兆瓦级永磁同步风力发电机永磁材料

针对永磁材料特别是钕铁硼永磁材料的特性,论述了在选择兆瓦级永磁同步风力发电机永磁材料时应遵循的原则和方法,以具体案例给出选择永磁材料时应注意的事项.     

基于变流器控制策略的直驱永磁风力发电机优化设计

直驱永磁风力发电机通过一个背靠背全功率变流器与电网相连,因此传统基于电网电压的直接并网同步发电机设计与分析模型不再适用于直驱永磁风力发电机。本文提出了一种新的直驱永磁风力发电机的设计分析模型,该模型综合考虑了变流器电流矢量控制策略对发电机特性和性能的影响,能更准确地反映直驱永磁风力发电机的实际运行状况。基于该模型,运用遗传算法对1.5MW、3MW、5MW、7MW和10MW五种功率等级的永磁直驱风力发电机进行了以材料成本最低为目标的优化设计,设计结果表明电机的重量和成本都得到了下降。最后运用有限元方法,对10MW永磁直驱风力发电机进行了空载、负载的性能仿真分析,仿真结果验证了本文提出的设计模型和优化设计方法的正确性。     

永磁同步风力发电机复合矢量控制策略研究

提出一种基于定子电流定向的永磁同步风力发电机复合矢量控制策略。该策略在发电机切入速度与转折速度间采用最大转矩电流比控制方式,以提高系统的发电功率;在转折速度与极限速度间采用最大功率输出的弱磁控制方式,提高系统的稳定性。根据兆瓦级PMSG需采用无速度传感器的技术特点,在模型参考自适应方法基础上,提出一种基于定子电压锁相、定子电流位置定向调节的无速度传感器方法,并将其应用到所提控制策略中。最后通过实验样机验证了该方案的正确性和可行性。     

永磁同步风力发电机的VSG参数自适应控制

在永磁同步风力发电系统中,为了克服网侧变流器采用虚拟同步发电机(VSG)控制策略时,由于虚拟转动惯量和虚拟阻尼系数恒定导致频率不能灵活控制这一缺点,将自适应控制应用到网侧变流器的VSG控制策略中.首先介绍永磁同步风力发电系统总体的控制策略,建立网侧变流器VSG控制模型;在此基础上分析风速和负载的变化对系统功率和频率的影...     

永磁同步风力发电机电流控制策略比较

永磁同步风力发电机的功率因数、铜耗、端电压比在不同电流控制策略下会有所不同.为深入研究永磁同步风力发电机在不同电流控制策略下的工作特性,在介绍ind =0、最大转矩电流比、单位功率因数和恒磁链四种电流控制策略的基础上,分别计算了这四种电流控制策略下样机的功率因数等工作特性,计算结果表明最大转矩电流比控制时电机铜耗最低,...     

直驱式永磁同步风力发电机的H∞控制

研究了直驱式永磁同步风力发电机的H∞控制,应用直接反馈线性化,建立了鲁棒控制模型,采用H∞控制理论得出控制律,算法简明实用.仿真表明,H∞控制可以保证在风速变化、系统参数不确定和外部干扰的情况下,直驱式永磁风力同步发电机仍能安全可靠地获取最大风能,向电网输送恒频恒压的电能.     

基于永磁同步风力发电机的风-柴油互补发电系统

在孤立电网中,例如风一柴油互补发电系统,相对高的风电穿透功率能够在很大程度上降低燃料消耗,节约运行成本,但是,风力发电机输出的随机功率扰动给系统带来电压和频率的变化,会对系统稳定性造成相当大的影响.建立了多极永磁同步风力发电机与柴油同步发电机的数学模型,用PSCAD/EMTDC对永磁同步风力发电机与柴油发电机供电的风-柴油互补发电系统进行了仿真和分析.仿真和分析结果表明:基于多极永磁间步风力发电机的风-柴油互补发电系统可以依靠柴油发电机的调节系统实现较高的风电穿透功率和良好的动态性能.     

