基于变桨距和转矩动态控制的 直驱永磁同步风力发电机功率平滑控制

风能的不确定性以及风轮机自身特性使风力发电机输出有功功率随风速变化而波动,影响风电机组输出电能质量,严重时还会影响电网运行稳定性。在分析变桨变速直驱永磁同步风力发电机运行特性的基础上,提出了在全风速范围内结合风力机变桨控制和发电机变速控制的发电机有功功率平滑控制策略。考虑到风能的随机性及直驱风能发电系统很强的非线性,设计了基于模糊理论的变桨距控制器和发电机转矩动态滑模控制器。对一台采用该控制策略的直驱永磁同步风力发电机的运行行为进行仿真研究。结果表明,提出的模糊变桨距控制能有效控制发电机转速运行范围,动态滑模控制能使发电机输出平滑的有功功率。与传统最大风能跟踪控制策略相比,所提出的控制方案能有效降低直驱永磁同步风力发电机输出有功功率的波动,控制发电机转速运行范围。     

基于电磁耦合器调速的同步发电机控制研究

分析了基于电磁耦合器风电机组的结构组成及其工作原理。依据电磁耦合器的转矩传递和转速调节特性,在最大风能跟踪区和恒转速区分别采用最优转矩和转速闭环的控制方法建立电磁耦合器调速风电机组的风能跟踪控制的仿真模型。在以上2种运行区域及其过渡区的阶跃和随机2种风况下的仿真结果表明,该风能跟踪控制方法可以使风力机较快地达到并保持最大风能捕获的运行状态,稳定地完成运行区域的转变,有效地实现了最大风能跟踪的目的。     

双馈式风力发电系统最大风能跟踪控制的研究

由于双馈式变速恒频风力发电系统其转子转速具有可调性,所以可通过调节发电机转子转速以获得最大风能。首先介绍风轮机的功率特性,列举两种现有的最大风能跟踪控制算法,其中着重分析常用的变步长爬山法,随后以双馈式发电机为例,提出把黄金分割法应用于最大风能追踪的设想,最后采用MATLAB软件对3种算法进行仿真对比。仿真结果表明,黄金分割法具有可行性,在风能追踪精度与速度上具有优越性。     

基于最低损耗下无刷双馈电机的最大风能跟踪

风力发电系统存在的损耗问题,将直接影响传统功率反馈控制对发电机的最大功率给定,以及机组运行的效率。该文基于无刷双馈风力发电系统,在功率解耦控制的基础上,通过对发电机运行的稳态等效电路和最大风能跟踪机理的分析研究,提出最优功率给定计算模型的最大风能跟踪控制策略,该方法通过计算参考功率的取值,给定无刷双馈发电机最优无功,保证风电系统在输出最大功率的同时降低系统自身损耗,实现风能利用率的最大化。通过构建无刷双馈风力发电系统的仿真模型,将文中方法与传统功率反馈控制相比较,仿真结果表明该策略的可行性和有效性。     

变速恒频风力发电系统最大风能跟踪控制的研究

变速恒频机组可以根据风速调整发电机转速以获得更大的风能。本文首先介绍了风轮机的功率特性,然后比较了三种现有的最大风能跟踪控制算法的优缺点。以感应发电机为例,研究了一种用于最大风能跟踪的变步长爬山法,并采用MATLAB软件进行了仿真实验,仿真结果表明了该控制策略的正确性和可行性。     

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。     

基于2种变速变桨距方法的双功率流风力发电系统功率控制

在分析双功率流风力发电系统的工作原理及数学模型基础上,提出了基于此系统的2种变速变桨距功率控制策略,分别为功率PID变桨距及叶尖速比最大风能跟踪功率控制策略和转速PID变桨距及电流给定最大风能跟踪功率控制策略.分别建立了这2种功率控制策略的仿真模型,同时通过仿真比较了这2种控制策略的优缺点.仿真结果表明转速PID变桨距及电流给定最大风能跟踪功率控制策略控制相对简单,功率输出平稳,更适用于该新型双功率流风力发电系统.     

