基于Boost变换器的D-PMSG风力发电系统MPPT控制

为了提高直驱永磁风力发电系统的最大功率点跟踪控制性能,通过对Boost占空比变化与风力机输出特性的关系分析,提出一种基于模糊梯度步长爬山搜索法,将风力机输出转速变化量和风力机输出功率变化量作为模糊控制器的输入量,Boost变换器的占空比作为模糊控制器的输出量,实现风力机最大功率点跟踪控制。建立了系统仿真模型并进行仿真验证,结果表明,模糊梯度步长爬山搜索法能实现直驱永磁风力发电系统的最大功率点跟踪控制,控制效果优于传统变步长爬山搜索算法。     

直驱风力发电系统MPPT控制方法的研究

本文对基于直驱永磁同步发电机的最大功率追踪算法(MPPT)进行了仿真研究.依据灰色理论,利用动态GM(1,1)模型进行预测,当预测达到最大功率点附近时,以实测数据为基础,用最小二乘法进行拟合,计算出最大功率点,并给出其与实际最大功率点的相对误差.使用Matlab仿真,结果验证了该控制方案能很好地的跟踪风力发电机输出最大功率点,提高风能利用效率,使系统工作稳定可靠.     

分布式风力发电系统MPPT控制

针对分布式风力发电机,传统的扰动观察法和模糊法在风速变化频繁的实际系统中输出效率较低,不能充分发挥同步发电机的最佳性能,提出了将模糊法和扰动观察法相结合的最大功率点跟踪(MPPT)方法.通过和传统的扰动观察法和模糊法的比较,仿真结果表明所提方法在风速变化频繁的情况下有效地改善了系统输出特性,提高了系统输出效率.同时,利...     

垂直轴SRG风力发电系统MPPT动态滑模控制研究

以垂直轴风力机与开关磁阻发电机(SRG)为对象,研究了基于风速跟踪的垂直轴开关磁阻风力发电系统MPPT动态滑模控制(SMC)算法。介绍了SMC原理,设计了系统动态滑模控制器,采用Matlab/simulink建立了系统仿真模型,对风速阶跃变化的不同工况进行理论仿真实验。仿真结果表明,所设计的SRG风力发电滑模控制器具有良好的鲁棒性,能使开关磁阻风力发电系统具有良好的动态性能实现风力机最大功率点跟踪,为实际应用提供理论支持。     

基于改进自耦比例积分的直流微电网母线电压控制

针对直流微电网中分布式电源出力不稳定、参数摄动以及负载波动等问题,本文以三相AC/DC换流器为主体,提出了一种具有强抗扰能力的改进自耦PI母线电压跟踪控制方法。首先将直流微电网内部动态和外部扰动的不确定性定义为一个总和扰动,从而使非线性不确定系统映射为未知线性系统;其次,构建了一个在总和扰动反相激励下的受控误差系统,据此设计了基于改进自适应速度因子的自耦PI控制器模型,有效抑制了母线电压波动,提高了系统的动态响应速度;最后,理论分析了自耦PI闭环控制系统的鲁棒稳定性和抗扰鲁棒性,并搭建了仿真模型进行验证。针对不同工况下直流母线电压跟踪的仿真结果表明,本文控制方法响应速度快,抗扰能力强,对于直流母线电压波动具有良好的稳定效果。     

一种新颖的模糊自耦合PI在风力机MPPT控制中的应用

针对风速随机性给风能转换系统(wind energy conversion system, WECS)带来的非线性和参数不确定性,提出了一种模糊自耦合PI控制方案用于低风速的最大功率点跟踪。自耦合PI被用来完成基本的转速跟踪,以实现对风力机尖速比的最优化控制。而模糊控制器则被用来获取自耦合PI在不同工作点下的控制参数,以提高系统对风速变化的适应能力。为了验证所提方案的可行性,在Matlab/Simulink搭建的2 MW风能转换系统仿真模型中开展了与传统方法的对比实验。仿真结果表明,相比于传统PI、模糊PI以及GA-PI,所提出方法拥有更佳的转速跟踪性能、更平滑的响应曲线以及更多的电能输出。     

