基于直流电动机的风力机特性模拟

为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,分析了风力机和直流电动机的运行原理,探讨了各自的功率及转矩特性,对比研究了两者运行特性的异同。制定了实现简单、特性优良的转矩模拟方案,它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。建立了由PC机、数据采集卡和晶闸管调速器构成的风力机模拟硬件平台,开发了风力机模拟监控软件,在此基础上组成了完整的风力机特性模拟系统。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实验,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。     

由异步电动机模拟风力机动态特性的方案

为了更好地在实验室条件下对风电技术进行研究,提出了采用异步电动机模拟风力机工作的方案。应用矢量控制技术将异步电动机等效为直流电动机,分析剪切效应和塔影效应对风速引起的扰动,建立风力机模拟系统,在恒风速、变风速和计及剪切效应和塔影效应引起转矩脉动的情况下对风力机的输出特性进行Matlab仿真。仿真结果表明,采用异步电动机模拟的风力机输出转矩能够很好地跟踪实际风力机的输出参考转矩,验证了该方案的可行性。     

基于风机特性模拟的风力发电系统

分析了风力机和直流电动机的运行原理,给出了直流电动机模拟风力机的理论依据。提出了实现简单、特性优良的转速、转矩控制模拟方案,通过控制直流电动机电枢电流来实现风力机转矩特性的模拟。搭建了基于风力机特性模拟的直驱式变速恒频风力发电系统试验平台,实现了模拟风力机在不同风速、转速下系统的稳定运行状态,验证了模拟方案的可行性和正确性,满足了该风力发电系统并网逆变和最大风能追踪等方面实验室研发的需要。     

基于异步电机的风力机模拟实验平台的研究

提出了一种风力发电系统研究和实验平台的设计方案,利用逆变器控制的异步电动机模拟风力机特性,驱动风力发电机运行.首先分析了风力机的功率和转矩特性,讨论了风力机的转矩模拟方案.通过给定风速和实测转速,按照风力机特性可计算出应输出的转矩.控制异步电机输出同样的转矩,便可实现风力机的模拟.异步电机采用了带有前馈解耦的间接磁场定向矢量控制,其dq轴电流可分别对磁链和转矩进行控制,其转矩响应可满足控制要求.在变风速和变转速两种典型运行条件下的实验结果表明,异步电机可以准确的对风力机特性进行模拟.该平台可方便地用于实验室条件下的风力发电系统研究.     

基于SRM直接转矩控制的风力机模拟器

提出一种风力机特性模拟方法,以实际系统与模拟系统转动惯量差与系统实时加速度乘积作为补偿项,实现风力机特性动态模拟.研究了一种基于开关磁阻电机(SRM)的风力机模拟器,上位机设定风速,DSP中采集风速和转速信号,执行风力机模型,控制SRM实时输出风力机转矩.基于SRM的转矩近似模型和实验测定的磁化及转矩特性,微步内选择施...     

基于异步电机的风力机特性模拟

分析了风力机的运行原理,对比了风力机与异步电动机特性的异同,提出了简单有效的转速控制方案,搭建了"工控机+数据采集卡+变频器+异步电机"的风力机模拟平台,应用LabVIEW软件开发了上位机界面.将该风力机模拟系统应用于新型的定子双绕组感应风力发电系统,实现了模拟风力机在不同风速及不同负载下按照风力机的特性运行,满足了定子双绕组感应风力发电系统进行最大风能追踪的控制策略研究.实验结果表明,该方法实现简单、控制精确,可方便用于实验室条件下风力发电技术的研究.     

采用直流电动机和调速系统的风力机模拟器设计

为了满足小型风力发电技术的研究需要,分析了风力机的运行特性及采用直流电动机转矩闭环控制模拟风力机的可行性,设计了基于直流电动机的小型风力机模拟器,并给出了采用西门子调速系统驱动直流电动机的模拟器实现方案及基于永磁同步发电机的测试系统,进行了实验研究。实验结果表明,所设计的风力机模拟器可以模拟小型风力机的转矩-转速特性和功率-转速特性,为在实验室条件下研究风力发电技术的原动机问题提供了一个实用的解决方案。     

基于鼠笼式异步电机的风机模拟实验平台研究

设计并实现了一个基于鼠笼式异步电机的风机模拟实验平台,为风力发电系统研究提供可控的自然风环境.首先分析了风力机的特性,建立了风力机的模型.通过给定风速和实测转速,按照风力机特性计算出输出的转矩.控制异步电机输出同样的转矩,便可实现风力机的模拟.开发了上位机监测与控制软件,由上位机将相应控制指令下传给一台变频器,来控制异步电机完成特性模拟.在变风速和变转速两种典型运行条件下的实验结果表明,上位机界面满足了用户交互的需求,系统能再现风机在各种不同运行环境下的机械特性,并可与双馈发电机配合进行最大风能追踪实验,满足测试和验证风力发电机控制算法的要求.     

