变速风力机变桨距系统建模与仿真

变速风力发电机组一般采用变桨距控制来稳定输出功率,但是桨距角的改变会引起攻角的改变,从而引起叶片气动性能的改变,所以在变桨距控制过程中,必须保证合适的攻角,以确保风力机具有良好的气动性能。采用统一变桨距控制方法,在matlab/simulink环境下,通过预测攻角仿真研究了变速风力发电机组的变桨距控制过程,结果表明,该控制模型能正确模拟各种风速下风力发电机组变桨距的动态过程,为进一步研究变速风力发电机的功率控制奠定了基础。     

基于Matlab的含风电电网建模与仿真

介绍了应用Matlab 7.0对含风电的电网建模以及风速突然变化、系统电压突然下降和电网发生单相接地短路3种情况的仿真分析方法和机理。仿真结果表明，变速风力机驱动双馈式异步风力发电机组的变速平稳。机组效率高，对电网也可以起到一定的稳压和无功调解的作用。     

变速恒频无刷双馈风力发电机的建模与仿真

建立了包括风速、风力机和风力机机械控制部分、变速恒频无刷双馈风力发电机的整体动态数学模型：应用MATLAB软件中的SIMULINK环境,以建立的数学模型为基础搭建了变速恒频无刷双馈风电机组仿真模型。以渐进风和随机风为例．对仿真模型进行分析。仿真结果表明了变速恒频尤刷双馈风力发电机良好的运行特性及模型的正确性,并为无刷双馈电机在风力发电系统的进一步应用研究提供了可靠的理论依据。     

风力发电传动系统的建模与数字模拟研究

通过分析风力发电机组中传动系统的特性,针对不同类型的风力发电机组提出了灵活的传动系统建模方法(包括4种模型:刚性轴感应发电机模型、柔性轴感应发电机模型、刚性轴变速发电机模型和柔性轴变速发电机模型),并采用数字模拟方法在软件中加以实现,与商业风力机计算分析软件GH-Bladed中的风力发电系统运行结果进行对比,验证了模型的准确性,运行结果表明,该文提出的建模方法能够满足不同传动系统的惯性要求,并且能方便的在软件中根据实际风力机参数进行模型选择和参数设置,为实验室模拟风力发电系统提供了理论依据和模拟方法。     

变速恒频风力发电机组动态模型及并网研究

分析了风力发电系统的特点,着重介绍了变速恒频（Variable Speed Constant Frequency,VSCF）风力发电机组运行的基本原理．在此基础上,探讨了风力发电机组各部分的仿真建模,并分析了目前适用于不同条件下的双馈感应式异步发电机（Double—Fed Induction Generator,DFIG）变速恒频（AC—Exited Variable Speed Constant Frequency,AEVSCF）风力发电机的数学模型。对含变速恒频风机电网系统的故障扰动过程进行仿真分析．结果验证了建模的正确性。在故障扰动的最后对未来风电机组建模的研究重点提出了一些建议。     

基于PID控制的变速恒频风力发电机组液压变桨距控制系统研究

文章分析了变桨距控制原理,对变速恒频风力发电机组各部分数学模型进行了分析与研究,在此基础上,建立了变速恒频风力发电机组PID液压变桨控制系统仿真模型,在matlab/simulink环境下对未加PID控制器与加PID控制器两种情况下的系统进行了仿真研究。仿真结果表明,PID控制器能改善风力机桨距控制效果,更好地捕获风能,稳定风力机功率输出。     

风力发电机组建模研究现状

风力发电系统的建模是对风力机系统进行控制和优化的基础。该文讨论了风力发电系统建模的思想,对在国内外的风力发电机组建模中已经采用的模型、方法及其应用的优缺点进行了综合分析,并在分析的基础上,介绍了模型的简化方法和线性化方法,结合学科发展的趋势,提出了以后的发展目标,这对有关风力发电机组的建模和控制方面有一定的借鉴意义。     

