基于改进的直接转矩控制的风力机模拟系统

传统的异步电机直接转矩控制系统模拟风力机特性存在低速转矩脉动大、电流畸变等缺点,严重影响其在直驱永磁同步风力发电模拟系统中的应用.采用离散空间矢量调制技术,以改善风机模拟系统的低速性能.设计了基于改进的直接转矩控制的风力机模拟系统的结构,并与直驱式永磁同步发电机组成风力发电并网模拟系统,实现了最大功率点跟踪(MPPT)控制.在Matlab/Simulink仿真环境下建立仿真模型,为实验室建立实物系统奠定了基础.     

永磁直驱风力发电中风力机模拟系统的研究

基于永磁直驱风力发电系统中风力机与永磁同步发电机的直接耦合特性,利用直流电动机模拟风力机特性,通过永磁同步发电机进行最优转速控制,实现最优功率跟踪,提出在额定风速以下的一种新型的风力模拟系统控制方法。提出功率外环、转矩内环的双闭环直流电动机控制方法模拟风机特性,并给出相应的仿真和实验验证。     

改进直接转矩控制在海上风力机模拟中的应用

分析了用于海上永磁直驱同步发电机的风力机模型及其运行特性,采用基于全阶自适应定子磁链观测器和定子电阻在线辨识的改进直接转矩控制技术,实现异步电机模拟风力机输出特性.仿真结果表明,改进直接转矩控制改善了传统直接转矩控制在低速范围内具有较大电流和转矩脉动的缺点,更加适用于低转速的海上永磁直驱同步发电机.     

直驱式永磁同步风力发电动态特性的研究

风力机的特性不仅包括静态特性,还包括动态特性。其中动态效应主要包含风的剪切效应(Wind Shear)及塔影效应(Tower Shadow)。在建立完整的直驱式永磁同步风力发电机组的模型基础之上,详细研究了由于风剪、塔影效应引起的转矩脉动量对直驱式永磁同步风力发电系统稳定性的影响。运用等效气动转矩的思想完善了传统风力机的模型,使其更加接近实际情况。在Matlab／Simulink中建立了永磁直驱风力发电机组（Directly Driven Wind Turbine With Permanent Magnet Synchronous Generators,D-PMSG）仿真模型,并对不同风速时机组运行情况进行了仿真。结果验证了风剪、塔影效应引起的转矩脉动频率为风力机旋转频率3倍的结论。仿真结果对于直驱式永磁同步风力发电有着更为实际的意义。     

直驱永磁风力发电系统的建模与稳定控制

针对直驱永磁风力发电系统,建立包括风速、风力机、永磁同步发电机以及变流器的整体数学模型;提出以风速作为输入信号,以控制变流器并网电流为实现手段的最大风能获取控制算法;在逆变控制中,采用dq同步旋转坐标下的矢量控制方法,建立引入电流反馈的直接电流控制策略,实现了风力发电系统的有功和无功的解耦控制。运用电力系统仿真软件PSCAD/EMTDC建立了直驱永磁风力发电系统的仿真模型,对常风速、阵风以及系统故障时机组的运行情况进行了仿真分析,结果验证了所提出最大风能获取的控制原理的正确性,验证了直驱永磁同步发电系统在电网故障时良好的低电压穿越能力。     

基于永磁同步电机的风力机模拟器研究

分析了风力机的输出特性,建立了风力机模型,通过比较风力机和永磁同步电机(PMSM)特性,提出了基于PMSM风力机模拟的转矩-转速控制方案;对PMSM采用i_d=0的矢量控制方案,满足风力机转矩输出特性的模拟要求。该风力机模拟系统应用于离网型变速恒频永磁同步风力发电系统,实现了风力机在不同风速、全转速范围的风力机特性输出,满足了永磁同步风力发电系统进行最大功率追踪的需要。搭建了一套完整的风力发电模拟试验平台,验证了PMSM模拟风力机的可行性。     

直驱永磁同步风力发电机侧系统建模及仿真

为深入研究直驱永磁同步风力发电机组的高性能控制,研究了直驱永磁同步发电机侧系统构成、原理及建模方法,分析了风力机与永磁同步发电机、电压空间矢量(SVPWM)整流原理及其建模,基于双闭环PI控制搭建了机侧系统仿真模型。通过仿真与分析,证明了双闭环PI控制策略在4种不同风速下实现最大功率追踪的可行性。该系统模型的建立为机组高性能控制的研究打下基础,对于深入理解直驱永磁同步风力发电系统运行原理及推广应用具有重要意义。     

