直驱式外转子永磁同步风力发电机计算机辅助设计

采用面向对象的编程软件C++Builder6.0,设计和开发可视化直驱武外转子永磁同步风力发电机计算机辅助设计软件.介绍了该软件的窗口设置及其功能实现,将软件设计值与算例值进行了比较,验证了设计软件的可靠性.软件用户界面友好,通用性强,操作方便,适合对直驱式外转子永磁同步风力发电机进行设计.     

基于滑模的直驱型永磁风力发电机控制

针对安装速度传感器给直驱型永磁风力发电系统带来的可靠性降低、成本增加等缺陷,采用无速度传感器的方法对发电机的转子角度和位置进行估测.结合滑模观测器对电机参数和测量的鲁棒性强以及转子磁链定向的矢量控制能够实现dq轴的解耦控制的优点,建立了基于滑模观测器的直驱型永磁风力发电机的无速度传感器控制系统模型.该系统不仅能够精确地获得转子转速和相位信息,实现高性能的矢量控制,而且能够实现有功、无功功率的独立调节.为了解决传统滑模观测器不连续的砰-砰控制产生的高频抖动,引入了连续的饱和函数.2 MW直驱型永磁风力发电机控制系统仿真验证了该方案的可行性,7.5 KW模拟系统实验结果进一步表明系统具有良好的动静态性能.     

基于MRAS的直驱型永磁风力发电机控制

在直驱式永磁风电系统中速度传感器安装困难,无速度传感器控制是必要选择.将用于永磁电动机速度观测的模型参考自适应方法移植到发电系统,为了克服直流偏置和积分初值累积以及定子电阻变化导致磁链观测误差较大的问题,提出一种参考模型电压的修正方法,利用理想的电流模型修正电压模型的磁通观察器.并利用小信号模型分析系统的动态性能、算法精度和参数变化的影响.该系统能够适应风速变化和间歇性等特点,准确地估测转子位置,具有实现简单、系统鲁棒性强,动态响应快的优点.仿真和实验结果验证了该方案的正确性和有效性.     

基于精确线性化的永磁同步风力发电机滑模控制

针对直驱永磁同步风力发电机的最佳转速跟踪控制,提出了基于精确线性化模型的滑模控制策略及其设计方法,运用Matlab/Simulink建立了直驱型永磁同步风力发电机的仿真模型,并对不同风况下运行的机组进行了仿真分析。结果表明该控制器能在较宽的风速范围内有效提高系统的鲁棒性。     

基于精确线性化的永磁同步风力发电机滑模控制

针对直驱永磁同步风力发电机的最佳转速跟踪控制,提出了基于精确线性化模型的滑模控制策略及其设计方法,运用Matlab/Simulink建立了直驱型永磁同步风力发电机的仿真模型,并对不同风况下运行的机组进行了仿真分析。结果表明该控制器能在较宽的风速范围内有效提高系统的鲁棒性。     

基于SIMULINK的同步直驱风力发电机并网控制研究

本文简要介绍了风力发电中并网控制要求和同步直驱风力发电机并网的控制原理，并针对同步直驱风力发电机的并网控制方式进行了讨论分析：在SIMULINK软件中按照分析的结果进行建模并实验，用SVPWMA方式实现了对输出电压的控制；仿真结果表明该种控制方法可以满足风力发电机的运行需要。     

永磁直驱风力发电系统机侧控制策略研究

最大功率跟踪一直是风力发电控制策略研究的热点和难点,本文首先介绍永磁直驱风力发电系统背靠背变流器的基本拓扑结构,然后在建立双Y移30°六相永磁同步发电机数学模型的基础上,基于id=0的转子磁场定向,设计了转速外环电流内环的双闭环控制器。通过监测风速变化实时调整电机转速,以达到最大风能捕获的目的。实验结果进一步验证了该控制策略的正确性与可行性。     

直驱式永磁风力发电机软并网与功率调节的控制集成

为实现直驱式永磁同步风力发电机无冲击并网与风能最大跟踪控制, 设计了一种软并网与功率调节一体化的控制集成装置. 基于广义功角特性, 提出了一种对逆变器输出功率进行直接控制, 从而实现最大风能跟踪的控制策略. 新的控制策略可使发电机的转速按所期待的动态运动, 因而具有良好的静态与动态性能. 另外, 该控制律中对电机参数具有很强的鲁棒性, 因而该控制器能适应各种不同参数的同步风力发电机, 成为同步风力发电并网与功率调节的独立装置.     

