永磁同步风力发电系统最大输出控制

提出了一种使内嵌式永磁同步发电机(IPMSG)风力发电系统输出最大的控制方法.为了使发电机输出的功率最大,对IPMSG采用最大功率点跟踪(MPPT)和最大效率控制.通过使用最大功率点跟踪控制技术,根据发电机的转矩控制发电机速度.使用最大效率控制和最大转矩/电流比控制,控制IPMSG电流矢量以便降低发电机损耗.仿真结果证明了这个控制方法的可行性.     

起发一体机发电模式的弱磁电压控制策略

针对起动/发电一体机的发电模式,提出了一种内置式永磁同步发电机(interior permanent magnet synchronous generator,IPMSG)的弱磁控制方法。对比单位功率因数控制策略,分析了发电机弱磁控制的原理;在矢量控制数学模型的基础上,分析了弱磁电压控制的可行性,给出了发电机d轴弱磁电压矢量控制策略的实现方法。对IPMSG在弱磁控制和单位功率因数控制下的运行情况进行了仿真和实验验证,结果验证了所提策略的有效性。     

变速恒频风力发电系统最大风能追踪的控制

为实现双馈风力发电机最大风能追踪(MPPT),对传统的登山搜索法控制策略进行改进,将原策略中的计算参数由风力机输出的机械功率转换为发电机输出的电磁功率,并与基于定子磁链定向的矢量控制相结合.该方法可在未知风速的情况下,快速准确地实现MPPT,并不依赖于风力机的参数和最优功率曲线.     

双馈风力发电系统最大功率点跟踪控制策略

双馈风力发电系统最大功率点跟踪通常基于实验测定的最佳风速.功率-转速曲线,但在长期运行中系统参数的变化会使实际最大功率点偏离原曲线,影响最大功率跟踪效果.在分析风力机特性、双馈风力发电机数学模型及功率关系的基础上,提出了一种以向电网输出电能最大为目标、不依赖最佳风速-功率-转速曲线的最大功率点跟踪策略,实现了定子输出有功,无功解耦控制.仿真和实验证明,基于该方法,双馈风力发电系统在风速变化过程中能自动寻找并跟随最大功率点,且控制相对简单,运行可靠,有较高的实用价值.     

双馈型风力发电系统MPPT控制方法研究

为了最大限度地利用风能,针对双馈变速恒频风力发电系统,分析了风力机特性及最大风能捕获原理。在基于电网电压定向的矢量控制的基础上,提出了一种新的无需检测风即可实现最大功率点跟踪(MPPT)的控制方法。该控制方法以发电系统输出功率最大为目标,能够实时追踪最大功率点(MPP)且不依赖风力机最佳功率特性曲线,实现了发电机输出有功和无功功率的解耦控制,并构建了风力发电模拟平台进行实验验证,结果证明了该控制方法的正确性与有效性。     

直驱风力发电系统MPPT控制方法的研究

本文对基于直驱永磁同步发电机的最大功率追踪算法(MPPT)进行了仿真研究.依据灰色理论,利用动态GM(1,1)模型进行预测,当预测达到最大功率点附近时,以实测数据为基础,用最小二乘法进行拟合,计算出最大功率点,并给出其与实际最大功率点的相对误差.使用Matlab仿真,结果验证了该控制方案能很好地的跟踪风力发电机输出最大功率点,提高风能利用效率,使系统工作稳定可靠.     

基于不控整流型直驱风电系统的最大功率跟踪

介绍了不控整流型直驱风电系统的最大风能跟踪原理,并根据此原理,推导出功率与斩波器占空比的关系,研究基于该系统的最大功率跟踪控制方法.即通过调节升压斩波电路的占空比来控制发电机整流后的电压电流,改变发电机的输出电流,从而改变电磁转矩,最终调节转速,使其跟随风速的变化来捕获最大风能,从而在电机侧实现最大功率跟踪.仿真结果表...     