直驱式永磁同步风电机组最大功率跟踪控制

以直驱式永磁风力发电系统为主要研究对象,在直驱永磁同步风力发电机（DDPMG）的运行特性基本原理基础上,建立包括风速、风力机、直驱式永磁同步发电机及机侧变换器在内的整个系统的数学模型。应用转子磁链定向的方法,对系统进行最大功率跟踪控制策略的研究,运用Matlab/Simulink建立了直驱永磁同步发电系统仿真模型,对渐变风速时的机组运行情况进行了仿真,结果验证了所建模型的合理性及控制策略的正确性和可行性。     

半直驱风电系统最大功率跟踪和变桨距集成控制

建立了包括风力机、机械传动链、永磁同步发电机和变桨距执行机构在内的半直驱风力发电系统机侧部分数学模型;针对风能随机性及风力机工况切换频繁的特点,给出了实现半直驱风力发电系统优化及可靠运行的集成控制策略.该控制策略以转速控制为基础,以风速滞环判断为条件,实现最大功率跟踪控制和变桨距控制的集成;在MATLAB/Simulink环境下建立了半直驱风力发电系统的仿真模型,仿真结果表明,在渐变风和随机风的作用下,集成控制策略能够实现最大功率跟踪控制和变桨距控制的可靠切换,获得了较为满意的控制效果,验证了该控制策略的正确性和有效性.     

直驱永磁同步风力发电机的最佳风能跟踪控制

与双馈交流励磁风力发电系统相比,直驱永磁同步风力发电系统具有结构简单、发电效率及运行可靠性高等优点。文章采用双脉宽调制(pulse-width modulation,PWM)变换器作为直驱永磁同步发电机的并网电路,根据风力机和发电机的运行特性提出了一种基于最佳功率给定的发电机最大风能跟踪控制策略。建立了基于双PWM变换器的直驱永磁同步风力发电实验系统,实验结果验证了所提出控制策略的正确性。该发电系统可实现最大风能跟踪控制、并网有功和无功功率独立控制以及变速恒频发电运行。     

直驱风力发电机无位置传感器控制的研究

本文以双PWM变换器控制的直驱式永磁同步风力发电系统为研究对象。介绍了系统各组成部分的数学模型;确定了基于最优叶尖速比的最大功率点跟踪(MPPT);设计了基于直接转矩控制(DTC)系统,在此基础上提出一种新的转子位置估计方法,并在Matlab/Simulink中搭建了直驱风电系统的仿真模型进行验证,仿真结果表明系统能够实现最大功率追踪,实现无传感器直接转矩控制,且动静态性能良好。     

基于Boost变换器的D-PMSG风力发电系统MPPT控制

为了提高直驱永磁风力发电系统的最大功率点跟踪控制性能，通过对Boost占空比变化与风力机输出特性的关系分析，提出一种基于模糊梯度步长爬山搜索法，将风力机输出转速变化量和风力机输出功率变化量作为模糊控制器的输入量，Boost变换器的占空比作为模糊控制器的输出量，实现风力机最大功率点跟踪控制。建立了系统仿真模型并进行仿真验证，结果表明，模糊梯度步长爬山搜索法能实现直驱永磁风力发电系统的最大功率点跟踪控制，控制效果优于传统变步长爬山搜索算法。     

直驱永磁同步风力发电机控制策略的研究

与双馈交流励磁风力发电系统相比,直驱永磁同步风力发电系统具有结构简单、发电效率及运行可靠性高等优点.本文利用电力系统仿真工具PSCAD/EMTDC为基础,建立了1.5 MW直驱永磁同步风力发电系统的仿真模型;在低于额定风速下,研究了最佳叶尖速比控制策略下直驱永磁同步风力发电系统的特性,采用空间矢量调制方法实现了风力发电机最大风能跟踪的控制;网侧变换器并网实现了变速恒频和有功功率与无功功率的解耦控制;最后对仿真结果进行分析,验证了控制策略的正确性.     

