小功率开关磁阻风力发电系统模拟装置研发

分析开关磁阻电机风力发电工作原理,推导其非线性数学模型,在MATLAB仿真平台上建立基于PWM斩波和APC复合控制的开关磁阻发电系统仿真模型,进行相关仿真实验,为硬件电路设计的参数选择提供帮助。以DSP为控制核心,设计开关磁阻风力发电系统功率主电路与控制电路,实现小功率风力发电。实验和性能测试验证了设计方案的可行性与有效性。     

基于直流电动机的风力机特性模拟

首先分析了风力机吸收风能原理.以此建立了风力机运行特性的数学模型,给出了风力机运行的功率特性和转矩特性,并利用Matlab/Simulink实现仿真.采用直流电动机模拟风力机特性以满足实验室风力发电研究的需要,通过风力机与直流电动机的模型,对比研究了风力机与直流电动机运行特性的异同,制定了实现简单、特性优良的转矩模拟方案,通过控制直流电动机电枢绕组电流来实现风力机转矩特性的模拟.以此为基础在Matlab环境中组建了风力机特性的模拟系统.对风速变化及机组转速变化两种典型运行条件下的风力机运行特性进行了模拟,模拟结果与理论数据达到了高度的吻合.基于转矩模拟算法的风力机特性模拟方案,可方便地应用于实验室条件下风力发电技术的研究.     

开关磁阻风力发电机系统的控制方案研究

主要研究单相８／８结构开关磁阻发电机用于中小型网式风力发电系统的控制方案,在概述开关磁阻风力发电系统的构成,开关磁阻发电机的结构及主电路,风轮机的功率特性的基础上,分析比较了风力发电系统的三种控制方案（风速跟踪控制,转速反馈控制,功率扰动控制）,并针对实用价值产大的转速反馈控制方案,研发出一套单片机控制系统,并给出了部分实验结果。     

小型开关磁阻风电系统优化仿真研究

研究风力发电系统优化问题,传统小型风力发电存在发电率低,稳定性差的缺陷。为解决上述问题,提出开关磁阻风力发电系统,开关磁阻发电机发出的直流电不经蓄电池,可直接由增加的两级式逆变器逆变成交流电,以减轻蓄电池的负担,优化发电系统。为简化逆变器的控制,开关磁阻发电机采用电压反馈控制以稳定输出电压,采用开关磁阻发电机非线性数学模型,给出其总体控制框图,分析两级式逆变器主电路拓扑结构及选取重要元件参数,建立由开关磁阻发电机和两级式逆变器组成的子系统模型,仿真结果表明,子系统静动态性能好,得到的交流电质量较好,并验证了方法的可行性,为优化风力发电提供了科学依据。     

低速直驱开关磁阻风力发电系统模拟装置研究与实现

分析开关磁阻电机的发电原理及其非线性模型,在MATLAB仿真平台上构建开关磁阻风力发电系统相应的仿真研究模型,设计一套基于DSP的低速直驱开关磁阻风力发电系统,实现低速直驱风力发电。实验和测试结果证明设计方案正确,系统运行可靠。     

基于RMxprt Maxwell的SRG低速电流斩波控制研究

基于Ansoft/RMxprt和Maxwell的仿真环境,建立开关磁阻发电机仿真模型,采用有限元分析,研究其静态和动态特性;研究旋转电机优化设计方法,指导开关磁阻发电机及其控制系统优化设计。采用低速段电流斩波控制,得到最佳开通角、关断角、转速、和电流滞环控制宽度等参数,指导样机发电实验,增加发电输出功率,提高SRG发电系统稳定性。     

开关磁阻发电机系统的故障仿真研究

开关磁阻发电机(SRG)系统出现各种故障模式,为研究多电飞机开关磁阻发电系统的容错性能,建立了关于开关磁阻发电机系统的仿真模型,通过对所建模型施加不同的故障条件,研究了系统在功率变换器故障、负载故障、原动机转速异常、电枢绕组开路、短路等故障下的电压、电流输出波形,仿真了故障运行机理,并对其中的破坏性故障进行了规避处理。研究结果表明,开关磁阻发电系统具有较高的容错性能,适合应用于多电飞机主电源系统。所采用的故障通过建模分析方法也为开关磁阻发电系统的故障诊断和容错研究提供了一定参考。     

基于DIgSILENT/PowerFactory的双馈风力发电系统的建模和仿真

基于DIgSILENT/PowerFactory电力仿真软件建立了双馈感应发电机风力发电系统桨距控制数学模型、风力机数学模型和轴系数学模型,并对整个系统进行了仿真,模拟了有功功率、无功功率分别变化时以及网侧发生三相短路时整个系统的运行情况。仿真结果表明,该系统实现了功率的解耦控制以及在网侧三相短路情况下运行稳定,验证了模型的正确性,为风电场的仿真建模奠定了基础。     

基于FLC的SRG非线性仿真实现

针对三相8／6结构开关磁阻发电机,在分析其发电运行的基础上,对开关磁阻发电机的非线性系统分析,采用模糊逻辑控制器,对开关角θon和关断角θoff进行闭环系统控制。搭建基于MATLAB的开关磁阻发电机非线性数学模型,仿真实验结果验证模糊逻辑控制的可行性和优越性。     

