基于载荷分析的变桨系统优化设计

永磁同步变桨技术在兆瓦级风力发电系统中的应用越来越广泛，为了对变桨系统一次系统进行合理设计，提出一种选型方法，基于对Bladed载荷仿真数据的深入分析，选择适度裕量的一次部件，既满足系统需求，又能合理控制系统成本。     

永磁同步风电机组功率平滑控制策略研究

大型风电机组普遍采用转矩-转速控制实现最大风能跟踪,传统控制策略下风机输出功率随着风速的变化而剧烈波动,影响了电网的稳定运行。在分析永磁同步风电机组运行特性的基础上,提出全风速范围内基于变桨的风电机组功率平滑控制策略,结合变桨和转矩控制实现风机跟踪给定功率,同时控制发电机低转速运行,抑制阵风时风电机组超速。基于MATLAB/Simulink,对一台2.5 MW高速永磁同步风力发电机进行仿真研究。结果表明,提出的控制策略能够有效抑制功率波动。     

风力发电变桨控制系统设计

为了降低控制难度,提高风力发电变桨系统可靠性,采用以模糊PID参数自整定为核心控制算法,设计了以PLC为控制器.由永磁同步伺服电机与伺服驱动器共同构成的变桨系统.通过软硬件的设计,较理想地实现了变桨系统的电气控制,在实际应用中获得了良好的控制效果.     

基于变桨距和转矩动态控制的 直驱永磁同步风力发电机功率平滑控制

风能的不确定性以及风轮机自身特性使风力发电机输出有功功率随风速变化而波动,影响风电机组输出电能质量,严重时还会影响电网运行稳定性。在分析变桨变速直驱永磁同步风力发电机运行特性的基础上,提出了在全风速范围内结合风力机变桨控制和发电机变速控制的发电机有功功率平滑控制策略。考虑到风能的随机性及直驱风能发电系统很强的非线性,设计了基于模糊理论的变桨距控制器和发电机转矩动态滑模控制器。对一台采用该控制策略的直驱永磁同步风力发电机的运行行为进行仿真研究。结果表明,提出的模糊变桨距控制能有效控制发电机转速运行范围,动态滑模控制能使发电机输出平滑的有功功率。与传统最大风能跟踪控制策略相比,所提出的控制方案能有效降低直驱永磁同步风力发电机输出有功功率的波动,控制发电机转速运行范围。     

考虑功率调节能力的风电场有功功率分配研究

针对风电场有功功率调度存在功率输出偏差大、波动剧烈和变桨机构频繁动作的问题,提出一种基于风电机组功率调节能力的风电场有功功率分配策略。该控制策略将机组分为优先调节机组和次优先调节机组,再将优先调节机组分为变速调节和变桨调节。在风电场有功功率分配时,优先考虑变速调节,再考虑变桨调节,对机组进行有功功率分配。对10台永磁同步风电机组进行有功功率分配仿真研究。仿真结果表明,与常规有功功率分配算法相比,提出的算法风电场有功功率输出偏差小、输出平滑,并有效减少机组变桨机构执行动作。     

变桨伺服无速度传感器控制

变桨系统的可靠性对于风电机组安全运行具有重要意义,而变桨驱动永磁同步电机的无速度传感器控制技术又是提高变桨系统风电机组可靠性的有效方案之一。本文提出了一种全速度范围的无速度传感器控制策略。在转速低时采用脉振高频电压注入法,转速高时使用模型参考自适应法,转速在过渡区时采用变权重复合算法。基于MATLAB/Simulink仿真平台,搭建了永磁同步电机矢量控制无速度传感器仿真系统,基于Myway控制平台搭建了实验电路。仿真和实验结果验证了提出的全速度范围无速度传感器控制策略的可行性。     

变桨永磁伺服控制系统无位置传感器控制

变桨永磁伺服系统一般通过位置传感器获取精确的转子位置和速度信号,实现对变桨永磁伺服电动机的控制,驱动桨叶转动到指定位置。但考虑风电环境的复杂性,许多不确定因素影响机械式传感器可靠性和耐用性,因位置传感器故障导致的风电机组长时间停机会带来巨大的经济损失。研究了一种位置故障情况下风电变桨永磁伺服控制系统无位置传感器控制方法。采用滑模观测器实现系统中高速的稳定运行,为了弥补该方法零低速的缺陷,低速时采用了一种改进型脉动高频信号注入法,实现了变桨永磁伺服电动机全速范围的调速控制,提高了系统稳定性,并通过仿真模型验证了该方法的有效性和合理性。     

兆瓦级风电机组变桨距系统的仿真研究

兆瓦级风电机组基本都采用了变桨距系统,本文首先研究了兆瓦级变桨距风机机组的控制策略,然后对变桨距机组的控制策略和采用永磁同步电机的变桨驱动器进行了仿真。     

直驱永磁同步风力发电机的控制器设计

推导出了永磁同步发电机在dq坐标系下的数学模型。根据直驱永磁同步风力发电机的结构特点,将滑模变结构控制理论应用于直驱永磁同步风力发电机中,设计出了速度环的变结构控制器,实现了发电系统的最大风能跟踪控制。最后,建立了基于Matlab的仿真模型并进行了仿真分析,仿真结果表明所设计的控制器具有良好的控制性能和鲁棒性。     

同步变桨系统一致性问题研究

同步变桨控制技术作为一个相对比较成熟的技术,被广泛的应用于风电产业中。为了使风机更稳定地运行,需要针对同步变桨中的一致性问题进行探讨。在分析影响同步变桨一致性因素的基础上,比较了增加电机功率和在控制方式加入速度调节模块这两种解决方案,通过MATLAB建模仿真,对比分析了两种方案的转速和位置波形。在取得同样效果的情况下,在控制中加入速度调节模块不增加设备体积,成本低。最后通过负载实验平台模拟各桨叶因风速变化而引起的受力变化,在实验室2 MW风机变桨系统中验证了在控制中加入速度调节模块可以有效地解决变桨一致性的问题。     

