双馈风电机组网侧变换器哈密顿控制器设计

风力发电机组的发电过程,是通过网侧变换器输送稳定电压。由于电压受到变换器系统电感参数变化的影响,电压发生波动。为了抑制直流母线电压波动,提高母线电压的静态稳定性和动态响应速度,提出采用哈密顿能量理论的控制器设计方法,将网侧变换器的非线性系统转化为哈密顿系统模型,对双馈风力发电机组网侧变换器进行设计,使得系统的静态和动态性能得到改善。在Matlab上进行仿真,结果表明,改进的控制方法结构简单,系统稳定性好,且具有较强的鲁棒性,使电压波动小,能够快速稳定控制直流母线电压。     

基于径向基函数神经网络故障观测器的风能转换系统容错控制器设计

针对风能转换系统执行器部分失效故障,提出了一种新型的主动容错控制策略.应用径向基函数(radial basis function,RBF)自适应神经网络,根据系统状态观测值对执行器故障进行在线重构,基于该重构故障,设计滑模容错控制器切换增益,实现风能转换系统故障诊断与容错控制律在线整定,并进行稳定性证明.仿真结果表明,执行器发生故障时系统的功率系数和叶尖速比均能保持在最优值,从而实现额定风速以下的最大风能捕获.     

风能转换系统的LPV主动容错控制

随着对风力机效率和可靠性要求的提高,现代风力机不再如传统风力机那样一味追求高的产能。本文针对桨距执行器故障的风能转换系统具有非线性性和参数严重不确定性,提出了基于LPV增益调度的风能转换系统的主动容错控制方法,降低故障对机组动态特性的影响。基于LPV凸分解方法,将风能转化系统非线性模型化为具有凸多面体结构LPV模型,利用LMI技术对凸多面体各个顶点分别设计满足性能要求的控制器,再利用各顶点设计的反馈控制器得到具有凸多面体结构LPV容错控制器。仿真结果表明,LPV增益调度技术可以成功地应用于风能转换系统的容错控制,在有故障的情况下,仍能保持系统的稳定和良好的动态性能。     

基于梯度估计的风力发电系统风能追踪控制系统设计

为解决PID控制跟踪结果不精准问题,提出了一种基于梯度估计的风力发电系统风能追踪控制系统设计.在硬件上,设计风向检测器确定风向标.通过脉冲宽度调制芯片,调整叶轮旋转平面.处理器根据风向信息生成驱动信号,实时控制叶轮的旋转面.利用光电码盘,获取发电机控制信号.监控终端系统接收到视频、音频信号.在软件上,分析风轮捕获机械能...     

变速恒频风力发电系统最大风能追踪控制的研究

本文介绍了变速恒频风力发电系统的核心构件——双馈异步风力发电机的运行原理,围绕最大风能追踪控制原理,几种最大风能的常见追踪控制方法(包含最佳叶尖速比法、功率信号反馈法)两个方面梳理了风力发电系统中有关最大风能的追踪控制方式,就整体控制策略、算法实现、仿真结果三个环节,介绍了一种针对变速恒频风力发电系统最大风能追踪控制的...     

基于LPV模型的风能转换系统增益调度控制

在额定风速以下,风能转换系统需要通过控制发电机转速使风能的捕获率最大.根据风速的多时间尺度特性,建立风能转换系统的非线性机理模型,进一步得到其归一化误差的线性参数变化(LPV)系统模型;为获取最大风能捕获和减少机械振荡,在PI控制策略的基础上,利用基于LPV模型的增益调度控制器进行动态补偿.仿真结果表明:补偿后系统的功率系数和叶尖速比追踪其最优值的精度更高,鲁棒性更好,体现了更好的动态性能.     

LPV动态补偿的风能转换系统变桨距控制

当风速超过额定值时,风能转换系统需要控制节距角来实现额定恒功率控制.同时控制电机电磁转矩使转速维持在其额定值以减少系统振荡.建立了风能转换系统的机理模型并得到其线性参数变化(LPV)系统模型;在多变量(MV)控制策略的基础上,设计了基于LPV模型的增益调度控制器,对节距角和电磁转矩进行动态补偿;基于dSPACE的风能转换系统硬件在回路仿真平台进行实验研究,结果表明补偿后系统的功率误差更小,电机转速及转矩的波动明显减小,体现了更好的动态性能.     

