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随着海上风电的大规模发展,以及电网互联范围的不断扩大,时滞主要产生在风电场广域测量系统的信号测量和传输中,从而导致风电机组系统性能下降甚至不稳定,严重影响了风电场的正常运行.因此,该文基于Hamilton能量理论,研究了双馈风电机群的分布式时滞控制问题.首先,该文对双馈风电系统进行Hamilton实现,得到风电机组PCH–D模型;然后,针对单机系统PCH–D模型,引入Casimir函数设计控制律,使得风电系统在输入时滞下能够稳定运行;进而,将风电机组网络化,设计分布式时滞控制策略,使得整个风电机群在30~300 ms的时滞范围内整体保持稳定.最后,通过仿真验证了所提控制策略能有效地解决系统的输入时滞问题,同时减小了时滞引起的系统误差,提高了风电机群的稳定性和控制精度. 相似文献
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尾缘襟翼风力机控制技术在大型风力机领域具有巨大的应用潜力.本文首先基于修正的叶素动量方法建立了具有可变尾缘襟翼的风力机气动模型.针对襟翼风力机的非线性模型,采用反步法设计了非线性控制器,保证系统的控制量和状态变量全局有界,并且风机的输出功率可以收敛到额定功率的一个小邻域内.此外,控制器设计过程中没有将实时风速信息纳入反馈系统,因而降低了工程实施的难度.最后针对12 m/s~15 m/s的阶跃风、基于四分量模型模拟的风载扰动、执行机构受到外部扰动以及总转动惯量具有10%不确定性的工况进行了仿真,仿真结果表明所设计的控制器能有效地稳定风力发电系统的输出功率,控制系统具有较强的鲁棒性. 相似文献
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在空气动力学原理基础上建立了变浆距风力发电机组非线性数学模型,以此为基础采用基于动态逆的非线性内模控制方法设计了风力发电机组在额定风速以上工作时的桨距角鲁棒控制律,以使输出功率维持在额定值附近。设计是针对风力机的非线性数学模型进行的,克服了基于局域近似线性化模型设计方法的缺点,适应工况点大范围变动的情形,而且对系统参数摄动具有良好的鲁棒性,求解过程相对比较简单。以一台额定功率为300kW的实际风力发电机组为实例进行了对比仿真,结果表明了该方法能够满足控制要求,具有较好的动、静态特性和鲁棒性。 相似文献
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Power production from wind energy has been increasing over the past decades, with more areas being used as wind farms and larger wind turbines (WTs) being built. With this development, awareness of the impact of wind energy on the environment and on human health has also raised. There has been a large interest in developing fast turnaround WT blade design frameworks, capable of predicting both aerodynamic and aeroacoustic performance to handle ever stricter noise criteria constraints dictated by site or local authorities. In this work, a blade element momentum theory model is used to predict the aerodynamic performance of a wind turbine, coupled to an empirical aeroacoustic noise model and boundary layer corrections. The aeroacoustic prediction code developed was validated against measurement data of the AOC 15/50 WT and included in an optimization framework using a genetic algorithm. The blade shape was parametrized using NURBS curves for the cross sectional airfoil shapes and Bézier curves for the twist and chord distributions, totaling up to 62 design variables. Two multi-objective optimization cases, both single- and multi-operating point, were performed. Optimal solutions selected from the Pareto fronts are discussed in detail. These solutions ranged from an increase in annual energy production of 15 % to a reduction in noise levels of 9.8 %. It was demonstrated that substantial noise reduction could be obtained at an expense of a minor aerodynamic penalty. 相似文献
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The paper focuses on variable-rotor-speed/variable-blade-pitch wind turbines operating in the region of high wind speeds, where blade pitch and generator torque controllers are aimed at limiting the turbine's energy capture to the rated power value. Coupled design is described of an observer-based blade-pitch control input and a generator torque controller, both of which not requiring the availability of wind speed measurements. Closed loop convergence of the overall control system is proved. The proposed control solution has been validated on a 5-MW three-blade wind turbine using the National Renewable Energy Laboratory (NREL) wind turbine simulator FAST (Fatigue, Aerodynamics, Structures, and Turbulence) code. 相似文献
