采用叶尖速比法和爬山搜索法相结合的风力发电系统 最大功率点跟踪研究

在风力发电机控制中采用叶尖速比法,可以实现快速功率跟踪,但常由于风速测量值与实际风速值不一致,导致无法达到最大功率点。由于爬山搜索法不需要测量风速,所以采用爬山搜索法和叶尖速比控制法相结合来实现快速最大功率跟踪。当风速变化超过±1 m/s时,采用叶尖速比控制法,按测量风速计算出参考转速,迅速跟随,达到指定转速后,切换到爬山搜索法,实现精确的最大功率跟踪。在Matlab环境下,建立了永磁直驱式风力发电机模型,仿真分析了风速变化时,采用叶尖速比法和爬山搜索法相结合的方法能够实现最大功率快速而精确的跟踪,且具有很好的动态特性和稳态特性。     

采用叶尖速比法和爬山搜索法相结合的风力发电系统最大功率点跟踪研究

在风力发电机控制中采用叶尖速比法,可以实现快速功率跟踪,但常由于风速测量值与实际风速值不一致,导致无法达到最大功率点。由于爬山搜索法不需要测量风速,所以采用爬山搜索法和叶尖速比控制法相结合来实现快速最大功率跟踪。当风速变化超过±1 m/s时,采用叶尖速比控制法,按测量风速计算出参考转速,迅速跟随,达到指定转速后,切换到爬山搜索法,实现精确的最大功率跟踪。在Matlab环境下,建立了永磁直驱式风力发电机模型,仿真分析了风速变化时,采用叶尖速比法和爬山搜索法相结合的方法能够实现最大功率快速而精确的跟踪,且具有很好的动态特性和稳态特性。     

风力发电机组最大功率跟踪控制策略研究

本文详细分析了风力机功率特性,并对此进行了仿真研究。在此基础上分析比较了最优叶尖速比法和爬山法两种风力发电机组最大功率跟踪(Maximum Power Point Track, MPPT)控制方法。仿真和实验结果表明,最优叶尖速比方法的跟踪速度最快,稳态效果最好,但是由于需要测量风速和风力机最优叶尖速比参数而限制了实际应用,而爬山法不需要知道风速,也不需要风力机的功率曲线,是一种实用的控制算法,但需要折中考虑跟踪速度和稳态性能.。     

基于改进爬山算法的风机最大功率点控制策略研究

爬山搜索法是风力发电最大功率点的跟踪控制策略的主要方法之一。传统的爬山搜索法对于惯量大的风力发电系统,由于时间常数大使转速滞后,导致无法进行正确的搜索控制,因此,提出了改进变步长爬山搜索法,并与基于斜率变步长爬山搜索法做对比,仿真结果表明,改进之后的爬山搜索法对小型风电系统的最大功率点的跟踪有良好的效果,能够避免在风速稳定时的机械振荡和提高风能利用率。     

一种引入停止机制的改进爬山算法

针对爬山法(hill-climbing searching,HCS)在最大功率点(maximum power point,MPP)处存在的转速振荡和风速变化导致搜索方向误判的问题,提出1种具有扰动停止机制的改进爬山算法。该算法不仅继承了变步长爬山法快速搜索至MPP附近的优点,还具有MPP检测和停止机制。在风机跟踪至MPP附近时,该机制不仅可以有效降低转速振荡对风机系统机械部件的磨损,而且克服了算法停止机制生效后风速再次变化时对搜索方向判断的干扰,从而进一步提高了风能捕获效率。在简化风电系统模型的基础上,仿真结果验证了该算法的有效性和优越性。     

采用极值搜索法的风电机组最大风能追踪控制

针对风电机组额定风速以下最大风能追踪控制问题,采用极值搜索的方法,通过对叠加风速扰动的叶尖速比和功率系数进行傅里叶变换,获得相位差信息,确定叶尖速比的变化方向。采用S形传输函数给出叶尖速比的变化量,降低了控制量的变化幅度,柔化了控制作用,进而控制转速跟踪最佳叶尖速比,使运行点向最佳运行点移动。通过对某6 kW风电机组在额定风速以下进行仿真研究发现,该方法不需要了解风电机组精确的参数和数学模型,能够控制风力机转速较好地跟踪风速变化,保持最佳叶尖速比和最大功率系数,减小功率动态跟踪误差,在实现最大风能捕获的同时,降低机组机械载荷。     

