基于位置估计的双馈风力发电机的控制策略

为了避免由机械传感器所带来的一些控制上的问题,提出了一种基于位置估计的双馈风力发电机的控制方案。在转速控制阶段,根据双馈发电机数学模型,通过采集电网电压电流,转子电压电流,采用定子磁场定向的矢量控制策略,利用转子电流矢量综合位置与定子电压矢量综合位置,对并网前后转子位置进行估算,得到转速及功率变化规律,运用这个规律可以实现对转速的控制。最后对1 MW的风力机模型进行系统仿真实验,结果表明整个转速控制区间对转子位置的估计都满足系统要求,基本上解决了风力发电机的转速和无功功率控制难的问题,验证了方案的正确性与可行性。     

变速恒频双馈异步风力发电机建模与仿真研究

变速恒频发电是一种全新高效发电方式,适用于风力发电等可再生能源开发利用。为了实现变速下调节系统的稳定性,根据双馈异步风力发电机原理,建立双馈异步发电机的数学模型,采用变速恒频风力发电机运行特点分析双馈异步发电机控制模型。在STAR-90仿真支撑平台上开发仿真算法,建立双馈异步发电机及其控制的仿真模型,通过仿真验证模型的有效性。仿真实验结果表明,模型能正确反映变速恒频双馈异步风力发电机的运行特性,对实际风电机组的仿真研究及运行分析具有参考意义。     

双馈异步发电机滞环矢量控制策略的研究

根据双馈异步发电机的运行特点,推导出了其在静止参考坐标系中的数学模型,采用定子磁链定向的矢量控制技术,并结合滞环电流控制技术,提出了一种新的转子励磁控制策略。利用Matlab仿真软件建立双馈异步发电机的仿真模型,对有功和无功功率的解耦进行了仿真研究。仿真结果表明,该控制策略能够实现双馈发电机有功功率和无功功率的独立解耦控制。     

双馈感应电机无速度传感器直接转矩控制方法

风电机组双馈感应发电机运行中,由于参数变化的不确定性导致其无速度传感器直接转矩控制输出值出现异常波动,为保证双馈感应电机的频率稳定性,提出一种双馈感应电机无速度传感器直接转矩控制方法。计算转子磁链同步转速和转差速度,得到发电机的转速观测值;分析转子绕组电压空间矢量,建立磁链模型并构建电磁矩阵,在矩阵中计算定子绕组和转子绕组的磁势矢量,通过二者的矢量积得到电机的电磁转矩;转速和转矩共同组成直接转矩控制系统,实现对电机的速度调节和控制。仿真分析结果表明：采用所提方法时,在双馈感应电机启动后转速迅速增加,且在1.2 s后转速始终保持为1 400 r/min,可保证转子磁链的运行轨迹接近于圆形,直接转矩控制效果平稳。     

双馈异步风力发电机功率控制扰动法仿真研究

双馈异步风力发电机有功功率、无功功率的解耦控制是变速恒频风力发电系统的关键技术,也是保证风力发电机组安全高效运行的关键.介绍了交流励磁变速恒频风力发电的基本原理,提出了功率控制扰动策略.利用定子磁链定向的矢量控制方法建立了双馈异步发电机在d-q坐标系下的数学模型,实现了定子有功功率、无功功率的解耦控制.推导了双馈异步发电机的线性化模型并分析了其特件.利用MATLAB/Simulink建立了系统的仿真模型,并就主要扰动参数对系统功率控制性能的影响进行了分析.仿真结果验证了功率控制扰动策略的正确性和可行性,为风力发电技术的进一步研究提供了理论依据.     

无刷双馈风力发电机模型降阶

无刷双馈风力发电机中的3套绕组电流(功率绕组、控制绕组和转子绕组)产生的磁场在电机空间相互作用,绕组间复杂的耦合关系导致无刷双馈电机模型具有高维数特征.为了更有效地对无刷双馈风力发电机进行运行分析与功率控制,充分利用无刷双馈风力发电机的多时间尺度特征,实现模型降阶是必要的.研究了无刷双馈风力发电机的多时间尺度特征,建立了无刷双馈风力发电机的三时间尺度奇异摄动模型,为无刷双馈风力发电机的模型降阶奠定了基础.     

无刷双馈风力发电机模型降阶第Ⅰ部分:无刷双馈风力发电机的多时间尺度模型

无刷双馈风力发电机中的3套绕组电流(功率绕组、控制绕组和转子绕组)产生的磁场在电机空间相互作用,绕组间复杂的耦合关系导致无刷双馈电机模型具有高维数特征.为了更有效地对无刷双馈风力发电机进行运行分析与功率控制,充分利用无刷双馈风力发电机的多时间尺度特征,实现模型降阶是必要的.研究了无刷双馈风力发电机的多时间尺度特征,建立了无刷双馈风力发电机的三时间尺度奇异摄动模型,为无刷双馈风力发电机的模型降阶奠定了基础.     

双馈风力发电机系统的自抗扰神经网络的励磁控制

在双馈发电机传统控制方式的基础上, 将自抗扰控制技术和BP神经网络相结合结合, 应用于双馈风力发电机并网运行的控制上, 提出了一种新的双馈风力发电机并网运行控制方案. 该控制方案具有内外两个控制环, 内环通过BP神经网络实现双馈风力发电机的转子d-q轴电流控制, 外环通过自抗扰技术实现双馈风力发电机定子侧的有功、无功控制. 由于自抗扰控制器利用一阶跟踪微分器和扩张状态观测器对系统扰动进行动态跟踪补偿, 在此基础上输出双馈电机转子交--直轴电流的参考值, 然后将该参考值作为BP神经网络训练样本的输入, 训练后的BP神经网络可以更好地逼近实际转子电压输出量. 论文设计并实现了该方案的具体控制算法. 仿真测试表明: 该控制方案具有优良的动态性能, 对系统的内外扰动具有较强的鲁棒性, 在没有精确的发电机参数情况下依然可实现并网系统的稳定运行.     

