开关磁阻风力发电系统最大功率追踪策略研究

以获得最大风能为目的,将开关磁阻发电机应用于风力发电系统的最大功率追踪策略研究中.设计了一个6相12/10开关磁阻电机的风力发电机系统模型,该模型在开关磁阻电机与整流器中间加入了恒阻抗控制电路.详细阐述了该风力发电系统如何实现最大功率追踪算法.恒阻抗控制电路使最大功率算法更简便.该算法具有不再需要测风速的优点.通过实验证明,该系统能实现风能的最大利用.     

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。     

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。     

双馈型风力发电系统MPPT控制方法研究

为了最大限度地利用风能,针对双馈变速恒频风力发电系统,分析了风力机特性及最大风能捕获原理。在基于电网电压定向的矢量控制的基础上,提出了一种新的无需检测风即可实现最大功率点跟踪(MPPT)的控制方法。该控制方法以发电系统输出功率最大为目标,能够实时追踪最大功率点(MPP)且不依赖风力机最佳功率特性曲线,实现了发电机输出有功和无功功率的解耦控制,并构建了风力发电模拟平台进行实验验证,结果证明了该控制方法的正确性与有效性。     

基于风速预测的风力发电系统最大风能捕获研究

风力发电系统的传输时延和风力机的响应时延,严重影响了风力发电系统对风能的实时捕获。为实现最大风能跟踪的目的,提出了一种新的基于短期风速预测提前给定控制信号的方案。通过利用最小二乘支持向量机预测方法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的控制信号,     

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.     

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.     

大功率变速恒频双馈风力发电变流控制技术

介绍了变速恒频双馈风力发电的基本原理与控制设计,建立包括风力机、双脉宽调制(PWM)功率变换器、双馈发电机在内的风力发电系统.着重以转子侧变换器为研究对象,分析了其实现最大风能追踪,有功功率、无功功率解耦的过程.基于该过程推导数学关系式,建立功率外环、转子电流内环控制的定子磁链定向控制模型,并通过1.5 MW双馈风力发电仿真模型验证了该矢量控制方法在双馈风力发电系统的适用性.     

双馈风力发电系统MPPT控制

最大风能跟踪是风力发电系统重要的控制目标。在一定转速下存在一个最佳转速使风机捕获最大风能。将最佳叶尖速比和功率反馈法相结合,提出基于最佳功率—转速曲线的双馈风力发电系统MPPT控制策略,采用一种简单有效的方法获取定子给定最佳功率—转速曲线。然后采用功率闭环实现风机的MPPT控制。该方案避免了复杂的给定功率计算且结构简单易于实现。仿真和实验结果表明:系统具有良好的最大风能跟踪性能和稳定性,验证了方案的可行性和正确性。     

混合励磁风力发电系统灵活功率控制

针对混合励磁同步发电机和风力发电系统的特点,提出一种新的混合励磁风力发电系统控制策略,实现风力发电系统最大功率跟踪和灵活的有功功率和无功功率控制。通过控制混合励磁同步发电机的励磁电流来控制电机的转速,使电机运行在最佳转速,实现风力发电系统的最大功率点跟踪。而三相并网逆变器采用静止两相坐标系下的灵活功率控制,实现有功功率和无功功率的解耦控制和灵活可调。仿真和实验结果表明:该控制策略使系统具有良好的静、动态性能,能实现风能的最大跟踪。     

电网故障下交流励磁双馈风力发电机变流器建模与控制

双脉宽调制(PWM)电压型变换器作为交流励磁双馈风力发电机的励磁电源,在风力发电系统得到广泛应用.电网故障时,要求网侧变换器直流链电压波动较小和转子侧变换器能有效控制转子电流,来实现发电机的不间断运行.以双PWM变换器的数学模型为依据,在电网故障时,将网侧变换器以转子侧变换器瞬时输入电流波动为附加前馈量的双环电压控制策略,转子侧变换器考虑定子磁链暂态的定子磁链定向控制策略.仿真结果表明了所提出的联合控制方案在电网故障发生和切除时能稳定控制直流链电压和转子电流,提高了DFIG风力发电系统电网故障下的不间断运行能力.     

风力发电中Buck-Boost变换器参数设计的动力学建模方法

以DC-DC Buck-Boost开关变换器在变速恒频风力发电中的实际应用为研究背景,给出了对Buck-Boost变换器进行动力学建模与应用经典电路分析相结合的变换器母线电容参数设计方法.首先基于Buck-Boost变换器拓扑结构建立精确的数学模型,再根据此模型参数摄动的动力学仿真来判断应用经典电路分析法所获得的变换器参数的可行性,进而给出合理的参数取值.仿真与实验结果验证了所提出的Buck-Boost变换器参数设计方法的正确性.     