基于分区变步长爬山法的双馈风机MPPT控制策略

提出了一种基于分区变步长爬山法的双馈异步风机最大功率点跟踪控制策略,在吸取传统爬山法优点的基础上,给出了一种新的爬山法扰动步长分界方法和整定方案。该策略在风速稳定时能有效地抑制转速的波动,在风速发生变化时能较快地跟踪最大功率点,能有效改善双馈风力发电系统的稳态性能和动态性能。并通过仿真和实验验证了理论分析结果。     

改进型变步长最大功率跟踪算法在风力发电系统中的应用

为了改善永磁直驱式风力发电系统最大功率跟踪算法的稳态跟踪准确度和动态跟踪速度,提出了一种改进型变步长爬山搜索寻优算法;它结合同步电机矢量控制技术,在同步旋转坐标系下,通过解耦控制电机交轴电流分量,达到对风力机转速的控制。变步长最大功率跟踪算法思路是:基于两点斜率比较,判断发电系统接近最大功率点,通过指数衰减步长抑制发电系统在最大功率点附近振荡;不依赖风速传感器,通过每个寻优周期动态设置风速突变检测阈值,准确辨识风速变化,并重新初始化步长提高对风速变化的快速跟踪性能。通过搭建风力发电系统的Matlab/Simulink仿真模型和硬件实验平台,验证了该算法的有效性,展示了其良好的工程应用价值。     

结合叶尖速比法与三点比较法的风力发电机最大功率点跟踪控制策略研究

为进一步提高风力发电机最大功率点追踪的稳定性与精确性,提出将最佳叶尖速比法与三点比较法相结合的改进算法对风机的最大功率点进行跟踪。当风速波动较大时,采用叶尖速比法对最大功率点进行快速跟踪;在接近最大功率附近切换到三点比较法,实现稳定精确地最大功率点跟踪。以双馈风力发电机为例,在Matlab中建立风力发电机仿真模型,在风速随机变化的条件下,分别应用叶尖速比法、三点比较法以及两种方法结合的改进算法进行仿真。仿真结果表明,无论是从精确性还是稳定性上来说,所提改进算法都具有明显的优势。     

PSMG风力发电系统MPPT优化控制策略研究

针对风力发电系统最大功率点跟踪定步长爬山算法容易发生误判和振荡等缺点,采用自适应改进型最优梯度法对现有的定步长爬山算法进行优化。在风力发电系统和逆变器之间设置Buck变换器,建立了Buck变换器占空比与风力发电系统功率之间关系的模型,使用优化后的最优梯度-爬山法策略控制Buck变换器占空比,实现风力发电系统和负载的阻抗准确、快速匹配。仿真实验波形表明,改进的最优梯度-爬山算法搜索最大功率点的时间仅为传统算法1/3,稳态时输出参数的波动减小了50%。控制系统具有良好的稳定性和控制精度。     

永磁直驱风电系统中最大功率点跟踪控制优化的仿真研究

分析了风力机特性、永磁直驱电机模型、变换器控制策略及各种功率跟踪控制算法优缺点,并提出一种基于爬山搜索法的最大功率点跟踪(MPPT)控制方法的优化。在MATLAB/Simulink环境下搭建了永磁直驱风力发电系统模型,仿真分析了控制方法对最大功率点的跟踪效果,结果表明当风机起动及风速变化时MPPT控制方法能够使系统快速稳定在新的工作点,捕获得最大功率。由此验证了改进优化后的控制方法及所搭建模型的准确性与有效性。     

