基于Lyapunov函数的直驱式风力发电机的无速度传感器直接功率控制

针对直驱式风力发电机无速度传感器中滑模辨识的感应电势产生高频脉动的缺点,采用近似滑模控制对电机的正弦波感应电势进行辨识,并采用直接功率控制模型进行功率控制。由于直接功率控制模型中只存在角频率,降低了相位跟踪过程中控制器的设计难度,提高了系统转速的响应速度。采用Lyapunov函数对角速度进行辨识,保证了系统稳定,取消了数字锁相环,实现更加简单。仿真结果表明,所提控制模型及方法能准确控制电机功率,提高了电机响应速度。     

双馈风力发电机的无速度传感器控制

变速恒频风电系统中,速度传感器的使用降低了双馈发电系统的可靠性。提出一种基于自适应降阶观测器的速度辨识方案。采用李亚普诺夫稳定性理论,经过严格推导得出了速度辨识自适应律,对双馈电机转速进行在线辨识;利用极点配置得到观测器的增益。以自适应降阶观测器和矢量控制方案设计了无速度传感器双馈风力发电机矢量控制系统。仿真结果表明自适应降阶观测器具有良好的动、静态性能;能够准确获取双馈电机转速与角度信息,响应速度快。     

基于扰动观测器的永磁同步风力发电机无速度传感器控制

转子角度的准确估计是实现永磁同步风力发电机无速度传感器高性能矢量控制的重要前提。在基于扰动观测器的永磁同步风力发电机无速度传感器控制中,传统的角度补偿方法易受转速估计误差影响,进而降低转子角度的估计精度。针对这一问题,提出了一种新的转子角度补偿策略。该策略通过构建一个截止频率与观测器相同的低通滤波器,使其产生的角度误差和观测器的角度误差相等,来实现对估计转子角度更为精确的补偿。此外,估计转速和磁链影响反电动势准确度,进而影响传统无差拍控制效果。因此,对观测出的反电动势进行了幅值和角度补偿,消除了无差拍控制中电机估计转速和磁链对控制系统的影响。实验结果验证了该方法的有效性。     

永磁直驱风力发电机滑模变结构直接功率控制

对永磁直驱风力发电机变流器脉宽调制策略及机侧控制模式进行了分析。提出滑模变结构永磁直驱风力发电机直接功率控制,结合风能最大功率跟踪控制策略定叶尖速比法和机组恒定气隙磁链控制设计滑模变结构直接功率控制器,其机侧脉宽调制开关频率恒定、无需同步旋转坐标变换及机端电压相位信息,能有效减小机侧变流器容量且控制结构简单,动态性能优良。仿真研究验证了所提理论分析方法和控制策略的正确性和有效性。     

基于最优占空比的风力发电机MPPT方法研究

针对目前已有的最大功率跟踪(MPPT)控制方法的不足,为提高风力发电的最大风能利用效率,根据风力发电机和boost变换器的输出特性,在变风速条件下,通过给定最佳机械转矩,直接计算最优占空比,控制风机电磁转矩,实现最大功率追踪控制.针对GP-300和FD-5型直驱式永磁风力发电机,进行功率跟踪控制仿真实验,实验结果表明所提出方法的有效性和可靠性,并具有良好的工程应用前景.     

直驱永磁同步风力发电机无位置传感器控制

为了在无位置传感器的情况下,实现对直驱式永磁同步风力发电机的矢量控制,研究用简化卡尔曼滤波器进行电机转子位置和转速估计的方法.选取转子位置和转速作为状态变量,两相定子电流作为输入,建立了基于简化卡尔曼滤波器的永磁同步发电机状态估计离散模型,采用转子磁场定向的控制策略,实现了无位置传感器矢量控制.仿真结果表明:这种方法能够准确估计出电机的转子位置和转速信息,动静态性能良好,并基于此实现了最大功率追踪控制.     

