直驱风力发电并网变流器的控制策略研究

针对电网电压定向方法易受电网电压畸变的影响,采用虚拟电网磁链获取电网电压角度,省去了电网电压传感器.同时采用一种固定开关频率的直接功率控制方法,实现有功功率和无功功率的单独调节,简单易行.最后在Matlab/Simulink平台上搭建了网侧仿真模型.仿真结果表明,该控制方法可实现有功功率、无功功率的动态解耦以及单位功率因数运行,达到了对系统的控制目标.     

一种小型离网风光互补发电系统关键技术研究

本文设计了一种小型风光互补发电系统,并针对其中的风光互补发电控制器、逆变器等关键技术进行研究,基于工控机设计了组态监控软件,从而实现了小型离网风光互补发电的测控要求。     

基于双PWM变换器的开关磁阻风力发电系统研究

为实现开关磁阻（SRG）风力发电系统中能量在电网与电机之间的双向流动,提出T一种基于双脉宽调制（PWM）变换器的控制方案。机侧变换器进行矢量控制,调节定子有功、无功功率;网侧变换器控制直流母线电压的稳定,调爷网侧功率因数。分析了双PWM变换器的数学模型,并在其d—q轴数学模型的基础上研究r网侧变换器的控制策略,讨论了通过电网电压定向矢量控制实现交流侧功率因数和直流母线电压控制的方法,并利用空间矢量调制方式（SVPWM）对网侧变换器进行控制。基于E述方案建立了SRG系统仿真模型,仿真结果表明,基于电网电压定向的双PWM变换器矢量控制策略能使SRG系统得到快速动态响应并实现高功率因数输出,从而满足变速恒频（VSCF）发电系统的要求。     

基于滑模变结构控制的PWM整流器仿真

在研究三相电压型整流器工作原理的基础上建立了基于滑模变结构的控制系统,采用SVPWM调制方法,实现交流侧功率因数可调,得到稳定的直流电压.运用Matlab/Simulink对系统进行了建模.仿真结果验证了方案的优越性和可行性,为基于滑模变结构控制整流器的研究及大规模应用奠定了基础.     

基于双P变频调速系统的PWM整流器的研究

本文介绍了三相电压型PWM整流器相位-幅值控制的基本原理,对系统的控制策略进行了研究。在理论分析的基础上,建立了系统的MATLAB仿真模型。利用此模型得到了系统各点的波形,实现了交流侧功率因数为1,直流输出电压稳定的控制目的。同时,提出了利用直流电压微分负反馈环节提高系统的抗扰性能。利用TMS320LF2407DSP进行了系统实验,仿真和实验验证了控制策略的正确性和可靠性。     

三相电压型整流器的空间矢量脉宽调制技术研究

该文首先分析了空间矢量调制技术(SVM)的基本原理和控制策略,并且把该技术应用于三相电压型整流器(VSR),使输出电压达到给定值,实现了VSR交流侧的单位功率因数。其次利用Matlab对系统进行了仿真,仿真结果验证了本文所搭建的基于空间电压矢量的系统模型是正确的。     

模糊控制在离网风力发电最大风能捕获中的应用

研究了一种模糊PID实现的自调整变步长算法, 解决了爬山算法动态响应速度与稳态精度相矛盾的问题。分析了离网风力发电系统数学模型, 建立了不测转速的控制结构。在Simulink平台上对一个5kW离网风电系统进行了仿真分析。结果表明, 在平稳风速以及组合风速下, 该算法均能有效提高跟踪速度, 捕获更多功率。     

基于有色Petri网的自动化物流系统的研究

针对西安科技大学自动化物流系统的任务规划,在研究有色Petri网相关理论的基础上,采用基于有色Petri网的方法对该物流系统进行建模,并结合实际系统提出了CPN模型描述性定义,然后在CPN Tools环境下对系统出、入库操作两种操作和出、入库和移库3种操作进行仿真,通过对系统模型状态空间的分析,验证了有色Petri网应用在物流系统中的通用性以及该系统具有有界性和活性等特性,进一步论证了该物流系统任务规划的合理性,为整个系统的稳定性和多任务的协调操作奠定了理论基础。     

