永磁电机直接驱动变速恒频风力发电控制技术

本文采用永磁同步电机，通过带有中间直流环节的IGBT转换器将电机发出的变频变幅交流电转换成可用的交流电，通过控制整流器电流来控制发电机转速从而控制风力机。     

双馈感应风力发电系统新型功率控制策略研究

在风力发电功率优化控制问题的研究中,针对双馈感应风力发电系统稳定性问题,推导出双馈感应发电机转子d-q轴电流分量与定子无功功率及转矩之间的数学表达式,提出以定子无功功率和转矩作为参考输入的控制方法,得出系统功率转换的控制策略,建立了风电系统转子侧变换器的矢量控制框图.采用Matlab/Simulink,搭建了1.5MW风力发电系统的仿真模型.运行仿真模型,得到了双馈感应发电机转子电流,双馈风力发电系统的有功功率、无功功率及三相输出电流等信号的波形曲线.仿真结果表明,改进控制策略提高了系统的鲁棒性和输出电能质量,证明了控制策略的有效性和可行性.     

异步电动机的非线性自适应控制

本文针对对磁场定向的ｄ－ｑ坐标系下的４阶包含机、电动力学的异步电动机的模型，运用非线性自适应的反馈线性化的控制方法，设计一个新近跟踪负载和转子电阻实际值的非线性辩识算法，一旦这两个未知常数被辩识，则可实现速度和磁链调节的解耦控制，仿真结果证明系统具有良好的稳、动态性能。     

模糊控制在离网风力发电最大风能捕获中的应用

研究了一种模糊PID实现的自调整变步长算法, 解决了爬山算法动态响应速度与稳态精度相矛盾的问题。分析了离网风力发电系统数学模型, 建立了不测转速的控制结构。在Simulink平台上对一个5kW离网风电系统进行了仿真分析。结果表明, 在平稳风速以及组合风速下, 该算法均能有效提高跟踪速度, 捕获更多功率。     

无传感器双馈异步风力发电机直接转矩控制

针对有传感器控制的若干缺点,提出一种新塑无传感器控制方法,其采用基于模型参考自适应模块的闭环算法辨识双馈异步风力发电机的转速和转子位置;利用仿真工具Matlab7.1/simulink和S-Function构造仿真模型,仿真结果表明,其具有很好的动态和稳态性能,转速和转子位置观测精度较高,通过控制发电机的转矩、调节发电机转子转速,稳定了发电机输出电能的频率,达到了双馈异步风力发电机平滑稳定的调速目的,适合于双馈异步风力发电系统的变速恒频运行.     

开关磁阻风力发电机系统的控制方案研究

主要研究单相８／８结构开关磁阻发电机用于中小型网式风力发电系统的控制方案,在概述开关磁阻风力发电系统的构成,开关磁阻发电机的结构及主电路,风轮机的功率特性的基础上,分析比较了风力发电系统的三种控制方案（风速跟踪控制,转速反馈控制,功率扰动控制）,并针对实用价值产大的转速反馈控制方案,研发出一套单片机控制系统,并给出了部分实验结果。     

双馈风力发电机无速度传感器控制研究

间接利用定子、转子电流间的比例关系,分析转子电流和转子位置观测之间的关系,提出了一种基于PQ 功率转子位置观测法的DFIG 矢量控制策略,这种控制策略克服了其他速度观测方式在同步速运行时观测不准的缺陷,具有较宽广的运行范围,能够取得与有速度传感器控制相似的稳态性能。最后构建了DFIG 仿真与实验平台,对所述无位置传感器控制策略进行了仿真与实验验证。仿真结果和试验结果证明了这个控制方法的正确性与有效性。     

不平衡电网电压下双馈风力发电系统强励控制

针对电网电压不平衡造成的双馈风力发电机(DFIG)定子有功和无功功率振荡、电磁转矩脉动、定、转子电流不平衡等问题,提出了一种双馈风力发电系统转子侧变换器强励控制方案。推导了不平衡电网电压下DFIG定子有功、无功功率的二次谐波分量在同步旋转坐标系中的表达式,并以此为依据设计了电压强励补偿环。分析了有功、无功功率,电磁转矩及定、转子电流二次谐波分量之间的关系,采用单一强励补偿控制器对不同控制目标进行切换强励控制。对1.5MWDFIG系统的控制特性研究验证了所提控制策略的可行性和优越性。     