风力发电机叶片设计与气动性能仿真研究

运用叶素理论和气动理论,基于设定的风力机性能参数对风轮叶片进行三维设计。利用Gambit建模软件对风力机单叶片进行三维建模,再用Fluent软件进行风力机叶片气动性能的数值模拟,仿真叶片气动流场流态,并计算叶轮的升力、阻力和扭转力矩;验证风力机气动性能数值模拟的可行性和可靠性;计算发电机组功率和风能利用效率等性能参数。对风力发电机叶片的设计和气动数值模拟计算分析的工作可深化对风力发电机组三维叶片的气动性能的了解,仿真风力发电机组气动流场,能为风力机叶片的设计、改型和研发工作提供技术参数和指导意见。     

基于PSCAD的并网型风机建模及仿真

建立了包含风速模型、风力机模型、发电机模型和控制系统模型的风力发电机组的整体动态数学模型;应用PSCAD软件,以建立的数学模型为基础搭建了变速恒频风电机组仿真算例;并以短路故障和渐变风干扰为例,对由一台单机容量为2 MW变速恒频风电机组并网后的运行特性进行了仿真研究.仿真结果表明了变速恒频风电机组良好的运行特性及影响该机型风机稳定的因素.     

液压型风力发电机组最优功率追踪控制方法研究

为研究风力发电机组风能利用率,对液压型风力发电机组的风力机特性和液压主传动闭式系统进行建模分析,提出一种变步长的最优功率追踪控制方法.该方法根据风力机角速度和发电功率判断风力机运行区间,依据不同的运行区间对给定功率进行实时调整,通过控制发电功率间接控制风力机角速度,实现最优功率追踪控制.基于30kVA液压型风力发电机组实验平台进行仿真和实验研究.结果表明:采用变步长最优功率追踪控制方法,系统压力和发电功率可准确地跟踪风速变化,该方法具有良好的控制效果.     

A particle swarm optimization for wind energy control problem

The control problem of a wind turbine involves the determination of rotor speed and tip-speed ratio to maximize power and energy capture from the wind. The problem can be formulated as a nonlinear programming problem with the annual energy generation as the objective function. The wind speed distribution is modeled as the Weibull distribution. The Weibull shape and scale parameters are assigned to be stochastic in response to limited wind data and variability nature of the wind. It is proposed to apply particle swarm optimization to solve for optimum rotor speed under fixed-speed operation and optimum tip-speed ratio under variable-speed operation. The optimum rotor speed varies with the wind speed distribution, while the optimum tip-speed ratio does not depend on the wind speed distribution. It can be concluded from the simulation results that both the wind power and energy are more dependent of the Weibull scale parameter than the Weibull shape parameter. This implies that the wind power and energy are more dependent of the mean wind speed than the speed distribution.     

Investigation on wind power potential on Hong Kong islands—an analysis of wind power and wind turbine characteristics

This paper discusses the potential for electricity generation on Hong Kong islands through an analysis of the local weather data and typical wind turbine characteristics. An optimum wind speed, u_op, is proposed to choose an optimal type of wind turbine for different weather conditions. A simulation model has been established to describe the characteristics of a particular wind turbine. A case study investigation allows wind speed and wind power density to be obtained using different hub heights, and the annual power generated by the wind turbine to be simulated. The wind turbine's capacity factor, being the ratio of actual annual power generation to the rated annual power generation, is shown to be 0.353, with the capacity factor in October as high as 0.50. The simulation shows the potential for wind power generation on the islands surrounding Hong Kong.     

变速恒频风力发电系统及其控制技术研究

为了最大限度地利用风能,风力发电系统应采用变速恒频控制策略。分析了鼠笼异步发电系统、双馈发电系统、无刷双馈发电等变速恒频风力发电系统的原理、性能及特点,通过对比各种风力发电机和各种控制方法的优缺点,对未来风力发电机和风力发电控制技术的发展趋势做了展望: 风力发电机大型化;采用变桨距和变速恒频技术;风力发电机采用直接驱动;采用智能化控制等。     

风轮机输出特性模拟系统的设计

为了在不具备风场环境的情况下进行风力发电技术研究,设计了一套风轮机输出特性模拟系统.通过建立随机风速模型和风轮机转矩输出特性计算式,利用变频器控制异步电机的输出转矩来模拟风轮机的输出特性,使用所搭建的实验平台进行试验.试验结果表明,该模拟系统具有良好的动态实时特性,适用于在实验室内进行风力发电技术的研究工作.     