分段式自适应变步长爬山法在光伏系统MPPT中的应用

针对传统自适应变步长爬山法扰动步长变化稳定性差,不能同时保证良好跟踪精度与较快响应速度的问题,基于传统自适应变步长爬山法提出一种分段式自适应变步长爬山法,实现扰动步长的分阶段自动调整,再通过PWM技术将扰动步长变量转化为控制BOOST斩波电路的IGBT触发脉冲,从而实现光伏系统的最大功率跟踪。在MATLAB/SIMULINK软件中分别搭建基于传统变步长爬山法与分段式自适应变步长爬山法的模型进行仿真。通过对比表明,所提方法不仅明显缩短了对最大功率点跟踪的响应时间,使功率随时间变化更加平稳,而且对环境变化的适应性更强,控制方式更加灵活,从而改善了光伏系统的并网效率。     

双馈型异步发电机最大风能追踪控制研究

本文在对风力机运行特性进行分析的基础上,建立了风力机的简易数学模型,在风速变化时,实时调节发电机的转速和转矩,使之运行在最佳叶尖速比上,以捕获最大风能。借鉴矢量控制思想,采用基于定子磁链定向的控制方法,给出了最大凤能追踪控制系统框图,仿真结果验证了该系统最大风能追踪控制的准确性和有效性。     

变速恒频双馈风力发电系统最大功率跟踪算法的比较与仿真研究

研究比较了最大风能捕获的3种算法:直接转速控制法、最佳功率一转速曲线跟踪法、爬山搜索法,从稳定性、可控性方面进行研究比较分析,并用所搭建的系统模型进行详细的仿真研究,仿真结果验证了基于最佳功率一转速曲线跟踪法的变速恒频双馈风力发电系统能够快速地进行最大功率点跟踪(MPPT),从而最大效率地利用风能.     

双级矩阵变换器直驱风力发电系统最大风能追踪

提出了一种双级矩阵变换器(two stage matrixconverter,TSMC)直驱风力发电系统最大风能追踪控制策略。基于爬山法,通过引入中间变量实现对系统捕获风能状态进行判断,在此基础上,提出基于集成控制的最大风能追踪(maximum power point tracking,MPPT)算法。在Matlab中建立了TSMC风电系统仿真模型。仿真结果表明:新的MPPT算法通过对风力发电系统逆变级无功功率分阶段性的控制,不仅具有较好的准确性和稳定性,而且加快了系统捕获最大风能的速度。     

风力发电最大风能追踪综述

基于风能的充分利用,从分析风力机运行特性出发,针对变速恒频风力发电系统的特点,综述了捕获最大风能的方法,如叶尖速比控制、功率信号反馈、爬山搜索法、最大功率小信号扰动法、三点比较法。考虑到实际应用中风速变化及测量困难,为避免直接检测风速,提出一种新的最大风能追踪方法。详细讨论了已有方法的优劣。分析与研究表明,新的最大风能追踪方法简单、实用、可行。     

考虑塔影与风切变的永磁同步风电系统最大风能跟踪控制策略

为了保证风电机组高效稳定运行,通过在转矩控制环节中引入模糊变增益的转速补偿转矩,有效地减轻了由塔影效应、风切变、风速中的随机脉动分量引起的风力机输出的机械转矩波动与按照最优叶尖速比法计算的参考转速的波动对永磁同步风力发电系统的影响,抑制了风电系统的低频震荡并保证了系统的稳定性。当考虑到轴系的摩擦损耗时,为了真正地实现最大风能跟踪,通过对最优叶尖速比进行修正,得出最大电磁功率所对应的准确的参考转速,使得机组运行在最大电磁功率对应的工作点处。在Matlab/Simulink下构建了直驱永磁同步风电系统的详细仿真平台,验证了该方法的正确性与有效性。     

电励磁双凸极风力发电机系统MPPT控制策略的对比

本文在分析电励磁双凸极风力发电机工作原理及其控制策略的基础上,针对定桨距风力机,运用叶尖速比法和功率信号反馈法,通过控制发电机励磁电流控制发电机的电磁转矩,调节机组转速,实现最大风能跟踪(MPPT)控制。为研究两种MPPT控制策略的效果,以阶跃风和随机风为例,对两种MPPT控制策略进行了仿真和实验研究,验证了控制策略的可行性与有效性。对两种控制策略进行了对比分析,比较得出功率信号反馈法优于叶尖速比法。