异步感应电机转速自适应控制系统

为解决传统电机转速控制系统存在的噪声控制不理想、电流电压采样精度低、故障检测不准确等问题,设计了异步感应电机转速自适应控制系统。选用DSP-LF2407为系统硬件主控制芯片,通过对功率主电路和功率驱动电路进行优化,加强硬件部分的噪声控制;接入高精度采样电阻,对电压信号进行RC滤波,依据FAULT管脚电平在系统故障时会被拉低的特点,提高系统软件电流电压采集和故障检测的精度。通过对硬件和软件部分进行优化,实现异步感应电机转速自适应控制系统的设计。实验结果表明,该系统噪声控制效果好、电流电压采用精度高、故障检测精度高。     

分布式电源中变速恒频风力发电的模糊滑模控制

该文首先详细讨论了应用Booster-Buck型AC／DC整流器的变速恒频永磁风力发电机组的仿射非线性模型,由于变速恒频风力发电系统模型的非线性,且模型参数会跟随运行状态的改变而发生变化等问题,一般的线性控制方法误差较大,鲁棒性不强。这里应用模糊滑模控制方法,设计了风能最优跟踪控制器,仿真和实验表明该方法是有效的。     

双馈风力发电机组实时监控系统

为了对双馈风力发电机组的运行工况进行在线监测与控制,给出了一种发电机组工况实时监控系统的设计方案。监控系统以西门子工业触摸屏为主站,通过Modicon Modbus协议与现场DSP控制器实时通信,实现风力发电机组运行数据的实时采集、显示以及机组的运行控制与开、停机等操作。调试结果表明,监控系统结构简单、运行稳定,满足双馈风力发电系统的运行监控需要。     

双馈风电机组的自适应神经网络保性能虚拟同步机控制

近年来，可再生能源的电网渗透率逐年提升，电网对可再生能源参与一次、二次调频的需求也愈加紧迫，虚拟同步机技术（VSG）应运而生.VSG能够赋予新能源机组主动参与电网调频的能力，然而当VSG应用于双馈感应风力发电机（DFIG）时，存在动态过程中转子电流超出转子侧变流器（RSC）容量的风险.本文提出一种应用于DFIG的保性能虚拟同步控制器，通过使用误差映射函数将输出受限的系统转化为等价的不受限系统，并使用李亚普诺夫方法设计保性能控制器，保证转子电流在调频、故障穿越等强动态过程中不超过任意人为设定的限制；此外，利用神经网络自适应策略，对发电机组中的不确定动态特性进行补偿，从而获得理想的控制效果.最后，本文通过大量仿真验证了所提控制策略在调频能力、转子电流控制和应对参数偏差等方面的控制性能.     

基于负载观测的最大风能跟踪控制

研究风力发电机风能优化控制问题,由于风轮系统存在非线性,为了实现最大化捕获风能,设计了基于耗散系统理论框架的L2范数优化鲁棒速度控制器,有效克服系统参数变化带来的系统不确定性的影响;并为克服大惯量风轮转矩变化对风速跟踪的不良影响,设计了一个负载观测器,在线观测风轮转矩,对风轮转矩的动态变化进行补偿,实现了风速动态跟踪控制,提高了风能转换效率.以1.5MW直驱永磁风电机组作为研究对象,进行了仿真,结果表明,控制策略可以有效地实现最大风能跟踪控制,并且对于干扰具有较强的鲁棒性,为风力发电优化设计提供了依据.     

双馈风力发电机状态监测系统软件设计

采用双馈风力发电机状态监测系统可及时发现并跟踪风电机组主要部件的机械和电气故障,有效降低机组的运行维护成本,保证风电机组的安全稳定运行.软件采用模块化设计思想,主要功能包括管理、诊断、监测、查询、数据存储、数据备份等.通过对振动、电流、电压、温度等参量进行分析,该软件实现了诊断发电机定子和转子匝间短路、相间短路、相对地短路、轴承故障的功能.将该系统试用于某风电场1.5 MW双馈发电机组上,结果表明其可用于监测和诊断双馈风力发电机.     