损耗功率对异步电动机模拟风力机特性的影响及优化

对于风力发电系统的研究,在实验室条件下,通常采用电动机来模拟风力机。由于电动机存在功率损耗,导致电动机不能准确的模拟风力机,在实验时将影响风力发电机控制,以及风力机最大风能跟踪控制策略的研究。基于异步电动机的矢量控制策略,对其风力机特性的模拟控制策略做出优化,提出考虑损耗功率的异步电动机模拟风力机特性的控制策略。此方法通过MATLAB/Simulink建立精确的异步电动机模型,搭建考虑铜耗、铁耗、机械损耗以及杂散损耗的控制模型,经过仿真验证了优化后的控制策略的正确性。     

基于直流电机模拟风力机的静态和动态特性

分析了风力机的静态和动态转矩特性,确定了风机模拟器的主要模拟对象,建立了风力机模型;制定了简单有效的转矩控制方案,搭建了基于DSP的直流电机风力机模拟硬件平台,应用LABWINDOWS开发了上位机界面。该风力机模拟系统不仅可以模拟不同风速时风力机的静态转矩特性,也可以模拟风塔效应和剪切效应所造成的转矩脉动,满足变速恒频风力发电系统研发的需要,可方便用于实验室条件下风电技术的研究。     

兆瓦级风力机特性模拟器

针对传统的风力机特性模拟器只能对等功率风力机特性进行模拟的缺点,开发了一套新型的兆瓦级风力机模拟器实验平台。首先对实际风力机静态和动态转矩特性进行了分析,搭建了由变流器、异步电机和减速箱构成的风力机模拟实验平台,采用矢量控制方案分别对异步电机和发电机进行转矩和转速控制,使减速机输出的转速符合兆瓦级风力机实际运行的工况特性。在MATLAB/Simulink环境中,分别对风速变化和转速变化2种情况进行了仿真分析,结果表明该方案能准确模拟兆瓦级风力机的运行特性。     

风力发电系统中的风力机模拟

为了能在实验室条件下对风力发电技术进行研究,提出了采用直流电机模拟风力机工作特性的可行性方案.分析了风力机的工作特性及最佳风能利用原理,采用直流电机转矩控制方案实现风力机特性的模拟,建立了由工控机、信号采集卡和电力回馈加载控制器构成的风力机模拟硬件平台,利用C Builder开发了风力机模拟控制软件,在此基础上形成了完整的风力机特性模拟系统.通过风速恒定、叶尖速比变化以及模拟自然风的实验验证了该方案的正确性.     

基于直接转矩控制的风力机模拟器研究

介绍了风力机的数学模型,分析了风力机运行特性及最大跟踪原理,并在研究异步电动机的直接转矩控制的基础上通过Matlab/Simulink实现风力机模拟系统。该模拟装置是依据风速和转速的变化得出异步电机的电磁转矩指令从而来控制电机,并给出模拟风力机最大功率跟踪的仿真结果,验证该模拟系统的可行性和有效性。     

一种改进的虚拟永磁风力发电系统模拟平台

提出了一种包含风剪塔影效应的风力发电系统的改进型模拟方案。以背靠背三相变流器平台为基础,建立了考虑包含风剪塔影效应的虚拟永磁直驱风力发电系统的数学模型,进而搭建其控制系统;针对简化叶尖速比与转矩系数拟合的问题,提出了一种基于Kalman滤波的分段线性拟合的方法来简化拟合方程;利用MATLAB/Simulink仿真软件搭建虚拟风力发电系统模拟平台,对负载变化时的模拟平台输出以及有无风剪塔影效应时风力机的机械转矩变化进行仿真分析。仿真结果表明,该平台能够较好地模拟出风力机发电机组地运行特性。     

基于级联型变流器的风力发电系统模拟研究

设计了一套基于级联型变流器的风力发电系统模拟装置。该装置的模型以风力机能量转换原理为基础,通过风力发电变流器控制异步电机模拟实际的风力机。该装置满足了双馈发电机在各种状态下研发的需要,可以方便的用于实验室条件下的风电技术的研究。     

Imitation of the characteristics of the wind turbine based on DC motor

This paper analyzed the operating principles and power and torque characteristics of the wind turbine and the direct current motor (DC motor), and investigated the operating characteristics of the wind turbine compared to that of the DC motor. The torque imitation scheme, which has good performance and high feasibility, together with the whole wind turbine imitation system, was provided. The wind turbine imitation system includes not only a hardware platform composed of PC, data-collection board and thyristor-based velocity-regulator, but also monitor software of wind turbine imitation. The experimental results of different occasions verify the correctness and feasibility of the wind turbine imitation scheme proposed in this paper, which provided a valid idea for wind turbine imitation and investigation of wind power generation techniques in the laboratory. Translated from proceedings of the Chinese Society for Electrical Engineering, 2006, 26(7): 134–139 [译自: 中国电机工程学报]     

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。