直驱永磁同步发电机无位置传感器控制研究

提出一种基于锁相环技术的无位置传感器控制策略,该控制策略将系统输出的相位与给定信号相位的相位差值锁定为一个固定值,根据锁相环特性就可以得出电机位置、频率信号。仿真结果表明,该方法实现了全速范围内转子位置、速度的准确、快速检测。     

变速恒频双馈风力发电系统网侧变流器控制策略研究

变速恒频双馈风力发电系统通常采用磁链定向、转子磁链定向和气隙磁场定向进行控制,这些控制系统的结构设计复杂,控制精度不高。为了进一步提高风力发电系统的控制效果,论文对变速恒频双馈风力发电系统的双P W M变流器进行了详细的分析,针对网侧变流器建立了数学模型,对网侧变流器的控制策略进行了研究,并采用电压、电流双闭环控制策略对系统中的网侧变流器进行控制。仿真结果显示,双闭环控制策略系统经过短暂的振荡之后能够快速实现状态的转变,达到预期效果。     

优化爬山算法在直驱永磁风力发电系统中的应用

为了缩短爬山算法的计算周期,提高直驱永磁风力发电系统最大风能捕捉的响应速度,提出一种根据功率扰动寻求最大功率的优化爬山算法.该算法在变步长爬山算法盲目搜索的基础上添加数据存储输出功能,构造了与电机转速对应的最大输出功率表,避免重复的计算,同时结合功率反馈控制来实现系统最大功率追踪.运用MATLAB对该算法进行仿真验证,结果表明本文所述算法的响应速度和稳定性明显超过传统变步长爬山算法.     

Power control of a doubly fed induction generator connected to the power grid

In this paper, the regulation control problem of the active and reactive power at the common connection point between a doubly fed induction generator and the grid is approached. The proposed controller is developed exploiting the passivity properties of the considered model for the control system. It is considered the existence of a wind turbine that delivers a time-varying torque to the generation unit which exhibits a highly nonlinear structure due to the variations of the wind speed. From a theoretical perspective, the main feature of the contribution lies in the fact that it is formally proved that the equilibrium point of the closed-loop system that corresponds to the desired power exhibits practical global asymptotic stability properties. This characteristic is obtained applying well-known theory from the perturbed nonlinear dynamical systems theory. However, in the numerical evaluation of the proposed controller, it is illustrated how these properties are indeed stronger since asymptotic stability is achieved.     

直驱式风电机组发电机转子支架强度分析

为实现某直驱式风电机组发电机转子支架的强度设计要求,应用有限元软件和疲劳分析软件,研究有限元方法在极限强度和疲劳强度分析中的应用.基于HyperMesh建立直驱式发电机有限元模型,采用MSC Nastran计算分析转子支架的极限强度.在极限强度不满足强度设计要求的情况下,对转子支架的结构进行优化.基于疲劳分析软件,计算分析转子支架的疲劳损伤.最终得到优化后的转子支架设计满足强度设计要求.     