带储能的双馈风力发电系统控制策略

提出了一种将储能装置接入传统双馈风力发电系统背靠背变换器直流侧的新型双馈风力发电系统,通过对已有的背靠背变换器实施功率控制策略,可以有效地抑制风速随机化引起的风力发电系统并网点输出功率的波动。在分析系统构成及功能的基础上,提出了背靠背变换器相应的功率控制策略,并根据所建立的新型双馈风力发电系统的控制模型,在EMTDC/PSCAD仿真环境以及3kW双馈风力发电系统实验平台下进行了详细的研究和分析。研究结果表明,在风速波动的情况下该系统能够按照优化控制策略得到平滑的功率输出,实现风速的去随机化过程。     

双馈风力发电系统双PWM变换器控制技术

结合双馈感应发电机(DFIG)的数学模型,分别根据网侧变换器和转子侧变换器的控制目标对其单独进行SVPWM双闭环控制。提出控制系统中二阶PI调节器的参数优化设计方法,从而加快控制系统的响应速度,实现最大风能追踪,使DFIG能够在次同步、同步和超同步状态下进行快速、平稳过渡。最后根据优化设计后的参数对整个系统进行仿真研究,证明了该控制系统的快速性和可靠性。     

电网故障下双馈感应式风力发电系统的无功功率控制策略

双馈感应式风力发电机已逐步成为风力发电的主流机型,通常情况下双馈感应式发电机组采用单位功率因数运行的无功功率控制策略。电网发生故障后会导致发电机端电压下降,此时传统的单位功率因数运行方式可能无法保持系统稳定运行,需要风力发电场向系统提供无功功率以帮助系统恢复稳定运行。文中以一座由双馈感应式风力发电机组成的9 MW风电场为例,在电网电压下降为正常水平15%的情况下,分别对保持单位功率因数运行和利用网侧变换器进行无 功补偿的控制策略进行了仿真分析,仿真结果表明,故障清除后通过双馈感应式风力发电机的网侧变换器对电网进行无功支撑可以明显增强系统恢复稳定运行的能力。     

兆瓦级变速恒频风力发电机组控制系统

基于定子磁链定向的双馈电机控制理论，采用双PWM变换器结构，完成了兆瓦级变速恒频双馈风力发电机组的控制系统。其网侧变换器采用电压电流双闭环控制策略，转子侧变换器并网前采用转子电流开环控制策略，并网后采用有功、无功电流闭环解耦控制策略。该系统完成了亚同步、超同步运行时的系统满载实验以及模拟风速变化情况时系统有功、无功功率解耦控制的实验。实验结果验证了控制系统的可行性。     

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。     

并网风电场改善系统阻尼的仿真

提出一种基于双馈变速风电机组的系统稳定控制技术,将双馈电机转差信号引入转子侧变频器控制模型。在系统发生功率振荡时,通过改变转子励磁电压的相角调节双馈变速风电机组输出与振荡相关的阻尼功率,达到使风电场能够改善系统阻尼的目的。在电力系统分析软件DIgSILENT/PowerFactory中建立风电场和实际电力系统等效模型,对双馈变速风电机组采用电力系统稳定器(PSS)前后的系统进行特征值分析和系统故障时域仿真。2种分析结果表明,引入PSS控制环节的基于双馈变速风电机组的并网风电场能够改善系统阻尼,对系统功率振荡具有很好的阻尼和抑制作用,加强了系统动态稳定性。     

永磁直驱风电系统中最大功率点跟踪控制优化的仿真研究

分析了风力机特性、永磁直驱电机模型、变换器控制策略及各种功率跟踪控制算法优缺点,并提出一种基于爬山搜索法的最大功率点跟踪(MPPT)控制方法的优化。在MATLAB/Simulink环境下搭建了永磁直驱风力发电系统模型,仿真分析了控制方法对最大功率点的跟踪效果,结果表明当风机起动及风速变化时MPPT控制方法能够使系统快速稳定在新的工作点,捕获得最大功率。由此验证了改进优化后的控制方法及所搭建模型的准确性与有效性。     

两开关伪连续导电模式Buck-Boost功率因数校正变换器

提出两开关伪连续导电模式(pseudo continuous conduction mode,PCCM)Buck-Boost功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器及其控制策略。利用两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器电感惯性模态所提供的一个额外控制自由度,可实现单位功率因数控制,并明显改善传统单开关Buck-Boost PFC变换器、两开关连续导电模式(continuous conduction mode,CCM)Buck-Boost PFC变换器和两开关不连续导电模式(discontinuous conduction mode,DCM)Buck-Boost PFC变换器的性能。与两开关DCMBuck-Boost PFC变换器相比,两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器减小了电感电流纹波。仿真与实验结果表明,两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器的负载动态响应速度明显快于传统的两开关CCM和DCM Buck-Boost PFC变换器。