开关磁阻风力发电系统研究

针对传统的基于异步发电机、双馈发电机和永磁同步发电机的风力发电系统稳定性较差,风力发电系统的实验研究需要诸多条件、不易实现的问题,提出了一种在不具备风场实验条件情况下进行基于开关磁阻发电机的风力发电系统研究的方法,即采用直流电动机模拟风力机来进行开关磁阻发电系统的实验。建立了直流电动机模拟风力机的仿真模型,介绍了基于该模型的开关磁阻风力发电系统最大输出功率闭环控制方案。仿真结果表明,该控制方案能使所建立的发电系统快速进行功率调节并进入稳态工作。     

基于ABB变频器的简易风力机模拟实验平台

风力机模拟器可以在不依赖于环境和风力机情况下模拟风力机特性,论文通过对比分析各风力机模拟器的优缺点,提出了一种基于ABB变频器的简易风力机模拟器,并搭建了完整的风机模拟实验平台。同时,利用VB 6.0开发了该简易风力机模拟器的控制软件。实验结果表明,该风力机模拟器可以准确地模拟风力机特性,且平台设计简单灵活,开发周期短且性能稳定,可普遍用于实验条件下的风力发电系统研究。     

变桨距风力机特性模拟

变桨距风力机在不同风速下具有不同的运行状态和输入输出关系.文章根据空气动力学理论研究了风力机静动态特性;探讨了不同风速下,变桨距风力机的控制方案及运行状态;根据变桨距风力机不同的运行状态,设计了发电机特性和桨距角控制方案;在matlab/simulink环境下,建立了适应变桨距风力机全状态的模拟系统;在匀速风、阵风、渐...     

无刷直流电动机动态性能分析

针对无刷直流电动机实际运行过程中存在的脉动和非平滑现象,基于内部结构特征和工作原理,研究了无刷直流电动机的运动特征和动态特性.从电机齿槽结构、绕组形式、转子位置、换相过程等方面分析了气隙磁场分布特征和对相电流、反电动势波形的关联作用,阐述了造成转速变化和产生脉动转矩的影响机理,讨论了单闭环控制与双闭环控制方式下的电机运行特性.通过搭建系统仿真模型,获得了空载启动、突加负载、变转速等控制要求下电机转速、定子电流和转矩的运行曲线和变化规律.理论分析和仿真实验均有效地阐明了无刷直流电动机的动态性能.     

双转永磁无刷直流电动机低速控制研究

针对电动机低速运行时,传感器精度低导致的速度测量误差,引起转速和转矩波动问题,对电动机机械系统设计了全维速度观测器,在Matlab/Simulink仿真平台上,采用PI调节器与速度观测器相结合的控制方法建立了双转无刷直流电动机系统仿真模型。仿真结果表明系统在低速运行时,转速和转矩波动明显减小,证明了控制方法的有效性和优越性。     

基于DSP的风力机系统及其模拟器的研究

为模拟风力发电机的风轮机输入特性,设计了一个风轮模拟系统。首先在Matlab上对各种风速进行了组合和模拟。在模拟风速的基础上,根据风轮机数学模型进行了仿真,并得到了实际机组的部分参数和输入输出特性。该系统利用DSP和变频器来控制异步电动机的运行参数,从而模拟风轮机的输出特性。风轮机模拟系统的实现可以在实验室里有效地研究实际风轮机的运行效果和参数情况。     

变转速风力机额定风速以上的非线性控制 ——恒功率输出控制问题

讨论了额定风速以上时变转速风力机的控制问题,系统采用基于微分几何理论下的浆距角和触发角双输入控制,变转 速风机是一个带有大范围风速的多输入产多输出 非线性系统,通过坐标变换,使非线性系统转化为一个标准的线性系统。     

转速闭环直流电动机控制建模与仿真

阐述了转速闭环直流电动机控制系统的数学建模和特性仿真。从工程角度,通过模型简化方法建立控制系统近似模型。由于单闭环直流电动机控制结构简单,且建模方法简捷,故所得模型是一简易而快速的模型,这适合于工程需要。通过特性仿真,将近似模型与精确模型对比分析,结果表明近似模型误差小,直流电动机控制具有很好的动态性能。     

无刷直流电动机电流型逆变系统的仿真

本文分析了无刷直流电动机在电流型变频器下的系统数学模型。根据系统的状态方程，在Matlab软件中编写了系统的仿真程序，并详细介绍了仿真参数的选取方法。仿真程序中较理想地实现了无刷直流电动机的PI闭环控制以及电流型变频器的四相限运行方式。它为实际系统的建立提供了较好的参考依据。     

基于模糊控制器的直流无刷电动机控制

利用自整定模糊-PID控制器实现对直流无刷电动机的控制.在分析直流无刷电动机数学模型的基础上,建立一种新型的三相直流无刷电动机数学模型,并将自整定模糊-PID控制器应用于直流无刷电动机的控制系统中.系统采用双闭环调速,电流环采用电流滞环控制,转速环采用自整定模糊-PID控制器,通过不断检测速度偏差e和速度偏差变化率ec,对参数KP,KI和KD进行在线校正,控制器参数随e和ec变化而变化,以提高系统的控制效果.研究结果表明,这种基于自整定模糊-PID控制器的直流无刷电动机控制系统具有响应快、超调小、控制精度高等特点,比传统PID控制器具有更好的静、动态特性.     