直驱永磁同步风力发电机控制策略的研究

与双馈交流励磁风力发电系统相比,直驱永磁同步风力发电系统具有结构简单、发电效率及运行可靠性高等优点.本文利用电力系统仿真工具PSCAD/EMTDC为基础,建立了1.5 MW直驱永磁同步风力发电系统的仿真模型;在低于额定风速下,研究了最佳叶尖速比控制策略下直驱永磁同步风力发电系统的特性,采用空间矢量调制方法实现了风力发电机最大风能跟踪的控制;网侧变换器并网实现了变速恒频和有功功率与无功功率的解耦控制;最后对仿真结果进行分析,验证了控制策略的正确性.     

高电感永磁同步风力发电机的设计和分析

根据新型的基于电流源型风力发电系统的要求,采用分数槽集中绕组设计了输出功率为10 kw的高电感永磁同步发电机,并运用有限元法分析了电机在不同负载情况下工作特性。分析结果表明,电机的齿槽转矩较小,电机绕组的感应电动势接近正弦,在一定的转速范围内,电机输出的电流经整流器整流以后,其直流电流波动小,满足电流型风力发电系统控制要求。     

永磁同步风力发电机低电压穿越仿真分析

通过仿真分析验证了限制电阻低电压穿越策略在各种电网电压跌落情况下的有效性,并给出了限制电阻阻值选择的原则.首先从能量平衡角度分析了永磁同步发电机的故障特性,其故障危害是变流器的电容电压会不断上升,从而得出在电容两端并联限制电阻的保护措施.然后通过仿真分析了永磁同步发电机配置限制电阻后的对称故障特性和非对称故障特性,证明了限制电阻可以实现永磁同步发电机低电压穿越要求,为限制电阻的实际应用提供了理论基础.     

永磁直驱风电全功率变流器并联控制方法研究

为提高永磁直驱风电全功率变流器并联控制效果,提出永磁直驱风电全功率变流器并联控制方法研究。首先分析永磁直驱风电全功率变流器拓并联扑结构,建立永磁直驱风电全功率变流器模型,计算无功功率受有功功率波动造成电压幅值产生波动,结合虚拟阻抗使功率在此种情况下耦合,系统总电阻补偿至0时,实现永磁直驱风电全功率变流器并联控制。实验结果表明,采用该方法控制永磁直驱风电全功率变流器并联运行的机侧环流与网侧环流波动较为稳定,验证了该方法的控制性能。     

凸极永磁同步风力发电机无速度传感器控制

基于全阶滑模观测器的凸极永磁同步风力发电机无速度传感器控制可以通过提高滑模增益来提高系统的鲁棒性,但提高滑模增益会放大滑模噪声.为了解决这个矛盾,文中提出了有效反电动势的概念,并基于有效反电动势的概念设计了一种全阶状态滑模观测器,分析了该全阶状态滑模观测器的滑模抖振抑制特性和转子位置估计对转速估计误差的鲁棒性.与全阶滑模观测器相比,所建立的全阶状态滑模观测器在不放大滑模噪声的前提下,可进一步提高转子位置估计对转速估计误差的鲁棒性.实验结果表明,该方法可实现稳定的无速度传感器控制,具有良好的动稳态特性,转子位置估计对转速估计误差具有更强的鲁棒性.     

直驱永磁同步风力发电机的最佳风能跟踪控制

与双馈交流励磁风力发电系统相比,直驱永磁同步风力发电系统具有结构简单、发电效率及运行可靠性高等优点。文章采用双脉宽调制(pulse-width modulation,PWM)变换器作为直驱永磁同步发电机的并网电路,根据风力机和发电机的运行特性提出了一种基于最佳功率给定的发电机最大风能跟踪控制策略。建立了基于双PWM变换器的直驱永磁同步风力发电实验系统,实验结果验证了所提出控制策略的正确性。该发电系统可实现最大风能跟踪控制、并网有功和无功功率独立控制以及变速恒频发电运行。     