基于双PWM变换器的开关磁阻风力发电系统研究

为实现开关磁阻（SRG）风力发电系统中能量在电网与电机之间的双向流动,提出T一种基于双脉宽调制（PWM）变换器的控制方案。机侧变换器进行矢量控制,调节定子有功、无功功率;网侧变换器控制直流母线电压的稳定,调爷网侧功率因数。分析了双PWM变换器的数学模型,并在其d—q轴数学模型的基础上研究r网侧变换器的控制策略,讨论了通过电网电压定向矢量控制实现交流侧功率因数和直流母线电压控制的方法,并利用空间矢量调制方式（SVPWM）对网侧变换器进行控制。基于E述方案建立了SRG系统仿真模型,仿真结果表明,基于电网电压定向的双PWM变换器矢量控制策略能使SRG系统得到快速动态响应并实现高功率因数输出,从而满足变速恒频（VSCF）发电系统的要求。     

An improved model predictive control of low voltage ride through in a permanent magnet synchronous generator in wind turbine systems

This research investigates a wind energy conversion system based on a permanent magnet synchronous generator (PMSG). In addition, a model predictive control (MPC) is proposed for the PMSG in normal and fault conditions. The most efficient mode of the control algorithm is found for maximum power point tracking in normal conditions and fast dynamic response in fault conditions following the selection of the optimum voltage vector. This method prevents a sudden increase in the DC‐link voltage by storing the active power in the generator rotor inertia. Moreover, during the low voltage, the grid code adoption of the reactive current is injected into the grid side. The performance of the proposed control scheme is evaluated for a wind power generator using MATLAB software. The simulation results demonstrate that the proposed method can safeguard the DC‐link during the fault.     

基于三电平逆变的开关磁阻发电系统的研究

新型开关磁阻发电机具有发电容量大、效率高、起动和发电组合容易等优点,三电平逆变器具有能减少开关损耗和滤波电感损耗并有降低开关应力等特点。利用三电平逆变器转换效率高的优势,结合新型开关磁阻发电机低风速发电特点,降低开关损耗和开关器件电压应力,提高装置可靠性。仿真实验结果表明:用三电平逆变器能够很好的实现开关磁阻发电机的逆变要求。     

开关磁阻电机功率变换器设计

开关磁阻电机驱动系统（SRD）是一种新型无级调速系统。文章以开关磁阻电机的功率变换器为主要研究对象,重点分析了经典的半桥型功率变换电路及一种新型的软开关功率变换电路,并对其进行了Matlab／simulink仿真研究,比较了基于这两种功率变换电路的SRD在相同工作条件下所表现出的不同特性。     

变参数PI与神经网络控制的风电系统仿真

建立了交流励磁风力发电机系统的仿真模型.针对交流励磁发电机数学模型的强非线?参数时变性等特点,提出了变参数PI与神经网络的协调控制方法.以交流励磁风力发电机的最佳风能跟踪控制为目的,对基于变参数PI与神经网络协调控制的交流励磁风力发电机控制系统进行了仿真研究.仿真结果表明所提的控制方法具有良好的动、静态性能和较强的鲁棒性,是一种适合在线学习的新型交流励磁风力发电机励磁控制方法.     

Intelligent maximum power tracking control of a PMSG wind energy conversion system

A comparative control study for a maximum power tracking strategy of variable speed wind turbine is provided. The system consists of a direct drive permanent magnet synchronous generator (PMSG) and an uncontrolled rectifier followed by a DC/DC switch‐mode step down converter connected to a DC load. The buck converter is used to catch the maximum power from the wind by generating an efficient duty cycle. Distinct Maximum Power Point Tracking (MPPT) algorithms are analyzed and compared: a classical Proportional‐Integral controller (PI) and two based Fuzzy Logic Controllers (FLC), including a conventional Fuzzy‐PI and an Adaptive FLC‐PI. The main aim of the presented study is to develop an advanced control scheme for wind generators to ensure a high level operating of the system and a maximum power extraction from the wind. This is achieved by analyzing the behavior of the system under fluctuating wind conditions employing Matlab Simpower Systems tool. Simulation results confirm that the Adaptive FLC‐PI controller algorithm has better performances in terms of dynamic response and efficiency especially in comparison with the ones of a PI controller under variable wind speed.     

新型双馈风力发电机有功功率平滑控制策略研究

针对由于风能的不确定性、风力发电机的大惯性以及风力发电系统的响应延迟性等造成的风力发电机输出有功功率在一定范围内有波动的问题,提出了一种新型双馈风力发电机有功功率平滑控制策略。该控制策略在全风速范围内采用变浆与变速协调控制策略,并在其基础上增加了一个有功功率误差控制环节,将转子电压辅助控制指令值作为反馈量加入原来的转子电压控制指令值,通过控制SPWM脉冲发生器来实现风力发电机定子输出有功功率的平滑控制。Matlab/Simulink仿真结果表明,与传统有功功率控制策略相比,该新型有功功率平滑控制策略有效抑制了双馈风力发电机输出有功功率的波动。