Adaptive Nonlinear Control of Induction Motors Through AC/DC/AC Converters

The problem of controlling induction motors, together with associated AC/DC rectifiers and DC/AC inverters, is addressed. The control objectives are threefold: (i) the motor speed should track any reference signal despite mechanical parameter uncertainties and variations; (ii) the DC Link voltage must be tightly regulated; and (iii) the power factor correction (PFC) w.r.t. the power supply net must be performed in a satisfactory way. First, a nonlinear model of the whole controlled system is developed within the Park coordinates. Then, a multi‐loop nonlinear adaptive controller is synthesized using the backstepping design technique. A formal analysis based on Lyapunov stability and average theory is carried out to exhibit the control system performances. In addition to closed‐loop global asymptotic stability, it is proven that all control objectives (motor speed tracking, rotor flux regulation, DC link voltage regulation and unitary power factor) are asymptotically achieved, up to small but unavoidable harmonic errors (ripples).     

基于CAN总线的兆瓦级直驱风电机组控制系统

针对兆瓦级直驱风力发电系统在控制系统中需要变流器并联的情况,设计了一种基于CAN总线的兆瓦级直驱式风力发电系统,实现了控制系统中并联变流器的实时通信和同步控制.同时给出了一种基于TJA1040的CAN总线接口设计流程,详细说明了机侧和网侧变流器的通信协议及软件实现方法.在直流机模拟风机的实验平台中得到验证和应用.     

具有不确定负载的交流电机自适应后推控制方法

将后推控制方法应用于非线性感应电动机的控制系统中,并把负载作为不确定在数,引入自适应的机制。通过状态观测,感应电动机的速度和转子磁链得到良好的跟踪,改善了系统的性能。仿真结果证明了该方法的有效性。     

基于灰色预测PID的风光互补发电机控制研究

为了能够提高风光互补发电机控制的效果,深入地研究了灰色预测PID在风光互补发电机控制中的应用.构造了风光互补发电机的数学模型;剖析了灰色预测的基本原理.针对风光互补发电机控制的实际情况,将灰色预测PID技术引入到风光互补发电机的控制中,提出了风光互补发电机灰色预测PID控制系统,并且提出了相应的算法流程;分别利用灰色预测PID控制技术、模糊PID控制技术和传统PID控制技术对风光互补发电机进行控制仿真研究,仿真结果表明灰色预测PID技术可以获得较好的控制效果.     

电流型逆变器变频调速系统的模型参考自适应控制

本文提出电流型逆变器变频调速系统的模型参考自适应控制方案.文中分析了系统和参考模型的结构,确定了适应机构的参数.实验表明,系统采用模型参考自适应后,提高了系统的动态与静态性能,增大了稳定运行的变频范围和电机的负载能力.     

Model-Reference Fuzzy Adaptive Control as a Framework for Nonlinear System Control

The paper presents a general methodology of adaptive control based on fuzzy model to deal with unknown plants. The problem of parameter estimation is solved using a direct approach, i.e. the controller parameters are adapted without explicitly estimating plant parameters. Thus, very simple adaptive and control laws are obtained using Lyapunov stability criterion. The generality of the approach is substantiated by Stone-Weierstrass theorem, which indicates that any continuous function can be approximated by fuzzy basis function expansion. In the sense of adaptive control, this implies the adaptive law with fuzzified adaptive control parameters. The proposed control algorithm may be viewed as an extension of classical adaptive control for linear plants, but compared to the latter it provides higher adaptation ability and consequently better performance if the plant is nonlinear. The global stability of the control system is assured and the tracking error converges to the residual set that depends on fuzzification properties. The main advantage of the approach is simplicity that suits control engineers since wide range of industrial processes can be controlled by the proposed method. In the paper, the control of heat exchanger is performed.