风能转换系统执行器故障主动容错控制

提出了一种新颖的风能转换系统滑模主动容错控制策略.针对风能转换系统执行器故障,运用预测控制思想和迭代算法,设计了一种故障观测器.在设定的优化时域长度内,利用实际系统与故障观测器的输出差值,通过反复迭代运算,不断地对虚拟故障信号进行调整,使其能有效地拟合实际系统执行器故障,并根据故障观测值实时调整滑模容错控制器结构.未发生故障时,故障观测值为零,系统在滑模控制器控制下稳定运行;执行器发生故障时,运用故障观测值实时调整滑模容错控制项,并用双曲正切函数代替符号函数,消除抖动.仿真实验结果表明,滑模容错控制器下的系统具有良好的容错能力,提高了风能转换系统最大风能捕获效率.     

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。     

永磁同步发电机风能转换系统滑模控制仿真

针对由于风速的随机波动性而使基于线性定常控制器的风能转换系统稳定性较差的问题,提出了一种基于滑模控制的永磁同步发电机风能转换系统的设计方案;分析了该系统中风力机模型、传动装置模型和永磁同步发电机模型的建立原理,介绍了滑模控制策略的具体实现。仿真结果表明,该系统具有较好的速度跟踪特性,实现了最大风能捕获。     

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。     

兆瓦级直驱式风力发电机组控制系统设计

为了降低系统控制难度、提高机组转化效率,提出了一种以复合励磁同步发电机作为发电机的兆瓦级直驱式复合励磁同步风力发电系统,该系统由不可控二极管 直流环节 并联SPWM逆变器组成的交/直/交变流器将风能转化为电能送入电网.该机组控制系统由机组主控制器、复合励磁控制器、逆变器控制单元、变桨距机构、偏航机构等构成.对机组控制系统中各个部件的功能和结构进行了分析和设计,并通过Profibus现场总线将这些部件构成了一个集散控制系统.     

风光互补发电系统设计方法研究

风光互补发电系统是将风力发电和太阳能光伏发电组合起来构成的发电系统。整个发电系统由光伏电池阵列、光伏方阵直流防雷汇流箱、控制器、逆变器、交流防雷配电柜、防雷接地装置、蓄电池组、测量设备等各部分组成。阐述了风光互补发系统各部分的构成特点及设计中应注意的问题。     

基于CAN总线的兆瓦级直驱风电机组控制系统

针对兆瓦级直驱风力发电系统在控制系统中需要变流器并联的情况,设计了一种基于CAN总线的兆瓦级直驱式风力发电系统,实现了控制系统中并联变流器的实时通信和同步控制.同时给出了一种基于TJA1040的CAN总线接口设计流程,详细说明了机侧和网侧变流器的通信协议及软件实现方法.在直流机模拟风机的实验平台中得到验证和应用.     

风能变换系统在电网频率调节中的应用仿真

随着不参与电网调频的变速风能变换系统(WECS)在电网中比例增大,系统频率调节成为重大问题。针对提出了一种新的方法优化了变速风能变换系统(WECS)在电网频率调节中的应用。首先对惯性控制进行改进,将调频功能加入到WECS中;再根据WECS短时间内可以一定范围内任意调节输出有功功率的特性进行改进,使WECS在频率暂态开始时起到更大的作用;然后,再使WECS与传统调频机组协调工作,弥补WECS只能短时支持频率调节的缺陷,使系统频率暂态恢复过程有功功率的注入更合理,减小了频率波动幅度,优化了WECS输出有功功率曲线,完成了WECS的转速恢复。最后给出仿真结果与分析。     

孤立海岛海洋多能互补电力系统设计

针对海洋孤岛供电困难的问题,介绍孤立海岛海洋多能互补电力系统的设计。     

离网型风电系统混合储能装置控制策略研究

离网型风电系统中引入混合储能装置,能显著提高系统运行稳定性.考虑到蓄电池与超级电容功能上的互补特性,提出了模糊控制与非线性死区特性相结合的方式.利用模糊控制对死区特性的控制参数进行合理的选取,达到优化蓄电池与超级电容充放电过程的目的.基于Matlab/Simiulink平台搭建风电混合储能系统并进行相应仿真,对比使用模糊控制与否时的功率分配效果,得出了上述控制策略对蓄电池在电量充足和电量不足时的充放电有较为合理的控制,延长了储能系统的使用寿命.     

自适应变步长最大风能捕获算法

风能具有随机性、不稳定性的特点,为了提高风力发电系统中风能的利用效率,在比较各种最大风能捕获算法的基础上,分析了爬山搜索法和叶尖速比法的不足,提出了自适应变步长搜索算法来捕获最大风能.通过改进爬山搜索法的变步长策略,明显加快了搜索速度,通过引入初始估计叶尖速比值,大大缩小了搜索范围.该算法不需要实时检测准确风速,不依赖风力机最佳功率曲线,有效地降低了成本,提高风力发电的效率.文中重点分析了算法的自适应性和变步长策略,仿真结果表明,该算法能够使风力机更快速到达最大功率点,动态响应快,收敛性好.