绕线式异步风力发电机的最大风能追踪控制

以双PWM交流励磁电源控制的绕线式异步风力发电机系统为对象,研究了有功功率和无功功率的确定原则和计算方法,进而研究了双馈异步电机的功率解耦控制。给出变速恒频风力发电机最大风能追踪的控制策略,仿真研究表明基于电网电压定向的矢量控制策略,通过转子侧变换器和双馈电机之间的数学模型,能够有效地实现最大风能追踪。提高风电机组的运行和运行效率。     

新闻

短讯我国单机容量最大双馈异步风力发电机研制成功我国目前单机容量最大的双馈异步风力发电机-15.兆瓦变速恒频双馈异步发电机日前由兰州电机有限责任公司研制成功,成功实现并网发电。该风力发电机采用领先的全数字化矢量控制方法研制开发,可实现在宽风速范围内变速恒频发电,改     

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.      

双馈风力发电机无速度传感器控制研究

间接利用定子、转子电流间的比例关系,分析转子电流和转子位置观测之间的关系,提出了一种基于PQ 功率转子位置观测法的DFIG 矢量控制策略,这种控制策略克服了其他速度观测方式在同步速运行时观测不准的缺陷,具有较宽广的运行范围,能够取得与有速度传感器控制相似的稳态性能。最后构建了DFIG 仿真与实验平台,对所述无位置传感器控制策略进行了仿真与实验验证。仿真结果和试验结果证明了这个控制方法的正确性与有效性。     

新型双馈风力发电机有功功率平滑控制策略研究

针对由于风能的不确定性、风力发电机的大惯性以及风力发电系统的响应延迟性等造成的风力发电机输出有功功率在一定范围内有波动的问题,提出了一种新型双馈风力发电机有功功率平滑控制策略。该控制策略在全风速范围内采用变浆与变速协调控制策略,并在其基础上增加了一个有功功率误差控制环节,将转子电压辅助控制指令值作为反馈量加入原来的转子电压控制指令值,通过控制SPWM脉冲发生器来实现风力发电机定子输出有功功率的平滑控制。Matlab/Simulink仿真结果表明,与传统有功功率控制策略相比,该新型有功功率平滑控制策略有效抑制了双馈风力发电机输出有功功率的波动。     

Robust control of electric generator in the case of time-dependent mechanical power

The problem of control of electric generator whose model is described by a third-order differential algebraic equation with a priori unknown parameters under uncontrollable external disturbance defined by an unknown time-dependent power is solved. When the problem is solved, it is assumed that the relative speed of the generator’s rotor can be measured. A control algorithm ensuring small amplitude of the rotor vibrations in the quasi-steady-state mode due to changes in the voltage at the excitation coil of the rotor is proposed. This algorithm also ensures the stable operation under emergency conditions caused by changes in the reactive resistance of the power transmission line. Numerical examples and the results of computer simulation are presented to illustrate the performance of the proposed control algorithm.     

风力发电系统的Hamilton建模及其无速度传感器控制

本文研究了基于端口受控Hamilton(port-controlled Hamiltonian, PCH)模型的永磁同步风力发电系统的无速度传感器控制问题. 首先根据风力发电系统本身的物理结构特性, 建立其端口受控Hamilton结构模型, 然后基于此模型设计了系统的全维状态观测器, 得到系统的速度估计, 从而实现了系统无速度传感器控制. 在控制器设计中还考虑了系统存在参数不确定情况下的自适应控制问题, 以及在控制器设计中用状态量的估值直接替代不可测状态量时存在的误差问题. 最后仿真实验证明了控制器的有效性.     

同步发电机混沌振荡的精确线性化控制

在周期性负荷扰动情况下,同步发电机可能诱发混沌振荡现象,严重威胁电网运行安全性;为解决此问题,采用精确线性化控制方法来设计混沌控制器;首先,系统的数学模型经过状态变换,对非线性系统进行线性化处理,然后结合配置反馈增益方法,设计出相应控制器;仿真结果表明,所设计的控制器能够有效抑制混沌振荡,发电机转子运行角和发电机相对转速由无规则的运动转变为稳定运行,提高了电力系统稳定性。     

编码器原理及其在风电控制系统中的应用

本文主要讨论增量式和绝对式旋转光电编码器如何在风电控制系统中准确测量变桨电机转子旋转速度和位置。以及双馈发电机转子转速的精确测量,实现对桨叶角度控制和双馈发电机的伺服控制。     

双PWM直驱同步风力发电机最大风能捕获

以直驱同步风力发电机组为研究对象,为了提高发电机的系统的效率,降低电机的损耗,采用双PWM变流器拓扑结构,提出了一种最大风能捕获（MPPT）的控制方式。不需要风速信号、风机转速及与风力机系统参数有关的最大功率运行表格,仅需对输出功率进行跟踪计算,使得能达到捕获最大风能的控制效果。采用PSCAD／EMTDC软件进行仿真,仿真结果验证了控制方法的有效性。