PMSM风电系统最大功率点跟踪的无源控制

分析直驱永磁风力发电系统各组成部分的关系,建立永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)风力发电系统各组成部分的数学模型;基于最佳叶尖速比的最大功率点跟踪策略和非线性无源控制理论,设计基于无源控制的最大功率点跟踪方案;在Simulink中搭建PMSM风电系统各组成部分和控制系统的仿真模型并进行仿真试验。结果表明:非线性无源控制控制器能够实现最大风能功率的跟踪;控制效果良好,风能利用系数C_p稳定运行在0.48左右。这验证了所提方案的可行性和有效性。     

直驱永磁风力发电机最大功率跟踪的鲁棒控制

针对直驱永磁同步风力发电系统,考虑实际中存在的系统参数不确定性和外界干扰,研究了直驱永磁同步风力发电机最大功率跟踪控制问题。利用转子磁场定向矢量变换技术和鲁棒backstepping非线性控制技术及干扰抑制技术设计了一种鲁棒轨迹跟踪控制器,通过控制定子电流的转矩分量调节风电机转速,实现系统最大风能捕获和稳定运行。理论分析和与其他控制器的仿真比较结果均表明,所设计的控制器可以保证额定风速下系统参数存在不确定性和外部干扰时,风力发电系统仍能够实现安全可靠地最大获取风能的运行。     

直驱型永磁风力发电机的最大风能捕获影响因素分析

针对直驱型风力发电系统,利用Matlab/Simulink仿真软件建立风力机模型,通过对风速、桨距角、叶尖速比、发电功率的仿真研究,分析影响风能捕获的因素,研究实现最大风能捕获的控制策略.仿真结果表明:在额定风速以下,通过发电机的转速调节获得最优叶尖速比,在额定风速以上,调节桨距角实现发电机稳定在额定功率处,从而实现最大风能捕获.     

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.     

基于仿真分析的风机运行控制策略优化研究

基于当前风力发电迅猛发展,而风能利用效率过低的现状,首先建立了风速模型,利用仿真分析了风力发电机在不同桨距角下,风能利用系数随叶尖速比的变化规律,得到了与最大风能利用系数对应的桨距角和最佳叶尖速比,阐述了风轮最佳运行原理;然后依据风轮最佳运行原理,利用模糊控制的方法来控制电机定子电压,最终达到控制风轮转速的目的,实现了低风速下基于模糊控制的风机最佳功率控制策略.     

永磁直驱风机最大功率跟踪模糊控制的仿真研究

对永磁直驱风力发电机的数学模型进行了推导,通过坐标变换得到了其在旋转坐标系下的数学模型,对机侧实现最大功率跟踪的控制策略进行了论述.由于风速的随机性、不确定性,若采用传统的PI控制,仅一组固定的参数在不同风速下难以达到较好的控制效果.为了提高风力发电机的动态性能,通过分析风力发电系统各参数之间的关系,设计了模糊自适应PID控制器,以叶尖速比的偏差及其变化为输入对象,以交轴电流为输出对象,使风力机能够实现最大功率跟踪,其控制效果优于传统的PI控制策略.     

永磁同步风力发电机侧变流器控制策略

在传统风力发电机变流器控制中采用风速传感器测定风速作为控制的调节信号,这使成本过高,且风速测定具有一定的延后性,影响电机控制的反应速度。为此,提出一种新的针对永磁同步风力发电机侧变流器的控制策略。将爬山搜索算法与同步电机的解耦矢量控制相结合,实现最大风能捕捉与变速恒频控制。在Simulink平台上搭建了风机模型及同步发电机模型。仿真结果表明,该控制方法快速可行。该控制策略能准确快速地达到控制目标,且较传统控制策略省略了风速测定传感器,从而降低了成本。     

永磁直驱风力发电系统最大风能捕获滑模控制

针对永磁直驱风力发电系统实现最大风能捕获的问题,提出一种高阶非奇异终端滑模控制策略.根据永磁直驱风力发电系统的非线性模型,基于最佳转矩跟踪的最大功率点跟踪(maximum power point tracking)方法,将高阶非奇异终端滑模控制应用于永磁同步发电机(permanent magnet synchronous generator)设计转矩控制器和电流控制器,实现永磁直驱风力发电系统的无风速传感器最大功率点的快速跟踪和稳定控制.仿真结果验证了所提出的控制方案的有效性.     

