变速恒频风力发电的最大功率捕获控制研究

通过分析变速恒频风力发电系统风速与风力机功率的数学关系,提出了一种变速恒频风力发电最大功率捕获方法,并编写了风力机最优转速的设定程序,通过仿真验证了该方法的可行性和有效性。然后研究了变速恒频风力发电系统双馈电机励磁电流和转矩电流的解耦控制、最大风能捕捉与对双馈电机控制的要求,并针对双馈发电机的数学模型,建立了基于定子磁链定向矢量控制的变速恒频双馈风力发电系统最大功率捕获系统模型。     

变速恒频双馈风力发电系统并网控制仿真

介绍了变速恒频双馈感应风力发电机运行的基本原理,分析了风力机功率特性和风能追踪的控制策略,对双馈感应发电机转子侧的变换器控制系统进行了建模与仿真。通过控制发电机输出有功功率来调节电磁转矩和转速,将定子磁链定向的矢量变换控制技术应用在对双馈型异步发电机转子侧变换器的控制上,获得了发电机有功功率和无功功率的解耦控制,为追踪与捕获最大风能创造了条件。电网侧的变换器使用电网电压定向的矢量控制技术来控制直流母线电压的恒定,调整了电网侧的功率因数。     

基于无源性与自抗扰控制的双馈风力发电系统研究

从能量角度出发,提出一种基于无源性控制(PBC)与自抗扰控制(ADRC)相结合的双馈感应发电机(DFIG)高性能非线性控制方法。建立了DFIG的PBC模型,并证明了其无源性,设计了电流内环PBC控制器,推导出转子电压控制量。基于ADRC原理,以由风机最大风能捕获确定的DFIG给定转速及实际转速作为输入信号,以电磁转矩给定值作为输出信号,设计了ADRC转速外环调节器。该方法在有效实现DFIG最大风能捕获同时,保证了DFIG转速、定子电流及转子电流的准确快速跟踪,实现了有功功率、无功功率独立运行;ADRC调节器能够根据系统实际情况为给定转速合理地安排过渡过程,转速、定子电流与转子电流超调量得到了显著降低,此外能够实时估计出系统所受扰动并及时进行补偿,提高了系统鲁棒性。仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。     

基于无源性的变速恒频双馈风力发电机控制系统

无源性理论应用于变速恒频双馈风力发电机的控制是一种全新的方法。本文从能量的观点考虑双馈电机作为非线性控制对象,将风电系统定子侧单位功率因数运行、最大风能捕获及系统稳定性三者相结合,研究了双馈电机无源性控制的设计步骤。所设计的电流内环与转速外环的相互协调,保证了定转子电流及转速的渐进跟踪。与传统的矢量控制相比,无源控制策略在高速、有效实现最大风能捕获的同时,对电机参数摄动及负载转矩变化具有很强的鲁棒性。基于Matlab的仿真结果证明了该设计的有效性。     

双馈异步风力发电机组运行特性仿真分析

在分析双馈异步风力发电机组整体模型结构的基础上,引入了交流励磁变速恒频风力发电系统中基于定子磁链定向和定子电压定向的矢量变换控制技术,针对双馈风力发电机的变速恒频、最大风能捕获和有功无功解耦运行的需求,建立基于PSCAD/EMTDC软件的双馈异步风力发电机组仿真模型.仿真结果验证了模型在实现追踪最大风能的变化和有功、无功解耦控制功能上的有效性.     

基于功率给定的双馈风力发电最大风能捕获策略

在综合分析风力机运行特性和双馈发电机功率关系基础上,推导了风力机功率与定子端有功功率的数学关系,构建了转速-定子端功率曲线,系统以定子端有功功率为控制量,通过功率闭环控制,利用功率平衡关系自动捕获最大风能点。定子端参考功率以发电机角速度为输入信息,根据电机角速度变化实时计算最佳功率,是一种无需检测风速且算法较为简单可靠的最大风能捕获方法。为对定子端功率进行实时控制,将矢量控制技术用于发电机定子有功、无功解耦控制,并对转子电流进行基于前馈算法的线性化解耦控制,实现了电机的功率解耦。系统仿真与实验结果验证了该方案的可靠性与可行性。     

VSCF双馈风力发电最大功率跟踪控制

为充分有效地利用风能,分析了风力机最大风能捕获机理和双馈电机数学模型,研究了定子电压定向下的功率外环及电流内环双闭环最大功率跟踪及变速恒频(VSCF)控制策略。在风速阶跃变化下,搭建了10 kW可实时监控式双馈风力发电实验平台,并进行了实验验证。实验结果表明该控制策略能快速准确控制风力发电系统进行最大功率跟踪及VSCF控制。     

变速恒频风电系统双PWM解耦控制仿真研究

讨论了随机性风速下,非线性变速恒频双馈风力发电系统最大风能捕获控制问题.分析了满足双馈电机能量双向流动的双脉宽调制(PWM)变换器及其数学模型,此处采用双PWM变频器解耦控制策略,转子侧变频器采用定子磁链定向的双闭环控制策略,电流环实现定子无功功率的调节,转速环实现最大风能捕获;网侧变频器采用电网电压定向控制策略,保持...     