一种复合转子无刷双馈风力发电机直接功率控制研究

无刷双馈发电机无电刷和集电环,具有免维护而可靠性高、变流器容量小等优点,极有可能竞争目前风电系统中普遍使用的传统有刷双馈感应发电机和永磁同步发电机。针对新型复合转子结构无刷双馈风力发电机功率绕组有功和无功功率的控制需求,按照控制绕组磁链所在扇区,采用查表方式确定控制绕组机侧变流器的电压空间矢量,进而对其最大功率跟踪及单位功率因数等进行有效的直接功率控制。通过对比8/4极25kW样机测试系统的仿真与实验结果,证明了所提复合转子无刷双馈风力发电机直接功率控制的正确性、可靠性和有效性。     

笼型异步风力发电机新型滑模无速度传感器控制

设计了基于滑模的笼型异步风力发电机无速度传感器控制算法,提出了一种新型滑模面,根据李亚普诺夫稳定性理论设计了速度自适应律,分析了滑模面参数选择对提高系统收敛速度的影响。与传统滑模无速度传感器控制相比,该算法可降低滑模增益的选择,提高系统稳定性和收敛速度。最后,通过仿真验证了该算法的控制性能。     

兆瓦级永磁同步风力发电机无速度传感器矢量控制方法研究

针对兆瓦级永磁同步风力发电直驱系统应用,提出一种基于锁相环模型和模型参考自适应原理的永磁同步风力发电机无速度传感器矢量控制方法.该方法采用软件锁相环模型锁相定子电压,并以此为基础,根据模型参考自适应原理,建立转子位置定向调节器,实现矢量控制坐标系的准确定向.应用所提方案于兆瓦级永磁同步风力发电机的矢量控制系统,实验结果表明,在电机可能运行的速度范围内,该算法工程实现较简单、系统鲁棒性强,动态响应快,从而验证了所提控制算法的正确性和可行性.     

基于分数阶滑模的风力发电机直接功率控制

为了改善双馈风力发电系统的控制性能,将分数阶滑模控制应用于双馈风力发电机的直接功率控制系统中。将分数阶微积分引入到滑模控制中,构成分数阶滑模控制器,利用分数阶的遗传衰减特性削弱滑模控制的抖振。推导了应用于双馈风力发电系统的分数阶滑模控制律,并用李雅普诺夫稳定性定理证明了系统的稳定性。所提出的分数阶滑模控制系统省略了电流环控制,简化了控制结构,实现了有功功率和无功功率的有效控制。仿真与试验结果显示出所用分数阶滑模控制策略的有效性,同时表明该系统削弱了传统滑模控制中存在的抖振。     

直驱式风力发电系统并网控制策略研究

研究了一种用于直驱式风力发电系统的并网控制策略,建立了三相电压型PWM逆变器在三相静止坐标系和两相旋转坐标系下的数学模型,研究了其前馈解耦控制策略。在此基础上结合空间矢量调制（SVPWM）的算法,设计了三相电压型PWM逆变器控制系统,并在Matlab的Simulink中进行了系统仿真。仿真结果表明,设计方法可行,仿真模型正确。     

基于风资源评估的风电机组设计风速分析

以新疆某风区的地形、风资源情况为研究对象,分析其历史风资源基础数据。通过计算、分析风能密度、风向频率及风能密度的方向分布、风速年变化、湍流强度、年发电量等主要参数,优化和确定有利于该地区的风力机设计风速和功率。通过例证分析了尾流的影响,指出进行风力发电机组选型和配置时应注意的问题。     

风电并网发电的外部价值测算

当前风电并网发电在带来优良的减排等外部收益的同时,也增加了电力系统中一些参与者的外部成本,因而风电并网发电的外部价值由其外部收益与外部成本之差决定。基于随机生产模拟方法较为全面地构建了风电并网发电的外部价值测算指标及其计量方法,并通过实例测算了某地区同步投运4个风电场的年外部价值。结果表明该地区风电的单位发电量年外部价值达到130.11元/MWh,4个风电场并网发电后该地区受益较高。为相关政策制定者就风电并网发电外部价值的识别与测算提供了一定的参考。     

基于最佳叶尖速比的最大风能跟踪在永磁直驱风力发电系统中的实现

在大力发展的风电项目中,如何最大效率地实现从风能向电能的转换是研究人员最关心的问题,变桨距变速恒频控制策略是目前研究的热点.本文基于变速恒频技术以永磁同步发电机为本体探讨了如何用最佳叶尖速比实现最大风能跟踪,先分析原理,然后给出MATLAB/simulink的仿真模型和仿真波形.     