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。     

异步风力发电机复合跟踪控制

变速风力发电系统的最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking,MPPT）方法在其系统运行中具有重要意义,可明显增强电能输出,但一般常忽视发电机本身的损耗问题。针对增强变速风力发电机系统的电能输出能力,提出从两个方面采取措施：一是在传统功率信号反馈法MPPT基础上,提出引入模糊PI算法处理功率反馈值与给定值的误差;二是建立异步风力发电机最小损耗点跟踪（Minimum Loss Point Tracking,MLPT）方法的数学模型,提出采用最小损耗点磁链与实时计算磁链比较,误差信号经PI调节控制发电机系统。仿真与实验证实了该复合方法对提高变速异步风力发电机系统效率,即提高电能输出能力有一定效果。     

基于最佳功率给定的最大风能追踪控制策略

采用双馈异步发电机(DFIG)的交流励磁发电技术不但能在变速情况下实现恒频发电,更能通过对DFIG输出有功、无功功率的解耦控制,实现最大风能的追踪.为能在不检测风速的条件下实现最大风能的捕获,提出了基于参考功率优化计算模型的最大风能追踪控制策略,其本质是通过控制DFIG的输出有功功率来间接控制风电机组转速以追踪风力机最佳功率曲线.在此基础上,建立了基于矢量变换控制技术的完整的变速恒频(VSCF)风力发电控制系统.仿真和实验结果验证了该最大风能追踪控制策略的可行性、有功与无功解耦控制的有效性及工程应用的现实性.     

Sensorless output maximization control for variable-speed wind generation system using IPMSG

This paper proposes a variable-speed wind generation system using an interior permanent-magnet synchronous generator (IPMSG). The armature current vector of the IPMSG is optimally controlled according to the generator speed in order to maximize the generated power from the wind turbine. The IPMSG is controlled by the loss-minimization control with maximum power point tracking below the base speed, which corresponds to low and medium wind speed, and the maximum energy can be captured from the wind. Above the base speed corresponding to the high wind speed region, the current- and voltage-limited maximum output control is applied, where the current vector is optimally controlled so that the output may become the maximum in consideration of the constraints of current and voltage. The proposed output maximization control is achieved without mechanical sensors such as wind speed sensor and position sensor. The control system has been developed and several experimental results show the effectiveness of the proposed wind generation system.     

Control of IPM Synchronous Generator for Maximum Wind Power Generation Considering Magnetic Saturation

Permanent-magnet synchronous generators (PMSGs) are commonly used for small variable-speed wind turbines to produce high-efficiency, high-reliability, and low-cost wind power generation. This paper proposes a novel control scheme for an interior PMSG (IPMSG) driven by a wind turbine, in which the $d$ -axis and $q$-axis stator-current components are optimally controlled to achieve the maximum wind power generation and loss minimization of the IPMSG. The effect of magnetic saturation, which causes the highly nonlinear characteristics of the IPMSG, is considered in the control-scheme design. The optimal $d$-axis stator-current command is obtained as a function of the IPMSG rotor speed by solving a constrained nonlinear-optimization problem that minimizes the copper and core losses of the IPMSG. At any wind speed within the operating range, the IPMSG rotor speed is optimally controlled to extract maximum wind power. The optimal $q$-axis stator-current command is then obtained from the optimal IPMSG rotor speed and $d$-axis current. To eliminate the effects of nonlinearity caused by magnetic saturation, an input–output feedback linearization technique is applied to design the high-performance nonlinear current controllers. The proposed control scheme provides the wind generation system with the maximum efficiency and high dynamic performance.      

双馈风电系统参与频率调节的小扰动稳定性分析

为了分析风电系统并网后对电网频率的影响,建立考虑调频的双馈风电系统小扰动稳定性分析的数学模型.根据风速的变化,研究功率控制策略,额定风速以下采用最大功率追踪控制,实现输出功率最大;额定风速以上采用恒功率控制,保证整个系统安全稳定地运行;考虑负荷动态模型时,分析风速变化对系统特征值的影响;利用Matlab建模进行时域仿真.理论研究和仿真结果表明,在全风速变化区间,能实现输出功率调节,系统能保持较好的小扰动稳定;增加频率调节环节后,风电系统在一定程度上能参与电网频率调节,有效地改善电网的频率特性,仿真结果验证了该方法的可行性和有效性.     