浅析提高配网功率因数的措施

目前,供电企业普遍存在严重的配电网线损情况,为了对这一现象加以缓解,有必要对供电企业经营中功率因数的影响进行探讨,以实现配网功率因数的有效提高,满足社会经济的发展和需求。在供电企业配电网运行中,功率因数具有非常重要的作用。因此,本文对影响配网功率因数的相关原因进行分析,并对其解决措施进行探讨,以有效保证配网功率因数的提高。     

功率因数提高的仿真研究与实践

为了提高电能的利用率,减小输电线路的损耗,提高功率因数有着重要意义。研究将Multisim仿真技术应用于功率因数提高中,在保证感性负载额定工作状态不变的原则下,采用并联电容器的方法以实现整个线路的功率因数提高。仿真电路测试在并联不同电容时的功率因数和线路电流,并将其仿真研究应用于实际电路。仿真和实验表明,Multisim仿真在电路设计中优势凸显,它非常直观地显示出并联电容器对线路电流和功率因数的影响,对实际电路功率因数提高的设计实施起着指导作用。感性负载并联电容提高功率因数的方法方便有效。     

煤矿大型风机设备磨损监控系统设计

针对煤矿大型风机设备主轴磨损而影响风机工作效率的问题,在对大型风机设备磨损故障的生成原因分析后,根据系统需求设计实现了系统的硬件模块和软件模块,通过传感器电路对大型风机设备的输入输出功率、出风量、主轴转速等参数进行采集,系统软件在对数据进行综合分析后将检测结果显示在液晶屏上,实时输出大型风机设备的运行状态以及主轴磨损状况,从而保证了风机的运行效率,避免设备故障的发生;在Matlab7.0平台上完成对风机设备的主轴磨损程度进行测试,仿真时间定为3 000s,测试结果表明:该系统对风机的主轴转速的预测值与实测值接近,误差在3.19%以内,满足实际需要,具有较高的鲁棒性和运算性能,取得了令人满意的效果,有很高的推广价值。     

研华WebAccess组态软件在风力发电风场管理系统中的应用

本文介绍研华WebAccess组态软件在风力发电风场管理系统中的应用。在风电场现场控制级监控站点上,SCADA Node节点数据采集是通过标准的以太网接口直接采集现场的实时数据和参数,即采集各风轮机在线监测点控制器PLC的全部现场数据,如：有功功率、无功功率、效率、风机总数、运行数、停机数、待机、故障、运行等实时数据。     

风电机组电动变桨距控制系统的优化研究

由于风速的随机性、不稳定性及气动效应的影响,使得风力发电机组变桨距控制系统具有非线性、参数时变性、强耦合等特点,难于实现高精度控制,导致风电机组输出电能质量较差。为了改善系统在恒功率输出运行区域内的动态性能,分析了风电机组变桨距控制系统的现状,建立了整个风电机组模型,提出了优化的变桨距控制策略,并设计了基于模糊控制的变桨距控制器。仿真结果表明,独立变桨距控制技术的控制效果比统一变桨距好,实现了风力机各叶片的优化独立变桨距控制,优化了风力发电系统在超过额定风速时的恒功率控制,具有抗干扰能力强、控制精度高的特点。     

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.     

具有尾缘襟翼风力机的恒功率反步法控制

尾缘襟翼风力机控制技术在大型风力机领域具有巨大的应用潜力.本文首先基于修正的叶素动量方法建立了具有可变尾缘襟翼的风力机气动模型.针对襟翼风力机的非线性模型,采用反步法设计了非线性控制器,保证系统的控制量和状态变量全局有界,并且风机的输出功率可以收敛到额定功率的一个小邻域内.此外,控制器设计过程中没有将实时风速信息纳入反馈系统,因而降低了工程实施的难度.最后针对12 m/s～15 m/s的阶跃风、基于四分量模型模拟的风载扰动、执行机构受到外部扰动以及总转动惯量具有10%不确定性的工况进行了仿真,仿真结果表明所设计的控制器能有效地稳定风力发电系统的输出功率,控制系统具有较强的鲁棒性.     