无电网电压传感器的直驱式风力发电系统建模及控制

直驱式风力发电系统使风力机与发电机之间直接相连,提高系统效率和可靠性。为此,采用了back-back的双PWM拓扑结构。机侧变换器采用间接转矩矢量控制,通过调节永磁同步发电机的转速,实现风能的最大跟踪;为了提高网侧并网逆变器的可靠性和抗电网电压波动,同时进一步降低并网逆变器的成本,提出了一种基于锁相环和虚拟电网磁链的无电网电压传感器的控制策略,并应用于直驱式风力发电系统中。仿真结果表明该控制策略实现了最大风能跟踪和并网逆变器功率因数为1的控制,从而验证了该方案的可行性和正确性。     

基于Boost变换器的变速风力机MPPT系统的研究

该文针对风力发电系统提出了一种新的MPPT策略——基于Boost变换器来实现直驱式永磁同步风力发电系统(PMSG)的最大功率跟踪。文中详细分析了风力机功率曲线与Boost变换器占空比之间的关系,提出了占空比控制的MPPT控制方法。理论分析及其仿真结果表明该方法的正确性与有效性。     

永磁直驱风电变流器控制策略及仿真研究

根据矢量控制原理提出了机侧和网侧PWM变流器的控制策略,分析了永磁直驱风电系统双PWM变流器的电路结构及其工作原理,建立了永磁直驱风电系统中包括风力机、传动系统、永磁同步发电机、双PWM变流器等各部分的数学模型;在MATLAB/SIMULINK仿真环境中建立了永磁直驱风电系统的仿真模型并进行了动态仿真。仿真结果表明:采用双PWM变流器的永磁直驱风电系统具有优良的动、静态性能,可以良好的控制永磁同步发电机,最终输入电网的电压、电流波形接近正弦且谐波含量小。验证了系统仿真模型的正确性和所提出双PWM变流器控制策略的有效性。     

无速度传感器控制永磁直驱风电变流器的研制

常规数字式编码器在风力发电中的应用存在容易受干扰等问题.在分析直驱型变速恒频风电系统背靠背变流器工作原理的基础上,采用锁相环无速度传感器控制策略对永磁同步发电机的速度和相位进行观测,对其工作原理和实现方法进行了分析.建立了永磁直驱风电系统仿真模型和实验样机,并对所提控制策略进行了仿真和实验验证.仿真与实验结果表明,锁相环无速度传感器控制能够准确获取电机转速与角度信息,响应速度快、电流控制效果好,具有较好的稳态与动态性能,经过进一步优化,特别是提高低速段性能后,可以在直驱风电系统中替代常规编码器实现对永磁同步发电机的控制.     

低速永磁直驱同步电动机技术

分析和研究了低速永磁直驱同步电动机的设计及工艺技术。对传统工业系统的弊端及低速永磁直驱同步电动机的优点进行了阐述,对低速永磁直驱同步电动机的研究热点进行分析,其研究热点主要集中在转子磁路结构、定子绕组排布、齿槽转矩抑制、齿谐波消除、永磁体退磁等几个方面。     

基于模型预测直接转矩控制的永磁同步发电机效率优化研究

为抑制发电机的转矩脉动并提高系统运行效率,该文将模型预测控制应用到直驱式永磁同步风力发电系统中,提出一种考虑发电机损耗的模型预测直接转矩控制效率优化算法。在传统模型预测直接转矩控制的基础上结合永磁同步发电机损耗模型定义定子有功电流预测值,用于获取发电机电磁转矩预测值,并通过求取系统最小损耗工作点得到定子有功电流设定值,结合最佳特性曲线的最大风能跟踪方法得到发电机电磁转矩设定值。进而,依据所设计的性能评估函数选取最优电压矢量,使系统能够保持最小损耗状态运行。以表贴式永磁同步发电机为例进行速度阶跃和转矩阶跃的仿真和实验,并与传统模型预测直接转矩控制进行比较,结果表明计及发电机损耗的模型预测直接转矩控制能够有效改善转矩脉动,在提高动态响应速度的同时提高了系统运行效率。     

电网故障下直驱永磁风力发电机的无功功率控制策略

直驱永磁同步风力发电系统（Directly driven wind turbine with Permanent Magnet Synchronous Generators, D-PMSG）因具有结构简单、发电效率及运行可靠性高等优点已经逐渐成为风力发电的主流机型。随着风电场规模的逐渐增大,风力机的低电压穿越能力（Low Voltage Ride Through, LVRT）已经成为大型风电场并网的必备条件。文中针对电网故障下直驱永磁风力发电机的无功功率出力问题,采用在电网故障阶段并联备用变频器以及无功优先的控制方法,在电压跌落期间充分利用变频器的无功产生能力, 使风力发电系统在故障期间迅速增加无功功率的输出,提升机端电压,帮助电网电压恢复,从而增强了直驱永磁同步风力机的低电压穿越能力。