直驱永磁同步风力发电系统控制技术综述

本文对风力机的建模及其特性模拟的方法进行了分析,结合直驱永磁同步风力发电系统的拓扑结构,重点分析和比较了机组的最优功率输出控制技术以及变换器的控制策略,并阐述了机组在低电压穿越时的控制方案,最后根据风电场接入电网后对电网的影响,探讨了几种提高电能质量和电网稳定性的措施。     

浅述永磁直驱风电机组变流器的控制策略

本文主要研究直驱永磁同步风电变流器系统的控制策略,对PWM变流器的数学模型和对变流器能量传输进行分析。网侧变流器采用电网电压定向矢量控制策略,机侧变流器采用转子磁场定向id=0矢量控制策略,为研究直驱型永磁风力发电系统的核心技术建立起良好的理论基础。     

直驱风力发电永磁同步电机矢量控制

本文以永磁直驱风力发电矢量控制系统为研究对象。在详细推导永磁发电机数学模型基础上,采用电流矢量解耦独立控制永磁发电机输出电流的有功和无功分量,实现无静差控制。同时通过最佳叶尖速比法最大风能跟踪方法,获得最大风能利用系数,实现系统的最大效率运行。仿真结果表明所采用控制策略的有效性。     

直驱型风力发电系统概述

直接驱动型风力发电系统由于其更高的机械效率与可靠性,目前得到了越来越多的关注,发展非常快,市场份额不断增长。本文以直驱型风电系统为对象,对直驱风力发电机、变流器以及国内外的直驱风电产品现状进行了概要总结。直驱风力发电机结合全功率变流器具有非常好的应用前景,在性能、可靠性与低电压穿越能力等方面具有一定的优势。     

双馈风电机组低电压穿越问题研究

本文介绍了储能Crowbar和电网电压跌落时的无功需求,在此基础上本文提出了一种新的网侧变流器故障时无功控制策略,仿真验证了控制策略的有效性。接着提出了双馈电机风力发电系统低电压穿越的控制逻辑,在双馈电机风力发电系统仿真平台上运用Matlab/simulink,采用储能Crowbar和故障时无功控制策略以及叶尖速比控制等策略实现了双馈电机风力发电系统的低电压穿越。     

基于双SVPWM的直驱永磁风力发电系统运行控制

针对直驱永磁风力发电系统中发电效率低和变流器输出电流谐波大的问题,研究风力机和直驱永磁同步发电机(D-PMSG)的数学模型,提出一种双空间矢量脉宽调制(SVPWM)式机侧与网侧变流器并网控制策略。为了实现最大风能捕获,机侧变流器采用转速外环与具有前馈解耦的双电流内环闭环控制策略。为了保证直流电压恒定性与输出电流快速响应性,网侧变流器采用电压外环与具有前馈解耦的双电流内环闭环控制策略,实现功率解耦控制和单位功率因素控制。此外,为了减小变流器输出电流的谐波,机侧与网侧均采用SVPWM调制技术。最后,在Matlab/Simulink环境下进行系统并网控制仿真和电流谐波的快速傅里叶变换(FFT)分析。仿真结果表明,文中所提的控制策略满足风力发电系统的并网控制要求,且系统的动态响应好、电流谐波含量少。     

永磁直驱风力发电系统内模解耦控制研究

针对永磁直驱风力发电系统中传统解耦策略易受系统参数变化的影响、对负载变化的适应能力差和抗干扰能力弱等缺点,本文将内模解耦控制引入双三电平永磁直驱风力发电系统网侧和机侧控制系统,并对机侧内模控制器的设计进行了详细的介绍。仿真实验结果表明电流内环采用内模解耦控制后,可有效抑制干扰及模型失配对输出的影响,克服传统的PI控制不能动态解耦以及对电机参数敏感的问题,并增强对给定信号的跟踪能力。     

兆瓦级直驱式永磁同步风力发电控制系统研究

永磁直驱风力发电系统与双馈交流励磁风力发电系统相比较,具有结构简单、发电效率及运行可靠性高等优点。采用＂不控整流＋升压斩波＋PWM逆变＂的变流技术,推导了发电机转速变化和DC/DC环节上功率开关器件占空比变化之间的关系,研究了利用占空比调节来进行最大功率点跟踪的新方法。该系统可实现最大风能跟踪控制以及变速恒频发电运行,并对系统进行了仿真和实验,实验结果证明了系统的可行性和正确性。     

风力发电机、变流器及其低电压穿越概述

风力发电技术发展很快,单机容量不断增大,风电在电网中所占的比重也越来越大。讨论了几种典型的风力发电系统,包括失速型风电系统、双馈和直驱型变速恒频风电系统,并在此基础上,根据齿轮箱结构和发电机不同,讨论了其他类型的风电系统,分析了各自的优缺点。说明了常用的风电变流器拓扑,多电平变流器将得到更多的应用;为适应新的电阚规则对并网风电低电压穿趣与无功支持功能的要求,风电机组必须采取应对措施,对相关技术进行了分析和讨论。从风电系统发电机、变流器和低电压穿越能力等方面进行了论述,并介绍了不同风电公司的相关产品与技术。     

