值范围。为使系统处于可控范围,可对这些能源进行实时容量限制。对直驱式永磁同步风力发电系统的控制策略进行了研究,分析了风机输出功率曲线,设计了最大风能跟踪和限定功率运行输出的控制方法和系统后级逆变并网控制方法,使得风力发电系统具有最大功率跟踪或限定功率运行、并网有功/无功功率独立控制等功能。最后建立了风力发电并网系统仿真模型,仿真结果对所设计控制策略进行了验证。     

风电模拟装置风机模拟直流电机调速控制的研究

介绍了一种采用转速、电流双闭环控制的基于西门子直流调速器6RA70的直流电机(DCM)模拟风机装置,包括硬件系统的设计和软件程序的编写.在此基础上利用Citect SCADA软件建立风力发电监控平台,并与可编程逻辑控制器(PLC)联网,通过PLC与直流调速器6RA70通信控制DCM模拟风机运行.在搭建的DCM -双馈发电机(DFIG)风力发电系统模拟试验平台上运行后,表明该装置可根据用户要求和控制指令实现任意风速下DCM模拟风机输出,具有安全可靠、精确度高,且可远程控制的特性.     

风力发电系统中的风力机模拟

为了能在实验室条件下对风力发电技术进行研究,提出了采用直流电机模拟风力机工作特性的可行性方案.分析了风力机的工作特性及最佳风能利用原理,采用直流电机转矩控制方案实现风力机特性的模拟,建立了由工控机、信号采集卡和电力回馈加载控制器构成的风力机模拟硬件平台,利用C Builder开发了风力机模拟控制软件,在此基础上形成了完整的风力机特性模拟系统.通过风速恒定、叶尖速比变化以及模拟自然风的实验验证了该方案的正确性.     

基于模糊PID的风力发电功率控制研究

按照风力发电功率控制的目的,分析了风力发电机的特性,根据最大功率点跟踪原理与控制方法,结合常规PID控制和模糊控制各自的特点,提出了一种基于模糊PID的控制系统。该系统能迅速对外界的风速变化进行感知,调整转速,使得输出功率快速跟踪风速变化,从而实现最大功率点的跟踪控制。MatlabSimulink仿真结果表明其响应、调节和稳定性均比无控制和传统的PID控制优越,控制效果比较理想。在风速发生瞬变的情况下,也能快速地控制到最大功率点。     

基于Z源逆变器的PMSG风电系统控制策略研究

提出一种基于Z源逆变器的新型永磁同步机风力发电系统结构。对Z源逆变器的基本工作原理作了理论分析,结合传统电压型整流器方程推导出其数学模型,并根据其模型设计了控制系统。结合风力机特性、整流器特性及Z源逆变器的工作特性给出了一种最大功率点跟踪方法。最后给出的实验结果证明了该系统的可行性及有效性。     

永磁直驱风电机组改善系统阻尼的控制技术

永磁直驱风力发电机组抑制系统功率振荡的阻尼作用,有利于提高风电渗透率较高的区域电网的稳定性.本文在分析永磁直驱风电机组运行特性和控制策略的基础上,研究具备故障穿越能力的永磁直驱风电机组的无功调制与系统功率振荡的关系,提出了永磁直驱风电机组的无功附加阻尼控制策略.利用MATLAB/Simulink仿真软件对含永磁直驱风电机组的区域电网进行仿真分析,验证了在所提控制策略下,永磁直驱风电机组能够利用其无功功率的调节能力,抑制故障后系统持续振荡的功率,从而提高了基于永磁直驱风电机组的大规模风电场接入电网后的电力系统的阻尼特性.     

基于异步电机的风力机特性模拟

分析了风力机的运行原理,对比了风力机与异步电动机特性的异同,提出了简单有效的转速控制方案,搭建了"工控机+数据采集卡+变频器+异步电机"的风力机模拟平台,应用LabVIEW软件开发了上位机界面.将该风力机模拟系统应用于新型的定子双绕组感应风力发电系统,实现了模拟风力机在不同风速及不同负载下按照风力机的特性运行,满足了定子双绕组感应风力发电系统进行最大风能追踪的控制策略研究.实验结果表明,该方法实现简单、控制精确,可方便用于实验室条件下风力发电技术的研究.     

风力发电并网逆变器的研究

针对变速恒频的直驱型风力发电系统与电网的接口-并网逆变器存在的问题,提高逆变器的性能和可靠性,选择合理的交直交变流并网方案,控制策略上采用瞬时电流跟踪控制技术对并网逆变器进行控制,使逆变输出电流能够快速动态跟踪电网电压,逆变电流波形保持正弦波,达到与电网电压同频同相。从而大大减少了对电网的谐波污染,提高了风力发电的并网效率和可靠性。同时,对该方法在Matlab R2008a中利用Simulink仿真电力系统工具箱进行了建模与仿真,仿真结果验证了其正确性和可行性。     

风场与风力机模拟系统的设计与实现

为了满足变速恒频风力发电技术的研究需要,提出了一种基于谱密度分析的自回归风速模型;并结合基于叶片微元受力分析的风力机转矩计算模型,设计了一套风场与风力机模拟系统。试验证明,该系统能够根据外部设定,结合主控制器指令,真实地模拟风力机在不同风况下的实际运行状态,同时驱动直流电机输出风力机模拟风轮转矩。该系统的实现,为实验室条件下研究风力机的运行提供了一套完整的解决方案,为风力发电技术的试验开发做出了现实铺垫。