方波永磁风力发电机性能分析

设计额定功率为1.5 MW的方波永磁风力发电机,采用场路结合法,利用Ansoft软件分析了方波永磁风力发电机在空载、额定负载情况下的运行特点,在此基础上,对比分析了方波永磁风力发电机与三相正弦波的永磁风力发电机的额定负载情况下的电磁特性,为今后设计方波永磁风力发电机提供有价值的参考依据。     

变速直驱永磁同步发电机风力发电系统的控制

阐述了变速风电系统中直驱永磁同步发电机的运行控制.发电机通过全功率控制的变-直-交电路连接到电网上,功率变换电路由脉宽调制(PWM)的整流器、中间直流电路环节、PWM逆变器组成.控制发电机在不同负载条件下从随机变化的风中最有效地获得输出功率.对网侧逆变器采用矢量控制来调节风电系统的功率因数.最后对系统进行了仿真,仿真结果证明了提出的系统的有效性.     

永磁直驱风电机组的双PWM变换器协调控制策略

永磁直驱风力发电系统中可采用全功率双脉宽调制（PWM）变换器作为永磁同步发电机（PMSG）的并网电路,当风速变化时,双PWM变换器的直流链电压会随着PMSG输出功率的改变而出现大幅度波动,这将不利于变换器功率器件的安全运行及整个发电系统的稳定运行。结合永磁直驱同步风力发电系统的运行特点,提出一种适用于永磁直驱风电机组的双PWM变换器协调控制策略。系统仿真和实验结果验证了所提出的控制策略的正确性,该方案可显著提高风速变化时双PWM变换器的直流链电压的稳定性,有助于提高发电系统的安全稳定运行能力。     

直驱永磁风力发电系统双PWM变流器控制技术

在风力发电系统中,变流器是实现能量高效、稳定转换的关键。研究了直驱永磁风力发电系统的控制原理,建立了双PWM变流器机侧和网侧的数学模型。机侧变流器采用转子磁场定向矢量控制方式,网侧变流器采用电网电压定向矢量控制方式,实现有功和无功功率的完全独立解耦控制。仿真和试验结果表明:该控制策略可有效地实现最大风能捕获,维持直流母线电压稳定,实现发电机组的平滑并网,具有良好的动态响应。     

直驱式永磁风力发电机组并网控制

为了省去直驱式永磁同步风力发电机组D-PMSG(direct-drive permanent magnet synchronous generatorswind turbine)串接的交-直-交变流器,减少初期投资费用,文中设计了D-PMSG并网控制策略.通过对交-直-交变流器的控制,使发电机定子电压与低频母线电压满足...     

磁极偏移减小直驱永磁风力发电机起动阻力矩的研究

起动阻力矩是永磁风力发电机的一个重要指标,它直接影响发电机的起动和低速运行性能。本文提出了一种永磁电机磁极偏移从而减小齿槽转矩的方法,基于能量法和傅里叶分解对齿槽转矩解析分析方法,推导了在磁极偏移时的齿槽转矩的表达式。最后给出了在均匀磁极与磁极偏移情况下齿槽转矩的对比,验证了这种磁极偏移方法的可行性。实现减小直驱永磁风力发电机起动阻力矩的目的。     

永磁同步发电机效率最优联合控制

基于磁场定向的永磁同步发电机交直轴等效电路,建立了包括机械损耗在内的损耗模型,通过分析一定负载下速度、直轴电流与损耗的关系,得出效率最优的速度和直轴电流解析式。分析了最大电流限制下速度和输出电磁功率的关系,提出了效率最优的速度和直流电流联合控制策略,并确定了效率最优联合控制的实现方案和运行流程。仿真和实验结果表明:在同样的负载条件下,这种效率最优联合控制方法较普通效率优化方法的效率更高,在全负载范围内实现了近似恒定效率运行,且动态特性没有明显降低。