改进的爬山算法在风电最大功率跟踪中的应用

为了最大限度地捕获风能,提出了一种改进的变步长爬山搜索算法。分析了永磁直驱同步风力发电系统的风力机性能及永磁同步发电机的数学模型,改进最大风能跟踪策略,利用Matlab/Simulink软件搭建系统模型,并对其进行仿真分析。仿真结果表明：该控制算法不仅简单,而且具有较高的风能利用效率,能实现快速跟踪风速,系统稳定性较好。     

基于模式搜索的风能最大功率跟踪控制

针对传统风能最大功率跟踪控制方法难以实现实际输出功率最大化或无法兼顾跟踪速度和精度等问题,提出了一种新的跟踪控制方法。依据当前风速以及风力机特性曲线,采用叶尖速比控制实现风能捕获最大化,利用模式搜索法搜索并获得系统最大输出功率点,通过设计模糊PID控制器实现系统对给定参考转速的快速跟踪。该方法将模式搜索法与叶尖速比控制法有机结合,既具有叶尖速比控制原理简单、容易实现的特点,又具有模式搜索法收敛快、精度高等优点。仿真和试验结果表明,该方法可实现输出功率的最大化,有效提高了系统的风能利用率。以风速为6.7m·s-1时为例,系统输出功率相比于单纯采用叶尖速比控制时提高了约4.8％。     

直驱式永磁同步风力发电最佳风能跟踪控制与实验研究

研究了永磁同步风力发电系统,对风力机、发电机部分分别进行建模,提出了一种最佳转速给定的发电机最佳风能跟踪控制策略,通过对风力机和发电机特性分析,给定永磁同步发电机最佳转速值,实现系统最大功率追踪.在实验室环境下搭建了基于TMS320F28335系列DSP的永磁同步风力发电实验平台,通过实验研究验证了该控制策略的有效性.     

基于3电平整流器的永磁同步电机侧的研究

针对二极管箝位式3电平PWM整流电路拓扑结构和直驱型风力发电系统的特点,介绍了3电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)的基本原理,建立了3电平永磁同步发电机在旋转坐标系下的数学模型,分析了电流转速双闭环控制策略,并对3电平整流器控制系统及SVPWM调制脉冲的产生进行了仿真.结果表明:3电平永磁同步电机SVPWM整流技术能够有效地控制转速,稳定系统直流电压.     

双馈风电系统全风速下的功率控制策略

为了实现全风速条件下的功率调节,对双馈风力发电机组的功率控制策略进行了研究。额定风速以下采用基于叶尖速比的最大功率追踪控制,实现最大风能捕获;额定风速以上采用变桨距角控制,输出功率维持恒定,保证整个系统安全稳定地运行。利用MATLAB建模并进行了仿真,仿真结果表明：在较大的风速变化区间内,双馈风电机组能实现对输出功率的有效调节,两种功率控制策略切换时系统能保持较好的稳定性。     

风电机组无传感器功率追踪控制策略

针对传统最佳叶尖速比风能追踪方法需要准确测量风速的问题,从风电机组输出电功率的角度出发,提出了一种基于风速预估的改进叶尖速比风能追踪控制策略.根据风电机组的转速和输出电功率求解验证预估风速,进而实现无传感器叶尖速比风能追踪.仿真结果表明,所提出的改进叶尖速比控制策略在无风速传感器的情况下仍具有良好的追踪精度,同时具有较好的实时性和鲁棒性,能降低测量风速对叶尖速比控制性能的影响,证明了所提出控制策略的有效性.     

基于二自由度PID的直驱永磁同步风力发电控制系统设计

以永磁同步发电机（PMSG）为研究对象,在分析永磁同步发电机数学模型的基础上,结合矢量控制技术,提出了一种二自由度PID转速控制方法,并在MATLAB／Simulink环境下构建系统的仿真模型。仿真结果表明,二自由度PID控制方法与传统PID控制相比,具有目标值快速跟踪和抗干扰性能高的优点,提高了系统的动态性能。     

直驱式永磁同步风电系统变桨距控制算法研究

以直驱式永磁同步风电系统为研究对象,在各部分数学模型的基础上,建立了整个风电系统的模型。基于此模型,考虑到风电机组非线性强、转动惯量大导致变桨距控制困难的问题,提出了基于模糊自适应PID和模糊前馈结合的变桨距控制算法并对该算法进行了仿真。仿真结果表明,当风速高于额定风速时,该控制算法能有效地控制风电机组的输出。最后在相同风速条件下比较了该控制算法与模糊控制算法、传统的PID控制算法的控制效果。比较结果表明,当风速高于额定风速时,虽然3种控制算法均能控制风电机组的输出,但是与模糊控制算法和传统的PID控制算法相比,本文提出的算法具有更好的稳定性和动态特性。     

直驱式风力发电系统的仿真研究

对直驱式风力发电系统进行了相关研究,详细分析了风力发电系统中变换器模型,该系统由永磁直流电动机-发电机组、高功率因数整流器、全功率逆变器、滤波电路等组成,用直流电动机的端电压随时间变换引起的电机转速变化来模拟工程现场的风速变化,利用saber软件建立了整个仿真系统,并分析了整个系统中变换器的控制方式,仿真结果表明系统能够在不同风速下稳定运行,系统输出的电压近似正弦,谐波含量小,电能质量较高,同时也证明了系统模型的正确性和控制方式的有效性。