基于变频器容量的永磁同步风力发电机最大功率控制的研究

介绍了永磁同步风力发电系统的基本结构,论述了风力发电系统中风机最大风能捕获的基本原理,并提出一种采用永磁同步电机作风力发电机实现最大功率输出的控制系统.通过建立考虑铜耗和铁耗的电机损耗模型,获得了电机损耗与定子电流之间的关系.在此基础上提出永磁同步电机最佳效率控制,并将其应用于永磁同步风力发电系统中.使风力发电机按照最大功率点跟踪方式运行时,电机损耗最小;在充分利用变频器容量的前提下,实现风力发电机最大功率输出,从而得到永磁同步风力发电机最优定子电流矢量控制.仿真结果证明了该控制算法的有效性和实用性.     

新型交流励磁直驱风力发电机的空载特性

为解决现有双馈异步风力发电机低风速段运行范围窄和直驱永磁风力发电机励磁不可控的问题,提出一种新型的采用交流励磁的直驱式风力发电机.利用已经设计的发电机参数,推导新型直驱交流励磁风力发电机的数学模型,同时利用MATLAB的Simulink功能建立发电机空载模型.结果表明,励磁频率、定子频率及转子机械转速频率间存在线性关系;发电机机械转速在低风速段时,通过调节励磁频率和励磁电流,发电机仍能输出额定电压,最终增加了发电机的运行范围.     

双定子风力发电机绕组匝间短路状态下的故障运行研究

当发生定子绕组匝间短路故障时,传统的单定子风力发电机只能停运等待维修,防止事故扩大,而双定子电机则可以带故障运行,不必完全停机。本文通过建立双定子永磁直驱风力发电机模型,对其内、外定子绕组匝间短路这一故障下的运行状态进行了分析,并使用有限元分析软件分别验证,证明了双定子电机定子绕组匝间短路时的容错运行能力。     

削弱永磁风力发电机电势谐波的极宽调制方法

为削弱永磁风力发电机电势谐波的影响,提出一种极宽调制方法,通过优化发电机结构,提高气隙磁场的正弦化程度来改善发电机电势波形的质量.用ANSOFT软件分别对传统贴面式永磁发电机和新型极宽调制式永磁发电机进行有限元分析,研制了两种转子结构的永磁风力发电机样机,并构建电势波形检测系统进行实验研究.通过实验分析表明,有限元分析结果与样机实验结果一致,极宽调制永磁风力发电机能明显削弱电势谐波,从而证明了利用极宽调制方法削弱永磁风力发电机电势谐波是有效和可行的.     

一种新型方波永磁风力发电机

本文提出了一种新型方波永磁风力发电机,介绍了电机的设计特点,并与正弦波永磁风力发电机做了对比研究。     

低速永磁水轮发电机的优化设计及性能仿真

针对低速永磁同步发电机所特有的高转矩低电压的特点,利用电机设计软件对所研究的发电机的主要尺寸、永磁体尺寸、定子绕组、定子铁芯、定子槽型进行了优化设计,据此研制了一台10kW外转子低速永磁水轮发电机的样机,最后采用Ansoft Maxwell软件进行样机性能仿真和样机试验.仿真以及试验结果表明:具有斜槽定子铁芯以及分数槽集中绕组的低速永磁水轮发电机具有齿槽转矩低、效率高、输出电压谐波分量小以及波形正弦性畸变率低等一系列优点,完全满足设计要求.     

永磁外转子风力发电机的逆变并网特性

为了提高风力发电机并网运行性能,提出一种符合大功率直驱并网永磁风力发电机要求的变流器电路拓扑结构.针对现有永磁直驱风力发电系统并网方案,设计了不可控整流、升压斩波、正弦脉宽调制SPWM逆变电路的控制方案,并对电路中升压斩波电路和SPWM逆变控制系统结构进行了重点分析.采用Matlab/Simulink软件进行系统并网仿真,结果表明,该控制方法可满足风力发电机运行的需要,证明了该方法的可行性和正确性.     

混合励磁永磁同步发电机的分析与设计研究

混合励磁永磁同步发电机是在永磁同步发电机的基础上，在电机的定子或转子上加入电励磁绕组以调节电机主磁通的新型发电机．首先对现有的混合励磁永磁同步发电机结构进行了改进，并详细分析了其改进后的工作原理和设计特点，结合混合励磁永磁同步发电机的工作原理，给出了相应的发电机电励磁控制系统．     

2.935MW永磁同步风力发电机电磁设计与仿真

分析了表面式与内置式永磁同步发电机转子结构上的差异,选定电机的转子结构型式.对永磁同步风力发电机的性能特点进行了分析和研究,计算了2.935 MW高速永磁同步风力发电机的电磁方案.对上述确定的电磁计算方案,利用有限元软件进行仿真,分析了发电机的空载、负载、短路特性.研究了电压波形正弦性畸变率、齿槽转矩、功率因数、短路电流的计算.经验证,各项性能满足设计要求.     