孤岛双馈风力发电机组最大风能捕获策略

在分析孤岛双馈风力发电机组最大风能捕获原理的基础上,提出了一种通过控制负载侧变换器功率使电机转速随风速变化以实现最大风能捕获的控制策略。首先,采用改进的孤岛双馈风力发电系统拓扑结构,分析其功率关系。其次,根据负载侧变换器的数学模型及系统功率关系,建立了孤岛双馈风力发电机组最大风能捕获的控制策略。最后,利用MATLAB/Simulink对不同风速下孤岛双馈风力发电机组的运行性能进行了分析和比较,结果验证了该控制策略的正确性与有效性。     

基于模糊控制的双馈风力发电功率解耦研究

对于变速恒频风力发电系统,采用基于定子电压定向的矢量控制简化双馈发电机模型,并在此基础上确定了最大风能捕获的控制策略.为了提高系统的鲁棒性和动态响应速度,将模糊控制技术引入双馈风力发电系统有功功率和无功功率解耦控制中.将功率控制系统分解为有功功率子系统和无功功率子系统,从而建立了风力发电机组完整的功率控制模型.采用Ma...     

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。     

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...     

双馈风力发电系统MPPT控制

最大风能跟踪是风力发电系统重要的控制目标。在一定转速下存在一个最佳转速使风机捕获最大风能。将最佳叶尖速比和功率反馈法相结合,提出基于最佳功率—转速曲线的双馈风力发电系统MPPT控制策略,采用一种简单有效的方法获取定子给定最佳功率—转速曲线。然后采用功率闭环实现风机的MPPT控制。该方案避免了复杂的给定功率计算且结构简单易于实现。仿真和实验结果表明:系统具有良好的最大风能跟踪性能和稳定性,验证了方案的可行性和正确性。     

基于定子磁链规划的异步电机最优效率控制

针对异步电机效率优化问题,提出了在直接转矩控制下采用定子磁链规划的最优效率控制方法。基于电机的损耗模型,通过效率优化算法在线检测计算各个定子磁链值对应的功率损耗并进行在线搜索,寻求消耗功率最小的定子磁链值。仿真结果表明该方法能够减小异步电机轻负载时的输入功率,明显提高电机在轻负载情况下的稳态运行效率,同时保持较好的转矩动态性能,并且收敛速度较快。     

考虑变化湍流风速条件的风电机组改进自适应转矩控制

对于实现风电机组最大功率点跟踪的最优转矩控制,通过适当减小转矩增益可以有效提升风能捕获效率。但现有研究发现,变化的湍流风速条件不仅会改变最佳转矩增益系数,还会影响用于寻优该值的自适应算法的收敛性能,进而导致难以提高甚至降低风能捕获效率的问题。为此,通过分析风速条件变化影响自适应算法的机理,发现了导致该算法搜索方向持续出错而恶化风能捕获效率的风速条件渐变良好场景。在此基础上,提出了考虑变化湍流风速条件的改进自适应转矩控制,通过引入动态风能捕获损失量指标识别出此类场景,结合中断与重启搜索机制,防止自适应算法搜索发散,从而提升风电机组发电效率。最后,基于风电机组传动链模拟实验平台,分析验证所提方法的有效性。     

一种异步电机定子磁链弱磁控制方法

本文提出了一种电动汽车用异步电机的定子磁链弱磁控制方法,通过引入定子参考电压与逆变器能提供的电压值的比较,确定电机的运行区域,进而确定能够输出最大转矩的励磁电流,再结合给定转矩求出定子磁链参考值。本方法采用定子参考电压与母线电压对应值的比较,仅需简单计算即能实现恒转矩、恒功率、降功率区域的平滑过渡。在逆变器和电机的电压、电流能力一定时,能够输出最大转矩。无需转子磁链定向,适用于定子磁链控制的场合。通过动态调整转矩给定限制值可保证电机稳态运行不过流。仿真和实验结果证明了本方法的有效性。     

双馈变速恒频风力发电系统矢量控制模型的研究

利用定子磁链定向矢量控制方法,在同步坐标系下,双馈电机模型的基础上,建立了矢量控制方程式,通过控制转子电流的转矩分量和励磁分量来调节定子输出的有功功率和无功功率;并且利用Matlab/Simulink仿真软件,建立了系统的仿真模型,对系统的定子磁链矢量控制策略、风力机最大风能捕获和变速恒频运行方式进行了仿真实验研究,为机组的实际控制提供了参考和依据。     

抑制电压波动影响的自抗扰最大风能捕获控制

最大风能捕获在风力发电系统中非常重要,根据定子磁场定向的矢量控制原理,建立了基于变速恒频双馈发电机的风力发电系统的转速控制模型,将自抗扰控制技术引入到最大风能捕获控制中,采用扩张状态观测器对电压方程中的耦合项和电网电压等扰动项进行观测并加以补偿,提高了系统的跟踪性能。在MATLAB／Sinmulink中的仿真表明,系统在不同的风速下有更快的响应速度,对电网电压的波动有较强的抑制能力。     

变步长爬山法在双馈风力发电系统最大风能跟踪控制中的应用

变步长爬山法能不依赖风速检测或风机功率—转速特性曲线而实现风力发电系统的最大风能跟踪,具有良好的应用前景。首先根据风机运行特性给出了直流机模拟风机方案,详细论述了变步长爬山法的原理及在双馈风力发电系统中的实现方法。然后将该方法应用于基于定子电压定向的双馈发电机矢量控制策略中,搭建了带直流机模拟风机的双馈风力发电系统实验平台。实验结果验证了在风速变化的情况下系统能自动搜索达到对应风速的最佳转速,实现风机最大风能捕获,并具有对快变风速的响应能力,验证了控制方案的正确性和可行性。     

双馈风力发电转子侧控制技术的研究

针对转子侧功率变化频繁和直流母线电压波动剧烈的问题,设计了交流励磁变速恒频双馈风力发电系统的框架结构,进而对背靠背PWM变流器的控制策略进行了研究.建立了转子侧变流器控制模型,设计了基于定子电压定向(SVO)矢量控制的变速恒频双馈风力发电系统方案,构建系统模型并进行了仿真,仿真结果表明控制策略和技术的可行性,系统实现了有功功率、无功功率的解耦控制和最大风能跟踪控制.