Development and friction estimation of the Half-Toroidal Continuously Variable Transmission: A wind generator application

This paper presents the modeling and the computer simulation of a continuously variable transmission (CVT), applicable to a (2 kWatt power) wind turbine, as well as the evaluation of the suggested mechanism. Transmission in conventional wind turbines offers a constant ratio, as a result the rotational speed of the generator's shaft varies depending on the wind speed, so the generator usually operates at lower rpm than registered, leading to low power output. In contrast, wind turbines equipped with a CVT system offer a wider range of the power generator's shaft speed.The proposed mechanism is expected to provide a constant output shaft speed for any wind speed, maximizing the power produced. Furthermore, it is expected that the system will be able to collect more energy than conventional wind turbines and wind turbines equipped with CVT do, starting from a lower wind speed. This paper describes the operating principle of the proposed mechanism, followed by the mechanical designs of the individual components. Dynamical and Frictional Analysis of the proposed mechanism and its components are presented. The modeling of the CVT was performed using CATIA, and simulation carried out using the MSC Adams 2013 student edition.     

Pitch angle control in wind turbines above the rated wind speed by multi-layer perceptron and radial basis function neural networks

In wind energy conversion systems, one of the operational problems is the changeability and discontinuity of wind. In most cases, wind speed can fluctuate rapidly. Hence, quality of produced energy becomes an important problem in wind energy conversion plants. Several control techniques have been applied to improve the quality of power generated from wind turbines. Pitch control is the most efficient and popular power control method, especially for variable-speed wind turbines. It is a useful method for power regulation above the rated wind speed. This paper proposes an artificial neural network-based pitch angle controller for wind turbines. In the simulations, a variable-speed wind turbine is modeled, and its operation is observed by using two types of artificial neural network controllers. These are multi-layer perceptrons with back propagation learning algorithm and radial basis function network. It is shown that the power output was successfully regulated during high wind speed, and as a result overloading or outage of the wind turbine was prevented.     

A Chaotic Local Search-Based Particle Swarm Optimizer for Large-Scale Complex Wind Farm Layout Optimization

Wind energy has been widely applied in power generation to alleviate climate problems. The wind turbine layout of a wind farm is a primary factor of impacting power conversion efficiency due to the wake effect that reduces the power outputs of wind turbines located in downstream. Wind farm layout optimization (WFLO) aims to reduce the wake effect for maximizing the power outputs of the wind farm. Nevertheless, the wake effect among wind turbines increases significantly as the number of wind turbines increases in the wind farm, which severely affect power conversion efficiency. Conventional heuristic algorithms suffer from issues of low solution quality and local optimum for large-scale WFLO under complex wind scenarios. Thus, a chaotic local search-based genetic learning particle swarm optimizer (CGPSO) is proposed to optimize large-scale WFLO problems. CGPSO is tested on four larger-scale wind farms under four complex wind scenarios and compares with eight state-of-the-art algorithms. The experiment results indicate that CGPSO significantly outperforms its competitors in terms of performance, stability, and robustness. To be specific, a success and failure memories-based selection is proposed to choose a chaotic map for chaotic search local. It improves the solution quality. The parameter and search pattern of chaotic local search are also analyzed for WFLO problems.      

风力发电技术及并网运行

介绍风力发电兴起的原因、基本原理、电能储存、离网和并网运行方式和特点,以及恒速恒频风力发电机组的并网运行方法。     

考虑风力发电批特征的电力机组调度问题

电力机组组合问题是在给定的计划周期内确定火电、风电和蓄 电池机组的开关机状态及发电量, 以满足系统的负荷需求、旋转备用等约束要求. 为了降低风电在电网中的供电不稳定 性, 引入蓄电池储能系统与风机进行协调调度. 由于大数量风机的介入, 明显增加了问 题处理的难度和复杂性. 本文从一个新的视角 将相近物理位置的风机进行组批, 基于批的视角对问题建立了批模型. 为 了提高批模型的性能, 提出了批模型参数的变换方法. 根据问题的NP-难特征和模 型的复杂结构, 开发了拉格朗日松弛(Lagrangian relaxation, LR)算法进 行求解. 为了加速算法的求解效率, 提出了子 问题近似求解的代理次梯度的拉格朗日松弛算法. 实验结果表明, 提出的批模型明 显优于传统的单机模型. 基于批模型开发的拉格朗日松弛算法与CPLEX优化软 件相比, 能够在较短的时间内获得高质量的解.