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在额定风速以上时,为保证风电机组的安全稳定运行,需要降低风力机捕获风能,使风力机的转速及功率维持在额定值,基于微分几何反馈线性化方法,提出变桨距风力发电机组恒功率控制策略.建立了风力机的仿射非线性模型,采用微分几何反馈线性化变换实现全局精确线性化;根据新的线性化模型,以风力机转速为输出反馈变量,叶片桨距角为输入控制变量,设计桨距角控制器;在风速高于额定值时调节风力机维持在额定转速,从而实现额定风速以上的恒功率控制.仿真结果表明,所提控制策略能较好地解决变桨距风力发电机组额定风速以上的恒功率控制问题,控制方法具有较好的适应性和鲁棒性. 相似文献
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This paper presents a new nonlinear polynomial controller for wind turbines that assures stability and maximizes the energy produced while imposing a bound in the generated power derivative in normal operation (guarantees a smooth operation against wind turbulence). The proposed controller structure also allows eventually producing a transient power increase to provide grid support, in response to a demand from a frequency controller. The controller design uses new optimization over polynomials techniques, leading to a tractable semidefinite programming problem. The ability of the wind turbine to increase its power under partial load operation has been analysed. The aforementioned optimization techniques have allowed quantifying the maximum transient overproduction that can be demanded to the wind turbine without violating minimum speed constraints (that could lead to unstable behaviour), as well as the total generated energy loss. The ability to evaluate this shortfall has permitted the development of an optimization procedure in which wind farm overproduction requirements are divided into individual turbines, assuring that the total energy loss in the wind farm is minimum, while complying with the maximum demanded power constraints. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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Juvenal Villanueva Luis Alvarez-Icaza Israel Alejandro Arriaga-Trejo Jorge Simón Jorge Flores 《International journal of control》2016,89(10):2139-2153
In this paper, a new mechanical torque model of a wind system is presented, which is used to design an adaptive observer, whose goal is to estimate the wind speed and the mechanical torque in a wind turbine. This adaptive observer allows to obtain, in real time, the turbine maximum power point with wind turbine power control purposes without requiring the precise knowledge of the performance coefficient curve or look-up tables, that are currently used in most control schemes. The new model is compared with a heuristic model and validated with an experimental system. 相似文献
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超导磁储能(SMES)系统具有功率密度高和功率指令响应快等特点,在平滑风力发电功率波动、提高电力系统稳定性等方面具有广阔的应用前景。针对当前SMES控制存在超调量大、控制精度不高等缺陷,将无差拍控制引入SMES的控制中。首先建立了SMES数学模型并介绍了无差拍控制的一般设计方法,然后根据SMES数学模型设计了SMES的无差拍控制策略,最后在MATLAB/SIMULINK中对所提控制策略进行了仿真。仿真结果表明,所提的控制方法具有跟踪无过冲、控制精度高和SMES变流器网侧电流谐波含量小等特点;将其应用于平滑双馈风机有功功率输出,有效平滑了双馈风机的功率波动,提高了双馈风机的并网能力。证明了该控制策略的有效性和优越性。 相似文献