A maximum power point tracking control method suitable for compact wind power generators with the passive self‐pitch‐controlled blade structure

This paper describes a maximum power point tracking (MPPT) control method for propeller‐type compact wind power generators with passive self‐pitch‐controlled blades, which quickly makes the output current and voltage converge on the maximum power point based on wind speeds detected from an anemometer. The voltage and current output from these wind power generators vary with wind speeds at locations such as the roofs of buildings. Transient characteristics of the voltage output from compact wind power generators have two modes because of the self‐pitch‐controlled blades: mode I in which the output voltage hardly increases and mode II in which it rapidly increases. Thus, in order to acquire the generated power effectively, irrespective of how the wind speeds may change, a method to perform the MPPT control while searching for mode II is needed. Thus, by judging the mode from the change of the sign of the time differential of the voltage deviation between sampling times, the MPPT control method proposed here makes the output current converge on the maximum point using relationships between the maximum power and optimal current which give the maximum power and the wind speed. Effectiveness of the proposed MPPT control method is verified through simulations and experiments using a wind tunnel. IEEJ Trans 2010 DOI: 10.1002/tee.20609     

基于模糊PID的风力发电功率控制研究

按照风力发电功率控制的目的,分析了风力发电机的特性,根据最大功率点跟踪原理与控制方法,结合常规PID控制和模糊控制各自的特点,提出了一种基于模糊PID的控制系统。该系统能迅速对外界的风速变化进行感知,调整转速,使得输出功率快速跟踪风速变化,从而实现最大功率点的跟踪控制。MatlabSimulink仿真结果表明其响应、调节和稳定性均比无控制和传统的PID控制优越,控制效果比较理想。在风速发生瞬变的情况下,也能快速地控制到最大功率点。     

Power maximization control of variable‐speed wind generation system using permanent magnet synchronous generator

This paper proposes sensorless output power maximization control of a wind generation system. A permanent magnet synchronous generator (PMSG) is used as a variable speed generator in the proposed system. The generator torque is suitably controlled according to the generator speed and thus the power from a wind turbine settles down on the maximum power point by the proposed MPPT control method, where the information on wind velocity is not required. Moreover, the maximum available generated power is obtained by the optimum current vector control. The current vector of PMSG is optimally controlled according to the generator speed and the required torque in order to minimize the losses of PMSG considering the voltage and current constraints. The proposed wind power generation system can be achieved without mechanical sensors such as wind velocity detector and a position sensor. Several experimental results show the effectiveness of the proposed control method. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 150(2): 11–19, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20043     

风电参与一次调频的小扰动稳定性分析

为了分析参与电网一次调频的风电系统对电力系统稳定性的影响,建立基于直驱永磁型风电系统的单机无穷大系统小扰动稳定性分析数学模型.根据风速的变化,在额定风速以下采用最大功率点追踪控制,以实现风电系统输出功率最大:额定风速以上采用恒功率控制,保证风电系统安全运行.研究考虑负荷动态模型时风速变化对系统特征值的影响,结果表明,在整个风速变化区问系统均能保持小扰动稳定.在理论分析的基础上进行时域仿真,来验证理论分析的正确性.仿真结果表明,风电系统能够参与电网一次调频,可有效改善电网的频率特性,为直驱型风电安全稳定并网运行提供了可借鉴的理论依据.     

一种小型永磁同步风电系统最大功率跟踪控制方法

通过对新型小型风力发电系统分析,提出了一种最大功率跟踪控制的方法.通过控制新型永磁同步发电机的电磁转矩,间接地控制风力机的机械转矩,使风力机在额定风速以下以最佳尖速比运行,自动跟踪其最大功率点.对系统进行了仿真,结果表明,控制方法是切实可行的.     

基于模糊PID的离网型风力发电系统功率控制

对离网型风力发电系统的结构特性进行了分析,提出不测量风速及不使用机械传感器,利用模糊PID控制器实现系统在不同工作模式下的功率控制.在额定风速以下,采用最佳功率给定法进行最大功率追踪和负载跟踪控制;在额定风速以上,利用耗能负载卸荷和机械折尾翼限速相互结合,限制系统功率输出.仿真结果表明,该方法能够实现离网型风力发电系统在工作风速范围内的最佳功率输出.