无风速测速仪的双馈风力发电机模糊控制

为了获得双馈风力发电机在变风速运行下的最大功率,提出用模糊控制器代替风速测速仪来跟踪不同风速下发电机的最佳转速,从而实现最大风能跟踪技术(MPPT)[1]。同时避免了湍流、塔影等因素对风速测量的影响,提高了系统的可靠性。仿真结果表明该方法可有效地实现最大风能跟踪技术。     

基于改进粒子群优化算法的最大风能跟踪方法

风能作为一种随机性很大的能量,具有明显的非线性.为了提高风能的利用效率,需要进行最大功率点跟踪(MPPT).针对传统粒子群优化算法对参数敏感度较强、易于局部收敛等缺点,提出基于优势速度保留策略的变邻域粒子群优化算法.首先,考虑社会个体对其环境的认知规律,通过简化传统粒子更新公式以降低算法性能对参数设置的敏感程度;其次,为充分利用粒子更新中所得优势粒子速度信息,一种优势粒子速度小概率变异策略及劣势粒子速度随机赋值方法随之被提出;最后,将其应用到风力发电系统的最大风能跟踪控制中,并与传统粒子群优化算法进行比较.仿真结果显示,该算法可以实现动态过程中风力发电系统的最大风能捕获,提高系统的运行效率和动态响应速度.     

基于速度观测的最大风能跟踪方法

通过对风能转换过程的分析,找出影响输出功率的主要因素.采用坐标变换的方法,对输出功率进行有功、无功分解,通过对有功功率的极值求取,找出最大风能跟踪控制与转速的关系式.采用无速度传感器的观测方法,实施转速的预测和调整控制.采用可控逆变的交直交结构设计最大风能跟踪控制系统.经仿真实验验证,所提出的控制策略简单有效、具有良好的动态性能.     

基于模糊控制的开关磁阻风力发电系统最大功率点跟踪控制

研究了基于风速跟踪的开关磁阻风力发电系统最大功率点跟踪二维模糊控制算法,确定了模糊变量的隶属度分布和相应的模糊控制规则,采用MATLAB/Simulink中的PowerSystems建立了开关磁阻风力发电系统最大功率点跟踪模糊控制系统的仿真模型,对风速阶跃变化、负载变化等工况下的开关磁阻风力机组运行情况进行了仿真,仿真结果表明所设计的开关磁阻风力发电机模糊控制器具有良好的鲁棒性,能使开关磁阻风力发电系统以优良的动静态性能实现最大功率点跟踪。     

垂直轴SRG风力发电系统MPPT动态滑模控制研究

以垂直轴风力机与开关磁阻发电机(SRG)为对象,研究了基于风速跟踪的垂直轴开关磁阻风力发电系统MPPT动态滑模控制(SMC)算法。介绍了SMC原理,设计了系统动态滑模控制器,采用Matlab/simulink建立了系统仿真模型,对风速阶跃变化的不同工况进行理论仿真实验。仿真结果表明,所设计的SRG风力发电滑模控制器具有良好的鲁棒性,能使开关磁阻风力发电系统具有良好的动态性能实现风力机最大功率点跟踪,为实际应用提供理论支持。     

小型永磁风力发电系统的PSCAD/EMTDC仿真研究

针对实验室的小型永磁风力发电系统,在PSCAD/EMTDC仿真环境中搭建了相应的仿真平台,并在此平台上进行了改进最大功率点跟踪(MPPT)算法的仿真分析。仿真结果证明改进爬山搜索MPPT算法搜索速度明显加快,当风速突然改变,系统功率改变速度很快时,也能快速回到功率最大点。     

双馈风电机组MPPT动态功率特性分析

为研究双馈风电机组DFIG最大功率跟踪MPPT动态特性,在Matlab/Simulink仿真平台上建立了功率信号反馈算法的风机MPPT控制模型。以矩形风速为例,理论推导了MPPT静态工作点的过度时间和风机输出能量的计算公式,通过仿真和理论分析了不同转子惯性对风电机组动态功率、转速、叶尖速比、风能利用效率的影响,结合转子动能阐述了双馈风电机组MPPT动态功率特性,指出风机惯性时间常数越大风能利用系数越低。最后比较了几种不同风速下的风机MPPT动态特性,结果表明,随机风的风机转速跟踪能力最差,阵风和渐进风的风机转速跟踪效果较好。     