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液压型风力发电机组在额定风速以下时为获得最多电能,需随风速变化追踪最佳功率点.建立并网液压型风力发电机组仿射非线性数学模型,基于反馈线性化方法,分别以风力机转速和液压系统传输功率为输出,以变量马达摆角为控制输入,线性化系统,设计最佳转速与最佳功率追踪控制器,实现机组在额定风速以下随风速变化输出最佳功率.仿真结果表明,以液压系统传输功率为控制输出的功率追踪过程动静态特性较好.理论分析表明,控制器中高压腔压力变化率是否可以规划,是影响功率追踪过程稳定性的关键因素. 相似文献
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大弯度低速翼型的外形图可采用多种设计方法进行设计,随着计算机科学的发展,采用计算机辅助设计的方法来设计大弯度低速翼型的外形图显得最为快捷,本文讨论风力机大弯度低速翼型外形图的计算机辅助设计的原理和步骤。 相似文献
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风电机组并入电网时,难免会导致电网运行的一些故障,其中的两种可能故障情形就是无功功率控制和频率调节。本文根据《大型风电场并网设计技术规范》中关于风电机组无功功率控制和频率调节的规定,利用Matlab/simulink来模拟风电机组并网时可能遇到的故障电压,分别模拟了风电机组满足功率因数在一定范围内动态可调和频率发生变化时的情形。仿真结果表明本文所设计的仿真系统能达到系统要求。 相似文献
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Maria Letizia Corradini Gianluca Ippoliti Giuseppe Orlando 《Asian journal of control》2023,25(5):3384-3394
In this paper, the control of a variable-speed variable-pitch wind turbine in the whole wind speed range is addressed, without any feedback measurement of wind speed. In addition to an aerodynamic torque observer able to ensure the tracking of the maximum delivered power in the partial-load region, a novel wind speed observer is proposed for power regulation in the full-load region, along with a sliding surface ensuring finite-time set-point stabilization of the speed tracking error. The proposed control solution has been validated on the National Renewable Energy Laboratory 5-MW three-blade wind turbine model using the recognized high-fidelity simulation tool FAST. 相似文献
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使用具有指数相关性的色噪声近似外界环境干扰,研究色噪声激励下驰振能量采集器(GEH)的稳态响应.首先,介绍了系统的理论机电耦合运动方程,并对其进行无量纲化处理.其次,通过广义谐波变换对方程进行等效解耦,然后使用能量包线随机平均法得到系统稳态响应的解析解.最后,使用四阶龙格库塔算法进行数值模拟,在验证解析解有效性的同时分析了风速、色噪声参数对系统稳态响应的影响.研究结果表明,较大的噪声强度有利于提升系统的能量采集性能,且在风速较低时效果更明显;噪声相关时间对系统稳态响应的影响与噪声强度相反.当系统的振动模式由风激励主导时,系统的响应表现为带有附加噪声的周期性振动;随着风速增加,增强的风激励削弱了色噪声激励对系统稳态响应的影响.此外,本文还研究了系统结构参数和电气参数对平均输出功率的影响,研究结果为优化系统设计提供了有效的理论指导. 相似文献
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使用具有指数相关性的色噪声近似外界环境干扰,研究色噪声激励下驰振能量采集器(GEH)的稳态响应.首先,介绍了系统的理论机电耦合运动方程,并对其进行无量纲化处理.其次,通过广义谐波变换对方程进行等效解耦,然后使用能量包线随机平均法得到系统稳态响应的解析解.最后,使用四阶龙格库塔算法进行数值模拟,在验证解析解有效性的同时分析了风速、色噪声参数对系统稳态响应的影响.研究结果表明,较大的噪声强度有利于提升系统的能量采集性能,且在风速较低时效果更明显;噪声相关时间对系统稳态响应的影响与噪声强度相反.当系统的振动模式由风激励主导时,系统的响应表现为带有附加噪声的周期性振动;随着风速增加,增强的风激励削弱了色噪声激励对系统稳态响应的影响.此外,本文还研究了系统结构参数和电气参数对平均输出功率的影响,研究结果为优化系统设计提供了有效的理论指导. 相似文献
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基于风力机的发电效率因环境风速变化而改变,本文选用LabVIEW为仿真平台建立风力机最大功率点的追踪系统。首先根据风力机的风能捕获输出功率公式,在LabVIEW平台上搭建了风力机系统模块、风力机控制模块、风轮转速调节模块、风速变化判断模块等。为了弥补传统扰动法存在的追踪精度等问题,利用变步长的扰动观测法对输出功率进行最大功率点追踪,使风力机的输出功率保持在最大输出功率。实验结果表明该系统在不同的仿真风速环境下,能有效的追踪风力机最大输出功率点。 相似文献
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随着风电发展逐渐从量的扩张过渡为质的提高阶段,风机精细化控制日益受到重视,而风机动态的合理建模是其重要基础.本文研究了风机主导机械动态建模并建立其完整的状态空间表征.首先,分析了风机子系统特性,针对气动特性建立气动转矩的分段仿射模型,用于表征气动系统的静态特性.然后,系统地制定了智能灰箱参数辨识步骤,对于多入多出的传动系统设立加权优化目标进行辨识,以获取其蕴含物理意义的状态空间模型,与气动模型合并得到联合状态空间模型.最后,依托FAST的5 MW风机模型进行仿真,验证了建模策略的有效性,仿真结果展现了构建的联合模型对实际动态特性较好的拟合效果. 相似文献