风电并网变换器直接功率控制策略

针对直驱型永磁同步风力发电机背靠背驱动变换器中的网侧变换器,对直接功率控制策略进行了研究.相对于常规矢量控制策略而言,引入直接功率控制策略不仅能够提高变换器的动态响应特性,而且对参数变化具有较好的鲁棒性.在建立三相电压型并网逆变器静止坐标系下数学模型的基础上,阐述了并网逆变器直接功率控制机理,论述了并网逆变器直接功率控...     

13.2 MW海上超导直驱风力发电机设计

超导电机技术为减小大型直驱风力发电机体积、质量和成本提供了一种有效途径。提出了一种海上超导直驱风力发电机系统,其定子采用低温超导线圈产生励磁磁场,转子为常规的铜制电枢绕组。首先介绍了该电机的主要参数以及拓扑结构的选择,并分析了超导电机电磁设计过程中所需考虑的关键问题;之后介绍了超导电机的定转子设计方案,包括电磁设计、机械结构、转子风冷系统、超导定子的低温系统以及制冷系统等;最后估算了所设计超导电机的质量以及成本,并与相同功率等级的永磁直驱风力发电机进行了对比,结果表明所设计的超导电机的质量比永磁直驱风力发电机质量减轻约46%,而其初始材料成本仅为永磁直驱电机的71%。     

永磁直驱机组的模拟风力机系统设计的几个关键问题

为了保证被测的永磁直驱型风电系统实现最大风能跟踪和全功率发电,指出了背靠背变流器、永磁同步发电机、感应电机、变频器、以及风力机机械特性模拟器等各环节的设计要点。通过理论与实例分析指出,背靠背变流器直流母线电压以及永磁同步发电机定子电流约束使永磁同步电机在一定转速下输出功率存在上限。模拟风力机械特性模拟器的参数设计应保证风力机在整个运行范围内,始终位于永磁同步电机最大出力曲线的下方。为此,给出了风力机机械特性模拟器参数的设计方法并最后通过设计实例验证了设计的可行性。     

直驱式风力发电系统并网变流器研究

在三电平永磁直驱风力发电系统并网变流器数学模型的基础上,采用一种固定开关频率的直接功率控制方法,并使用虚拟电网磁链获取电网电压角度,省略了电网电压传感器.仿真结果表明:该控制方法实现了有功功率、无功功率的动态解耦,可实现单位功率因数运行,具有良好的动静态性能.     

无刷双馈风力发电系统的转速自抗扰控制

针对变速、恒频风力发电系统具有非线性、强耦合的特点,结合无刷双馈电机的结构特点及基本理论,导出其在发电状态下的转子速由轴电压、电流方程式,并以此为基础构建了无刷双馈发电机（brushlessdoubly—fedgenerator,BDFG）在双同步坐标系下的数学模型。对控制绕组子系统对应的转子磁链进行观测,引入自抗扰控制（active—disturbancerejectioncontrol,ADRC）策略实现转速解耦控制,使发电机转速跟踪风速变化,获得最佳叶尖速比;调节控制绕组频率,在低风速下可达到最大风能跟踪控制和变速恒频发电的目的。仿真结果表明：磁链观测器能较准确估计控制绕组子系统对应的转子磁链,ADRC受系统参数变化的影响较小,具有较强的鲁棒性和适应性,改善了系统的控制品质,验证了控制策略的可行性。