Asymptotic Tracking Control for Wind Turbines in Variable Speed Mode

This paper presents a variable speed control strategy for wind turbines in order to capture maximum wind power. Wind turbines are modeled as a two-mass drive-train system with generator torque control. Based on the obtained wind turbine model, variable speed control schemes are developed. Nonlinear tracking controllers are designed to achieve asymptotic tracking for a prescribed rotor speed reference signal so as to yield maximum wind power capture. Due to the difficulty of torsional angle measurement, an observer-based control scheme that uses only rotor speed information is further developed for global asymptotic output tracking. The effectiveness of the proposed control methods is illustrated by simulation results.      

风力发电系统变浆距模糊自适应PID控制器仿真与研究

为解决普通PID对风力发电机输出功率控制不稳定的问题。针对整个风力发电系统的非线性特点提出了模糊自适应PID变桨距控制的方案。以输出功率值与额定功率值的偏差以及偏差的变化率作为模糊控制的输入,把模糊推理出的三个整定参数和初始PID参数进行叠加后控制变桨距,最后在Matlab/Simulink上搭建整体模型并仿真得到输出功率波形。结果表明:模糊自适应PID比普通PID能更好提高输出功率的稳定性。     

变速风力发电机组最大风能追踪与桨距控制

针对变速变桨风力发电机组(Variable Speed Variable Pitch,VSVP)如何在低风速时最大限度捕获风能以及在额定风速以上稳定输出功率进行研究。低风速时在传统风能追踪控制策略的基础上,提出通过改变最优增益系数来追踪最佳风能利用系数的自适应转矩控制策略。在额定风速以上,依据风机空气动力学原理、风轮扫及面内风速风切特性,提出基于桨叶方位角信号的独立变桨距控制策略。该策略通过权系数将统一变化的桨距角转化为3桨叶独立变化的桨距角。以国产某2 MW风力发电机组为验证对象,基于Bladed软件平台对所采用的控制策略进行仿真验证。结果表明,相对传统控制,所提出的控制策略在低风速时能够更好的追踪最大功率点。额定风速以上时,使风力发电机组能够在额定转速下保持稳定的电功率输出。     

Intelligent control for large-scale variable speed variable pitch wind turbines

Large-scale wind turbine generator systems have strong nonlinear multivariable characteristics with many uncertain factors and disturbances. Automatic control is crucial for the efficiency and reliability of wind turbines. On the basis of simplified and proper model of variable speed variable pitch wind turbines, the effective wind speed is estimated using extended Kalman filter. Intelligent control schemes proposed in the paper mchde two loops which operate in synchronism with each other. At below-rated wind speed, the inner loop adopts adaptive fuzzy control based on variable universe for generator torque regulation to realize maximum wind energy capture. At above-rated wind speed, a controller based on least square support vector machine is proposed to adjust pitch angle and keep rated output power. The simulation shows the effectiveness of the intelligent control.     

H型垂直轴风力机设计参数分析研究

采用多流管理论模型对风光能源复合发电装置项目中H型垂直轴风机参数进行优化设计,在多流管理论基础上建立模型并用Matlab软件进行计算、仿真。分析了H型垂直轴风力机叶片在旋转过程中不同叶尖速比时攻角的变化情况,以及叶尖速比、密实度对风力机风能利用系数的影响。通过各个参数大小的变化对功率系数的影响进行比较,得出最大功率时所对应的风机最佳参数。     

基于LabVIEW的风力机最大功率点跟踪仿真研究

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。     

变桨距风力发电机组恒功率反馈线性化控制

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.     

永磁直驱风电机组的建模与仿真

针对永磁直驱风力发电机组建立了包括风力机、传动系统、永磁同步发电机、变流器各部分的数学模型;根据最大风能跟踪原理,提出了发电机侧和电网侧变流器的控制策略;在Matlab/Simulink仿真环境下建立了永磁直驱风电机组的仿真模型,对风速阶跃变化时机组运行情况进行了仿真。仿真结果验证了所提出控制策略的正确性和模型的合理性。     

大型风力发电机组控制器优化设计

风力发电机组是复杂多变量非线性系统,具有不确定性和多干扰等特点.目前国内应用的风力发电机组大多采用变桨变速恒频系统,具有风能利用系数高、安全可靠、改善整机受力等优点,然而依然面临载荷过大、功率波动大和变桨过于频繁等问题,因此,在大型风力发电机组系统中,选择最适合控制策略的控制器的优化设计就显得尤为重要.在此提出基于模糊性能评估器的控制方法,建立非线性控制模型并设计模糊控制器,介绍了控制器的优化设计步骤,仿真结果表明了这种方法的有效性.     

Intelligent maximum power tracking control of a PMSG wind energy conversion system

A comparative control study for a maximum power tracking strategy of variable speed wind turbine is provided. The system consists of a direct drive permanent magnet synchronous generator (PMSG) and an uncontrolled rectifier followed by a DC/DC switch‐mode step down converter connected to a DC load. The buck converter is used to catch the maximum power from the wind by generating an efficient duty cycle. Distinct Maximum Power Point Tracking (MPPT) algorithms are analyzed and compared: a classical Proportional‐Integral controller (PI) and two based Fuzzy Logic Controllers (FLC), including a conventional Fuzzy‐PI and an Adaptive FLC‐PI. The main aim of the presented study is to develop an advanced control scheme for wind generators to ensure a high level operating of the system and a maximum power extraction from the wind. This is achieved by analyzing the behavior of the system under fluctuating wind conditions employing Matlab Simpower Systems tool. Simulation results confirm that the Adaptive FLC‐PI controller algorithm has better performances in terms of dynamic response and efficiency especially in comparison with the ones of a PI controller under variable wind speed.