基于扩张状态观测的永磁直驱风力发电系统MPPT自适应滑模控制

为了提高永磁直驱风力发电系统的发电工作性能,针对风速波动范围宽和不确定强的最大功率跟踪（MPPT）控制特点,应用滑模控制理论和扩张状态观测器方法,设计了一种基于最佳叶尖速比（TSR）控制策略的最大功率跟踪自适应积分滑模控制器。控制器采用基于最佳转速跟踪偏差的积分型滑模面函数结构,确保转速跟踪控制稳态无静差。利用扩张状态观测器对风力机实时机械转矩进行估计,以获得转矩扰动上界的估计值。同时引入非线性幂次组合函数和转速跟踪偏差负反馈环节,构造基于状态偏差的滑模变速趋近律,使得切换增益具有随最佳转速跟踪偏差实现自适应调整的特性,并可有效抑制滑模控制输出的抖振。通过与智能PID控制器相比较的仿真实验,验证了该控制器实现最大功率跟踪控制的良好效果,具有较强的鲁棒性和适应性。     

基于扩张状态观测的永磁直驱风力发电系统 MPPT自适应滑模控制

为了提高永磁直驱风力发电系统的发电工作性能,针对风速波动范围宽和不确定强的最大功率跟踪(MPPT)控制特点,应用滑模控制理论和扩张状态观测器方法,设计了一种基于最佳叶尖速比(TSR)控制策略的最大功率跟踪自适应积分滑模控制器。控制器采用基于最佳转速跟踪偏差的积分型滑模面函数结构,确保转速跟踪控制稳态无静差。利用扩张状态观测器对风力机实时机械转矩进行估计,以获得转矩扰动上界的估计值。同时引入非线性幂次组合函数和转速跟踪偏差负反馈环节,构造基于状态偏差的滑模变速趋近律,使得切换增益具有随最佳转速跟踪偏差实现自适应调整的特性,并可有效抑制滑模控制输出的抖振。通过与智能PID控制器相比较的仿真实验,验证了该控制器实现最大功率跟踪控制的良好效果,具有较强的鲁棒性和适应性。     

基于改进自抗扰的风力发电系统最大功率控制

针对永磁同步风力发电系统(PMWS)存在的非线性、参数摄动、不确定性、多干扰等问题,采用一种基于最佳叶尖速比的最大功率跟踪控制方法,将最大功率捕获问题转换为最佳速度跟踪问题,分别针对速度环和电流环进行自抗扰控制器的设计;考虑到大干扰环境中,系统受内、外扰动的影响,转速跟踪精度有所下降,为提高控制精度和鲁棒性,针对速度环设计了一种基于扰动观测的降阶自抗扰控制器。通过扰动观测器对系统的总干扰进行在线观测,然后利用自抗扰控制器进行干扰补偿,从而提高转速的跟踪能力。仿真结果验证了所设计的复合控制器能有效地抑制系统扰动对转速的影响,提高了系统的鲁棒性和抗干扰性能。     

永磁直驱风力发电系统最大功率跟踪非线性抗扰控制

针对永磁同步发电机的非线性、内部参数不确定以及外部扰动等问题,提出了一种直驱式永磁同步风力发电系统最大功率跟踪的非线性抗扰控制方法。该方法使用一种非线性光滑函数来设计非线性扩张状态观测器(NLESO)和非线性抗扰控制律。由NLESO来实现系统扰动及不确定性的估计,前馈到控制输入端对扰动进行补偿,从而有效提高了系统的抗扰能力。分析了NLESO的收敛性。仿真结果表明了该控制方法不仅具有响应速度快、控制精度高的特点,而且无超调无抖振现象,因而在风力发电系统最大功率跟踪控制领域具有较大应用价值。     