双转子无铁心永磁同步电动机的设计与仿真

提出了一种能提高电机转矩密度和效率的双转子无铁心永磁同步电动机。分析了该电机的基本原理、结构和特点。设计了一台样机,并用有限元分析方法对电机的空载和额定负载性能进行了仿真,并与同功率的常规永磁电机进行了对比。仿真及对比结果证明了设计方案的可行,电机性能良好,对同类的双转子无铁心永磁同步电动机设计提供一定的参考。     

永磁同步电机变饱和柔性变结构矢量控制

将柔性变结构控制方法引入永磁同步电机矢量控制中,以提高永磁同步电机矢量控制系统的响应速度,和运行稳定性。叙述了柔性变结构的基本原理,给出了永磁同步电动机柔性变结构模型,推导了柔性变结构控制律。仿真结果表明,该控制策略极大地改善了系统的动、静态性能,是永磁同步电机矢量控制中一种新颖的改进控制方式。     

盾构刀盘用直驱永磁同步电机的设计

运用场分析和磁路相结合的场路结合法,设计了一款运用于盾构机刀盘驱动系统的直驱永磁同步电动机。该永磁电机采用了多极内置式永磁转子结构,定子采用分数槽绕组的结构设计。采用有限元分析软件Ansys Maxwell和电机热分析软件Motor-CAD对永磁电机进行磁性能仿真分析和热分析,通过与仿真数值的对比分析,试验结果验证了永磁电机设计方案的正确性。     

Terminal滑模直驱风力发电变桨控制研究

由于风能的随机性和不稳定性的特点,加大了风力发电机组的控制难度。以直驱永磁同步风力发电机组为研究对象,以风速在额定值以上时使风力机输出功率稳定在额定值为研究目标,针对传统变桨距控制存在力矩抖动大,受干扰严重等缺点,提出一种基于Terminal滑模控制的双模控制方法。所设计的控制器采用Terminal滑模控制,控制策略采用功率和转速同时进行控制。利用Matlab/Simulink为实验平台,搭建Terminal滑模直驱风力发电机变桨控制模型,通过仿真验证,此方法与传统的变桨控制方法比较,有输出功率稳定无抖动、无超调、桨距角的变化更加平滑、抗干扰性强等优点。     

永磁同步电动机滑模控制仿真

研究了一种利用位置信号误差和滑模增益之间的非线性关系来设计的滑模增益,再结合变指数趋近律来改善滑模控制的鲁棒性及削弱滑模抖振,并将这种新的变指数趋近律滑模变结构应用于永磁同步电动机伺服系统的位置控制.应用Matlab/Simuhnk及Matlab编程建立了永磁同步电动机伺服系统的矢量控制系统的仿真模型,仿真结果表明,该滑模控制方法不仅有效抑制了滑模变结构的抖振,还增强了控制系统的鲁棒性.     

基于微分几何方法的永磁同步电动机变结构控制

建立了永磁同步电动机的仿射非线性数学模型，采用微分几何精确线性化理论，实现了对永磁同步电动机的精确线性化解耦，并给出了反馈控制算法，最后应用非线性变结构控制理论指数趋近律法进行设计，实现了一种较新的对永磁同步电动机的控制。仿真结果表明，该控制系统具有良好的动静态性能。     

基于TS模糊加权的风电机组变桨距的双模切换优化控制

传统的PID变桨距控制策略存在转速波动较大、变桨的跟随性差等不足。以风速在额定风速以上时,使风力发电机的输出功率稳定在额定功率为研究目标。针对变桨系统的惯性与延迟导致控制过程动态调节时间长、超调量大等问题,提出了基于T-S模糊加权的模糊与PID双模切换优化变桨距控制策略。以Simulink为试验平台,搭建了永磁直驱风力发电机组的变桨控制模型。通过仿真验证表明,所提方法具有模糊控制与PID控制两者的优点,控制输出的桨距角精度更高、响应速度更快、功率更加靠近发电机输出的额定功率。     

改进滑模观测器的永磁同步电动机矢量控制

分析了永磁同步电动机(PMSM)的数学模型,基于滑模变结构观测器(SMO)的基本理论,实现了永磁同步电动机无位置传感器的矢量控制。针对传统的滑模观测器采用常数切换函数,存在较大的抖振,对常数切换函数进行改进,减轻了系统观测的抖动。同时在对速度和位置进行估计时,采用一种变截止频率代替传统固定截止频率的低通滤波器,实现了对转速和频率的准确观测。搭建了基于Matlab/Simulink的仿真,最后采用I-F低速开环起动的控制策略,针对一台400 W永磁同步电动机,用高性能DSP28335实现了永磁同步电动机全范围的无传感器矢量控制。仿真和实验验证了改进的SMO算法具有良好性能。     

盘式永磁同步风力发电机的设计

本文介绍双转子单定子盘式永磁同步风力发电机的设计。用软磁复合(SMC)材料来形成定子铁心,同时采用结构简单的背靠背绕组,使电机的制造变得容易。用等效磁路法对5 kVA盘式永磁同步发电机进行了设计,并用有限元法对其进行了验证,计算和仿真结果表明此设计方案是可行的。     

带增益调度的风力发电变桨足巨控制研究

介绍了风力发电变桨控制的基本原理,对以输出功率作为控制量的变桨控制方法进行了仿真,并引入了一种带增益调度的变桨控制策略,通过仿真验证对比,证明了这种带增益调度的控制策略可以改善变桨控制效果。