一种新型方波永磁风力发电机

提出了一种新型方波永磁风力发电机，介绍了电机的设计特点，并与正弦波永磁风力发电机做了对比实验研究，结果表明，这种新型方波永磁电机具有出力大、效率高、供电质量好以及工艺简单等一系列优点，特别适合于变速运行的交-直或交-直-交供电系统。     

基于Matlab的双馈风力发电机组动态特性研究

随着能源的大量消耗,人们越来越重视可持续发展能源,风力发电由于其可再生性得到了很好的发展.现阶段的风力发电是比较成熟的一种发电形式.在分析了变速恒频双馈发电机组的工作原理的基础上,建立了风电机组的数学模型,利用Matlab软件对基于双馈感应发电机的变速风电机组进行了仿真,得到了风电机组正常运行和电网故障两种条件下的动态输出特性.     

用于风力发电的新型集风装置自动控制系统设计

性能良好的集风装置是风力发电以及其它一些利用风能作为主要动力源的设备能够高效工作的重要保证.在阐述新型专利技术“直立式风力发电机”专利思想的基础上,给出了直立式集风装置的自动控制工作原理,并以微控制器为核心部件,设计了集风装置自动控制系统.实验结果表明:该系统能够实时跟踪风向变化,调整集风叶片与风向的夹角,以便最大效率地利用风能,控制方法正确可行.     

基于直驱永磁风力发电系统中最大风能跟踪的实现

研究贝兹原理关于永磁同步风力发电机的最大风能跟踪理论,提出了叶尖速比控制方法。介绍风力机的数学模型,以及最佳叶尖速比控制方法,构建永磁同步风力发电机的数学模型,继而利用Matlab/Simulink软件对该模型进行仿真分析。仿真结果表明：本控制方法能快速准确地实现风能的最大跟踪。     

基于小波算法的风电储能装置优化控制

风力发电是对传统发电方式的有效补充。风的方向、大小常具有不可预测、不可控制等特点。这些特点会导致由风力发电主导的电厂所输出的有功功率存在波动, 从而影响整个大电网, 造成大电网频率不稳定, 使得大电网的电能质量下降, 甚至会带来大电网的解裂。文章以双馈感应风力发电机模型为基础, 构造了风力发电系统模型, 并采用小波变换理论对该模型所输出的有功功率进行多层次分解。在低频分量信号中应用MUSIC谱估计算法, 建立非平稳随机时变功率谱, 通过比较输出功率与设定阈值之间关系, 设计基于分布式储能方式下的风力发电机储能装置控制系统。仿真结果表明:设计的控制系统可以实现对风电输出功率在线监控下的功率平滑控制。     

大型水平轴定桨矩风力发电机组数据采集系统设计

介绍了国产 6 0 0 k W风力发电机组数据采样设计原理、系统结构和实现方法。     

变速恒频风力发电机组输出特性分析

以变速恒频风力发电系统为研究对象,依据发电机数学模型和交流电机矢量变换控制原理,设计了交流励磁变速恒频(VSCF)发电机定子磁链定向的矢量变换控制系统,对转子侧变换器建立了外环定功率控制内环定电流控制的双闭环控制结构,实现双馈发电机定子有功P和无功Q的解耦控制,从而获得最大风能捕获的高效发电运行。并在PSCAD/EMTDC仿真环境下建立了变速恒频风力发电机组的整体动态数学模型。以渐变风和阵风为例,对由5台单机容量为2 MVA双馈感应电机(DFIG)组成的风电场并网前后的运行特性进行仿真研究,通过仿真分析,揭示了风电场并网运行的动态特性,并验证了数学模型和控制策略的正确性和有效性。     

双馈调速技术在变速恒频风力发电系统中的应用

本文以双馈调速技术为重点,介绍了在变速恒频风力发电系统中可采用的交流调速技术。根据双馈电机的数学模型,在计算机数字仿真的基础上,分别讨论了并网及单机运行时双馈式变速恒频风力发电系统的控制机理与机电能量传输关系。文中还对比分析了可能采用的各种变流器线路的优缺点。     

基于阻抗匹配的小型风电系统功率输出优化方法

为解决现有小型风力发电系统风能利用率偏低的问题,提出一种新型的基于阻抗匹配的系统功率输出优化方法。通过建立和分析小型风力发电系统数学模型,指出在发电机与整流器间串联阻抗后风电系统稳定运行点会发生变化,若阻抗参数设置合理则可提高系统的功率输出;基于该原理,采用粒子群优化算法,结合风速以及蓄电池电压的概率分布情况,以发电机一段时间内输出能量最大为优化目标,确定阻抗参数。仿真结果表明,选择合适的电抗器参数可以有效提高风力发电机能量输出,优化后平均输出功率增加了约21％。     

风力发电机发展现状及研究进展

风力发电机是实现风能转换为电能的核心部件之一.自上世纪70年代末以来,涌现了多种风力发电机拓扑结构及发电系统.针对现有国内外主要类型风力发电机的技术特点进行评述,分析比较不同类型风力发电机的经济技术性能,讨论风力发电机的最新发展趋势与研究进展,为我国风力发电研发工作提供参考.     

大型多功能风电机组主轴制动器惯性试验台的研制

针对我国大型风力发电机组容量已达6MW,而现有风力发电制动器惯性试验台只能完成3MW制动器测试的问题,作者研制了可用于6MW大型风力发电机组主轴制动器测试的惯性试验台。介绍了该试验台的工作原理、结构及关键技术的解决措施。该试验台不仅可用于风力发电机组制动器测试,还可用于工业制动器、重型卡车制动器、船舶锚绞机制动器的测试,提高了设备的投资效益。初步实测表明,该新型试验台可以达到设计的功能要求。