基于转矩观测器的垂直轴风力发电最大功率跟踪反演控制

为了提高垂直轴永磁直驱风力发电系统控制的鲁棒性和自适应性,针对大范围风速扰动和系统参数不确定的特点,应用非线性干扰观测器(NDO)实现垂直轴风力机气动转矩的估计,再结合反演(Back-stepping)控制方法设计发电最大功率跟踪(MPPT)控制器。控制器采用基于最佳转速跟踪的MPPT策略,通过逐步选择虚拟控制量和构造李雅普诺夫函数,使每个被控子系统具有良好的渐近特性,进而得到整个系统在大扰动下的全局渐近控制律。利用Matlab/Simulink建立系统的仿真模型,通过与PID控制器的对比实验,验证了反演控制器设计的正确有效性。     

风力发电系统最大功率跟踪自适应鲁棒控制

为了提高风力发电系统最大功率跟踪(MPPT)运行的工作性能,针对系统未知建模误差和外部扰动等不确定问题,提出了一种MPPT自适应鲁棒控制方法。该方法建立在基于广义扰动的风力发电系统角速度跟踪动态模型基础上,不依赖于系统模型参数和外部扰动辨识。利用MPPT跟踪偏差的非线性状态反馈和扰动边界值的在线实时估计,自适应地调整切换控制项增益,以加快系统收敛的速度。实际控制律经过一阶积分输出,进一步削弱控制输出信号幅值的抖振,平滑发电转矩,提高跟踪精度。通过构造Lyapunov函数,验证了闭环系统的全局稳定性。通过与常规线性PID控制和非线性动态状态反馈控制(SFC)进行仿真比较,验证了该控制器实现最大功率跟踪控制的良好效果,具有较强的鲁棒性和自适应性。     

PSMG风力发电系统MPPT优化控制策略研究

针对风力发电系统最大功率点跟踪定步长爬山算法容易发生误判和振荡等缺点,采用自适应改进型最优梯度法对现有的定步长爬山算法进行优化。在风力发电系统和逆变器之间设置Buck变换器,建立了Buck变换器占空比与风力发电系统功率之间关系的模型,使用优化后的最优梯度-爬山法策略控制Buck变换器占空比,实现风力发电系统和负载的阻抗准确、快速匹配。仿真实验波形表明,改进的最优梯度-爬山算法搜索最大功率点的时间仅为传统算法1/3,稳态时输出参数的波动减小了50%。控制系统具有良好的稳定性和控制精度。     

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.     

光伏发电系统的最大功率点跟踪算法及仿真研究

首先介绍了光伏电池的模型结构和输出电压电流特性曲线,引出光伏发电系统最大功率点跟踪的两种算法原理,给出了算法实现的流程图,最后通过MATALB/SIMULINK进行仿真实验,并比较了两种算法的性能。     

基于纵横交叉算法的波浪发电装置最大功率跟踪控制

针对波浪能最大功率点跟踪控制中,浮子水动力模型的非线性,使传统群智能算法存在局部最优问题,提出纵横交叉算法(CSO)控制方案。CSO的纵向交叉算子,在纵向交叉概率判定下进行个体维变量间的算术交叉,保证种群能够脱离局部最优状态; CSO的横向交叉算子完成个体间的随机配对与算术交叉,并将解空间全体分割成若干个子空间,每个子空间以配对个体为对角顶点,搜索子空间内部及邻域,实现精细的局部搜索能力。通过纵、横交叉算子的交替作用,任何有益于实现全局最优的信息,都将被迅速地分发到种群的各变量中,用以改变搜索路径。仿真表明,在波浪周期发生变化时,纵横交叉算法能够实现最大功率点跟踪,并提高收敛速度。     

基于功率预测的变速变桨距风电系统的优化控制

为了增强风电场主动融入大电网的能力,基于风速和功率的超短期提前一步预测,以最大风能捕获和输出功率平滑为优化目标,以发电机转速和桨矩角为控制变量,为了有效地减少桨矩角系统和机械系统的压力,制定了最小化控制标准,建立了相应的多目标优化模型。运用遗传算法求解出模型的优化解,将该优化解作用于风力发电机组来优化系统的性能。通过对1.5 MW的变速恒频风力发电系统进行仿真研究表明,与传统的最大功率追踪控制相比较,所提出的控制策略提高了发电机输出功率,同时抑制了输出功率的低频波动。