A rotor speed estimation algorithm in variable speed permanent magnet synchronous generator wind energy conversion system

A rotor speed estimation algorithm in a direct vector controlled permanent magnet synchronous generator wind energy conversion system is proposed. The proposed method is based on a simple equation obtained from the flux model of the machine and contains only stator flux and current. Constant gain recursive least squares estimator is used for implementing the speed estimation algorithm. Rotor position information used for coordinate transformation is computed using the estimated speed. Stator flux information required by the speed estimator is obtained using the stator voltage equation by implementing a programmable low pass filter. The estimated speed is used as the feedback signal for the speed control loop of the vector controlled machine side converter control system whose command speed is obtained from a wind speed sensorless maximum power point tracking controller, thus, we obtain a complete rotor speed and wind speed sensorless permanent magnet synchronous generator wind energy conversion system. Simulation is carried out to validate the performance of the proposed method. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

双馈感应风力发电机组的非线性变结构空载并网控制策略

采用矢量控制结合PI控制来实现双馈感应发电机并网时,电机的各种磁链以及电压电流交叉耦合补偿部分都会降低电网电压跟踪的速度,使动态响应性能不够理想,令超调量增大.本文采用变结构控制与全状态反馈线性化解耦相结合的控制策略,来控制双馈感应发电机组的空载并网过程.在MATLAB仿真模型基础上,从空载并网时发电机定子电压对电网电压的跟踪、并网过渡过程中定转子电流变化情况,和并网后功率调节和最大风能捕获这3个阶段进行了仿真分析.最后将非线性变结构控制器与传统矢量控制外加PI调节控制的仿真结果进行了对比分析.结果表明,采用全状态反馈线性化变结构控制的双馈感应风力发电机组,可以实现发电机的平滑并网,并网效果较好,定子电流对电网冲击小,转子电流实现比较平稳的过渡.并网后,发电机能够有效地进行最大风能捕获,实现变速恒频发电和有功、无功功率的独立调节控制.通过与传统矢量控制的比较分析,可以看出,双馈感应风力发电机组采用状态反馈精确线性化变结构控制器比传统矢量PI控制器对电网电压跟踪速度更快,动态响应更快速、调节时间和超调量更小.     

虚拟同步发电机参数自适应调节

虚拟同步发电机技术借由控制器设计达到模拟同步发电机外特性的效果, 改善了含有新能源的电网系统 的稳定性. 根据虚拟同步发电机参数可调的特点, 可采用参数自适应调节优化系统动态性能. 但传统虚拟同步发电 机参数自适应调节仍存在两方面不足: 一方面, 大范围调整阻尼下垂系数和虚拟转动惯量, 对系统储能裕量要求高; 另一方面, 暂态调节过程中存在功率超调现象, 对电力设备不利. 本文引入输出速度反馈调节系统阻尼, 为改善系 统暂态稳定性提供了方便的调节手段; 其次, 根据系统暂态功角特性, 提出了参数自适应控制策略, 缩短了调节时 间, 将频率偏差减小至允许范围内, 改善了电网频率调节的暂态性能, 同时抑制了功率超调. 最后, 对比实验结果表 明本文控制策略优于现有的自适应控制策略.     

核动力装置蒸汽发生器水位的分层模糊自适应控制

针对压水堆核动力装置蒸汽发生器的水位控制提出一种分层模糊自适应控制方案，该方案中2个模糊控制器分层连接，每个模糊控制均采用典型模糊控制单元，使得模糊规则个数和可调参数个数大大减少，便于在线学习和实时控制，给出了分层模糊控制器的解析表达式及可调参数的在线学习方法，在快速加负荷和突然甩负荷的仿真实验中，该方案的控制效果明显优于已有的变参数PID控制，验证了该方案的有效性。     

一种用于风力发电的电压跌落发生器

为了测试和研究风电系统的低电压穿越能力,需要利用一种电压跌落发生器模拟电网规范中的各种电网故障。本文给出了一种新型的低成本电压跌落发生器,利用可控器件IGBT在调压器的原、副边之间切换来实现电压跌落,并控制电压跌落的类型、深度、持续时间和起止相位。     

模型参考自适应电动变桨距控制

根据模型参考自适应控制原理(MRAC),以大型风力发电机组直流电动变桨距控制系统为研究对象,设计一个高性能电动变桨距自适应控制系统,并应用李雅谱诺夫稳定性分析法给出自适应系统控制律,通过对所设计系统的性能进行了仿真分析,分析结果表明所设计系统具有很好的跟踪性和伺服性.