基于双PWM控制永磁直驱风电变流器的研究

对永磁直驱风电机组双PWM控制型并网变流器的原理、拓扑结构、控制策略进行了研究,搭建试验平台并进行了相应的试验,达到了预定的效果。     

基于PSCAD的双馈风力发电机组低电压穿越的研究

针对双馈风力发电机组低电压穿越问题,研究了电网电压严重跌落情况下转子Crowbar电路、转子Crowbar和直流侧卸荷电路组成的组合保护电路的控制策略。基于PSCAD建立了双馈风力发电机组低电压穿越的仿真模型,验证了组合保护电路控制策略能够很好地抑制转子侧电流和直流侧电压的上升,实现低电压穿越。     

基于变增益的风力机变桨距控制研究

针对大型变速变桨风力发电机组在额定风速以上如何降低发电机转速波动的控制技术进行研究发现,在高风速下,风力机的桨距角变化对于风速而言是非线性的。本文提出通过合理改变控制器的增益值使得控制器参数的变化能够跟随桨距角,从而稳定风力机的运行。基于Matlab进行的仿真研究表明,相对于传统的PI控制策略,该控制策略能够更有效的抑制转速波动。     

兆瓦级风力发电机组变桨距控制系统研究

分析和建立了兆瓦级风力发电机组各个部分机理模型以及有效风速的模型,针对变桨距风力发电机组在低风速最大风能捕获和高风速额定功率保持的控制目标,建立数学模型。并应用MATLAB对PID控制器下的系统模型进行仿真,结果表明模型的可行性。     

风力机功率控制器的研究

MPPT（Maxmin Power Point Tracking）控制方法在风力机功率控制器中处于核心地位,其控制策略的优劣影响整个系统的输出特性。本文构建了风力发电系统仿真模型,深入研究了风机输出特性,在此基础上对以往MPPT控制方法的改进提出自适应变步长控制策略,使其能够应用于小型风力发电系统中。     

电气和控制设备在风电机组的检修分析

最近几年,风电装机的容量正在快速增长过程中,为人类提供了大量的绿色能源,有助于电气事业的发展。本文在对电气系统故障检查工作思路进行有效归纳总结的基础上,明确了控制系统以及电气系统设备的主要功能,从而探究有效的设备检修方法,为风电装机组件检修提供支持。     

基于电压定向的光伏LVRT控制策略

为提高光伏发电系统的低电压穿越(LVRT)能力,提出了一种单级三相系统下的LVRT控制策略。该控制策略运用电压前馈并引入PI调节器,实现电流内环的解耦控制。在LVRT期间采用卸荷电路来稳定直流侧电压,并根据电网电压的跌落深度发出相应的无功功率,支撑电压的恢复。在Matlab/SIMULINK中建立了仿真模型,仿真表明该控制策略具有可行性。     

基于奇异扰动的永磁风力发电机组双时标控制

针对永磁风力发电机组电气时间常数与机械时间常数不同时间量级的特点,利用奇异扰动理论将永磁风力发电机组的高阶模型解耦成两个时标下的子系统,实现了对变量的解耦和模型的简化。而后,分别采用基于Lyapunov函数的设计方法和哈密顿能量方法对两个子系统进行控制,再通过组合获得整体控制律,实现了对整个永磁风力发电机组的控制。进一步通过理论证明验证了组合控制律的可行性。最后,仿真结果表明本文提出的控制策略具有较好的准确性和快速性。     

Wind turbine speed control of a contactless piezoelectric wind energy harvester

ABSTRACT

Wind turbine control is an important task to make the electricity generation secure in terms of energy demand and machine safety. It also yields to control the desired power level and optimized energy because of the assignment of turbine speed. The contactless piezoelectric wind energy harvester (CPWEH) used in this study has three piezoelectric layers located around the shaft with 120 degrees apart and they are buckled by the magnetic force without any physical contact. The superiority of this device is to generate energy for low wind speeds such as 1.5 m/s. However, for high speeds, high total harmonic distortions (THDs) govern the waveforms, thus controlling the turbine speed becomes necessary for optimizing the output power. Encouraged by this, a small low inertia dc generator is coupled with the wind turbine, and the generator terminals are connected to a resistor through a power switch to generate a braking torque that opposes to wind speed direction. By controlling the switch properly, turbine speed is ensured to remain within a certain band, which accordingly prevents the turbine from rotating very fast at damaging wind speeds. Several experiments are performed on the developed CPWEH with/without the presented control scheme which prove the existence of promising performance of our proposal.     

关于风电机组振动监测与故障诊断探究

在社会经济不断发展的情况下,国内愈加地重视绿色能源,在各种绿色能源中,最为重要的清洁能源之一就是风能。风力发电机组的使用,使得风能能够向着电能方向转换,从而实现对此种绿色能源的广泛应用。为确保风电机组能够正常、平稳地运行,需要采用科学的风电机组振动监测系统,对机组状态进行及时的监控,实现对各种故障的有效诊断。本项目主要对风电机组振动监测及故障诊断的相关内容进行分析,从而促进对风能的有效利用。     

汽轮机调速系统的非线性自适应控制

汽轮机汽门开度控制不仅对电力系统暂态稳定性的改善有着重要的作用,并且对抑制电力系统低频振荡和改善动态品质也有着极其重要的作用,汽轮机调速器的控制器设计通常是基于具有准确参数的理想汽轮机模型。考虑了汽轮发电机固有的非线性以及汽轮机参数的不确定性,基于微分几何学理论和自适应控制方法推导了汽轮机调速的非线性自适应控制律。仿真结果表明了通过该方法设计控制器的有效性和优越性。