不同扩散体对建筑增强型垂直轴风力机气动性能的影响

为研究不同建筑扩散体对建筑增强型直线翼垂直轴风力机的气动性能与流场结构的影响,采用CFD数值模拟的方法,以NACA0021为叶片翼型的多叶片建筑增强型直线翼垂直轴风力机为对象,研究其在不同建筑扩散体及不同尖速比下的气动性能。结果表明:建筑增强型直线翼垂直轴风力机存在最佳尖速比;不同建筑扩散体对提高直线翼垂直轴风力机风能利用率影响较大,在所选取的8种建筑扩散体模型中,梯形建筑扩散体下的直线翼垂直轴风力机在尖速比为4.62时标准化风能利用率可达1.560 7,而A1翼型式建筑扩散体下的直线翼垂直轴风力机前后压差较小,风能难以利用。     

多级变速风力发电技术

提出了一种新的风力发电技术.该技术是处于“恒速恒频”和“变速恒频”之间,风力机可以在几个叶轮转速点输出频率恒定的电能,相对恒速恒频风力机只在一个转速点输出所要求的恒定频率电能有较大的进步.该技术的风能利用率相对较高、经济实用、简单可靠.     

Study of a double fed induction generator using matrix converter: Case of wind energy conversion system

Due to the growing of the power electronics, especial attention has been given to the use of new generation of power converters, AC/AC matrix converter to which provide a direct power converter AC/AC, bi-directional power flow, almost sinusoidal input and output waveform. In this paper, we present the performance study of a variable-speed wind turbine based on doubly fed induction generator fed by matrix converter using the maximum power point tracking method to extract the maximum power available. The whole system is presented in d-q-synchronous reference frame. The control scheme is tested and the performances are evaluated by simulation results. The simulation results obtained under MatLab/Simulink show the effectiveness and validity of the considered control.     

Dynamic wind turbine output power reduction under varying wind speed conditions due to inertia

The inertia of wind turbines causes a reduction in their output power due to their inability to operate at the turbine maximum co‐efficient of performance point under dynamic wind conditions. In this paper, this dynamic power reduction is studied analytically and using simulations, assuming that a steady‐state optimal torque control strategy is used. The concepts of the natural and actual turbine time‐constant are introduced, and typical values for these parameters are examined. It is shown that for the typical turbine co‐efficient of performance curve used, the average turbine speed can be assumed to be determined by the average wind speed. With this assumption, analytical expressions for the power reduction with infinite and then finite turbine inertia are determined for sine‐wave wind speed variations. The results are then generalized for arbitrary wind speed profiles. A numerical wind turbine system simulation model is used to validate the analytical results for step and sine‐wave wind speed variations. Finally, it is used with real wind speed data to compare with the analytical predictions. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于Matlab/Simulink的永磁直驱风力发电机组建模和仿真研究

以永磁直驱风力发电机组为研究对象,建立了包括风力机、传动部分、永磁直驱发电机、矢量控制策略、最大风能捕获策略的整体数学模型;应用Matlab/Simulink工具,以建立的数学模型为基础搭建了永磁直驱风力发电机组仿真模型,并以两次阶跃风速为例对所建模型并网后运行特性进行了仿真研究。实现了永磁直驱风力发电机组的最大风能捕获和功率解耦控制,仿真结果表明,永磁直驱风力发电机组具有良好的运行特性,同时验证了所建模型的正确性和有效性。     

新型变桨风力机结构设计与性能分析

为满足分布式电网发展要求,提高小型风力机风能利用率,防止大风条件损坏风力发电设备,文章设计了一种应用于小型风力机的新型主动统一变桨调节装置。文章介绍了装置的基本构造与工作原理,利用熔融沉积3D打印技术制作小比例模型验证了变桨装置的可行性,并通过数值模拟方法对功率输出性能及风轮载荷进行了模拟分析。模拟结果表明:通过适当调节桨距角大小,可有效控制风力机输出功率保持在额定功率值附近,且高转速条件下增大桨距角对功率输出性能有较强抑制作用;叶片应力集中区域主要在叶根及叶片中部靠近前缘部位,在功率调控过程中,随着桨距角与风速的增加,应力集中区域由叶中向叶根转移,最大应力值总体呈下降趋势。