基于功率变换器与励磁电压扰动法的SRG风电MPPT控制

提出一种新型开关磁阻发电机(SRG)自励解耦型功率变换器结构和运行方法,满足两相绕组同时工作,克服了传统他励式和自励式功率变换器的缺点,发电电压与励磁电压之间经过带隔离的正激电路实现解耦,励磁电压独立可调。基于此新型功率变换器,提出基于励磁电压扰动法进行SRG最大功率点跟踪(MPPT)的控制方法,该方法不依赖于复杂数学模型,通过检测励磁电压扰动下输出功率与转速的变化,实现MPPT。最后,通过仿真分析和实验验证说明,最大功率跟踪效果较好。     

风电机组MPPT动态功率曲线控制策略的研究

针对目前变速风力发电机组最大功率点跟踪算法对机组参数依赖性较大的问题,提出了一种用于最大功率点跟踪的动态功率曲线控制策略.根据机组当前的运行特性来调节功率曲线的比例系数,实现对最大功率点的跟踪控制.该算法的优点是对机组的参数依赖性较小,即使在转速测量有误差的情况下也可以实现机组对最大功率点的跟踪控制.在Matlab/S...     

双级矩阵变换器直驱风力发电系统最大风能追踪

提出了一种双级矩阵变换器(two stage matrixconverter,TSMC)直驱风力发电系统最大风能追踪控制策略。基于爬山法,通过引入中间变量实现对系统捕获风能状态进行判断,在此基础上,提出基于集成控制的最大风能追踪(maximum power point tracking,MPPT)算法。在Matlab中建立了TSMC风电系统仿真模型。仿真结果表明:新的MPPT算法通过对风力发电系统逆变级无功功率分阶段性的控制,不仅具有较好的准确性和稳定性,而且加快了系统捕获最大风能的速度。     

基于风速预测的最大风能追踪控制系统仿真

为了使交流励磁变速恒频风力发电系统在无需设置风速计的情况下,双馈电机实现最大风能跟踪的目的,提出了一种新的基于神经网络的无风速检测方案。通过利用高斯径向基神经网络预测为最大风能追踪提供了一个准确的风速数据,从而准确获取最大功率点下对应的电机转子转速,以减少系统的损耗和成本,提高系统的可靠性。本文针对3.6MW风力发电系统的数学模型,建立了基于定子磁链定向矢量控制的系统仿真模型。结合风速预估和有功功率、无功功率的解耦控制实现了最大风能跟踪。     

基于功率预测的变速变桨距风电系统的优化控制

为了增强风电场主动融入大电网的能力,基于风速和功率的超短期提前一步预测,以最大风能捕获和输出功率平滑为优化目标,以发电机转速和桨矩角为控制变量,为了有效地减少桨矩角系统和机械系统的压力,制定了最小化控制标准,建立了相应的多目标优化模型。运用遗传算法求解出模型的优化解,将该优化解作用于风力发电机组来优化系统的性能。通过对1.5 MW的变速恒频风力发电系统进行仿真研究表明,与传统的最大功率追踪控制相比较,所提出的控制策略提高了发电机输出功率,同时抑制了输出功率的低频波动。     

Experimental implementation of a novel scheduling algorithm for adaptive and modified P&O MPPT controller using fuzzy logic for WECS

This article proposes an adaptive and modified Perturb and Observe (P&O) maximum power point tracking (MPPT) algorithm, using fuzzy logic step size controller, for a wind energy conversion system (WECS) based on wound rotor synchronous generator. The modified P&O controller uses additional current information of the dc-link, to decrease power oscillation around MPP, and choose the correct direction of the perturbation, while wind speed increase condition, depending on the sign of dc-link current change. So, in this contribution, a modified drift-free P&O algorithm was chosen because it gives better results, but the duty cycle step size in the proposed MPPT controller has been varied adaptively, using a fuzzy logic inference system based on the variation of the rectifier output power and the previous change of the duty cycle to get fast convergence until the MPP is reached in increasing and decreasing wind speed conditions. Performances and robustness of the proposed speed sensorless MPPT controller are evaluated in an experiment implementation, using a WECS emulator and dSpace DS1104 controller board, where experimental results show that the proposed method guarantees fast convergence with better energy quality and high robustness against speed or load change conditions.