采用叶尖速比法和爬山搜索法相结合的风力发电系统最大功率点跟踪研究

在风力发电机控制中采用叶尖速比法,可以实现快速功率跟踪,但常由于风速测量值与实际风速值不一致,导致无法达到最大功率点。由于爬山搜索法不需要测量风速,所以采用爬山搜索法和叶尖速比控制法相结合来实现快速最大功率跟踪。当风速变化超过±1 m/s时,采用叶尖速比控制法,按测量风速计算出参考转速,迅速跟随,达到指定转速后,切换到爬山搜索法,实现精确的最大功率跟踪。在Matlab环境下,建立了永磁直驱式风力发电机模型,仿真分析了风速变化时,采用叶尖速比法和爬山搜索法相结合的方法能够实现最大功率快速而精确的跟踪,且具有很好的动态特性和稳态特性。     

基于最佳叶尖速比的最大风能跟踪在永磁直驱风力发电系统中的实现

在大力发展的风电项目中,如何最大效率地实现从风能向电能的转换是研究人员最关心的问题,变桨距变速恒频控制策略是目前研究的热点.本文基于变速恒频技术以永磁同步发电机为本体探讨了如何用最佳叶尖速比实现最大风能跟踪,先分析原理,然后给出MATLAB/simulink的仿真模型和仿真波形.     

风力发电机组最大功率跟踪控制策略研究

本文详细分析了风力机功率特性,并对此进行了仿真研究。在此基础上分析比较了最优叶尖速比法和爬山法两种风力发电机组最大功率跟踪(Maximum Power Point Track, MPPT)控制方法。仿真和实验结果表明,最优叶尖速比方法的跟踪速度最快,稳态效果最好,但是由于需要测量风速和风力机最优叶尖速比参数而限制了实际应用,而爬山法不需要知道风速,也不需要风力机的功率曲线,是一种实用的控制算法,但需要折中考虑跟踪速度和稳态性能.。     

永磁直驱风电系统中最大功率点跟踪控制优化的仿真研究

分析了风力机特性、永磁直驱电机模型、变换器控制策略及各种功率跟踪控制算法优缺点,并提出一种基于爬山搜索法的最大功率点跟踪(MPPT)控制方法的优化。在MATLAB/Simulink环境下搭建了永磁直驱风力发电系统模型,仿真分析了控制方法对最大功率点的跟踪效果,结果表明当风机起动及风速变化时MPPT控制方法能够使系统快速稳定在新的工作点,捕获得最大功率。由此验证了改进优化后的控制方法及所搭建模型的准确性与有效性。     

基于改进爬山算法的风机最大功率点控制策略研究

爬山搜索法是风力发电最大功率点的跟踪控制策略的主要方法之一。传统的爬山搜索法对于惯量大的风力发电系统,由于时间常数大使转速滞后,导致无法进行正确的搜索控制,因此,提出了改进变步长爬山搜索法,并与基于斜率变步长爬山搜索法做对比,仿真结果表明,改进之后的爬山搜索法对小型风电系统的最大功率点的跟踪有良好的效果,能够避免在风速稳定时的机械振荡和提高风能利用率。     

基于阻抗匹配和爬山搜索法的光伏MPPT控制研究

为解决爬山搜索法等传统光伏发电最大功率跟踪(MPPT)控制的动态响应速度和稳定性难以兼顾,粒子群优化模糊控制等智能MPPT控制复杂且计算量大的不足,引入光伏电池的工程数学模型,采用最大功率传输定理分析MPPT的本质。针对光伏板上光照强度、温度及负载阻抗可测量,爬山搜索法无需知道光伏板所处环境状态,提出了利用外界光照、温度来给定最大功率参考值,实现输出功率的初步最大跟踪,当输出功率接近理论最大输出功率时,利用变步长爬山搜索法完成最大输出功率准确跟踪的改进型MPPT算法。仿真结果表明,所提的算法能快速完成MPPT功能,具有良好的动态响应能力和跟踪稳定性。     

采用模糊推理最优梯度法的风力发电系统最大功率点跟踪研究

在随机风条件下,风力发电系统的输出特性随外界环境的变化而变化,并可能出现明显的振荡现象,采用最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)可充分发挥风力发电机组的效能。根据传统三点比较法应用在风力发电系统中的不足及最大功率点跟踪的基本原理,将模糊推理最优梯度法引入风力发电系统中,以提高风力发电系统的最大功率跟踪性能。该方法通过对风力发电机转速步长进行指数倍调整,能够有效地提高最大功率点的追踪精度,具有良好的收敛性和抗干扰性。通过MATLAB仿真结果表明,该方法具有比传统三点比较法更为精确的追踪性能。     

双转子永磁同步风力发电系统的最大功率跟踪控制

为了加宽工作风速范围,在低风速时也能建压,提高风能利用率,介绍了一种新型的双转子永磁同步风力发电机,在分析了双转子永磁同步风力发电机的工作原理、数学模型的基础上,提出了一种适合低风速的双转子永磁同步风力发电系统的最大风能跟踪控制策略.仿真结果证明了控制策略的正确性,并且控制简单,运行可靠,具有一定的理论意义.     

用于直驱式风力发电系统的新型最大功率点跟踪方法

本文介绍了用于永磁同步机直驱式风力发电的一种简单实用的系统拓扑，推导了发电机转速变化和DC-DC环节上功率开关器件占空比变化之间的关系，研究了利用占空比调节来进行最大功率点跟踪的新方法。分析了最大功率点跟踪调节的整个过程，并对整个系统作了实验研究。实验结果验证了理论分析的正确性。     

改进的最大功率跟踪算法在变速风力发电系统中的应用

为最大限度地捕获风能,最大功率跟踪研究一直是风电技术行业关注的热点问题.本文从变速风力发电机组空气动力学模型入手,在最大功率跟踪算法——爬山搜索法分析的基础之上,引入模拟退火算法中概率函数的定义式,用于定义自适应步长,从而使跟踪开始时具有较好的动态特性和在跟踪结束时具有较好的稳态特性.在Matlab环境下,建立了变速风力发电系统模型,仿真分析了风速变化对输出功率的影响,改进的跟踪算法能够使输出功率最终稳定在新的工作点上,且具有较好的稳态特性和动态特性.     

Maximum power control system for small wind turbine using predicted wind speed

This paper describes a novel approach of maximum power control for small wind turbines by using predicted wind speed data. Because of the moment of inertia of the wind turbine, when using conventional control method, the time lag of control will occur due to turbulence in the environment. Our proposed control system uses future information, which is the predicted wind speed, for wind turbine control. The control algorithm creates a reference trajectory of the rotational speed of the wind turbine. The advantage of using the predicted data is that the controller can operate the wind turbine efficiently so that the rotational speed of the wind turbine catches up with the reference speed at the maximum power point. Simulation results show improvement of generation efficiency compared to the conventional control method. Then we discuss the influence of the prediction error of wind speed on control performance. © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

永磁直驱风力发电系统最大功率跟踪非线性抗扰控制

针对永磁同步发电机的非线性、内部参数不确定以及外部扰动等问题,提出了一种直驱式永磁同步风力发电系统最大功率跟踪的非线性抗扰控制方法。该方法使用一种非线性光滑函数来设计非线性扩张状态观测器(NLESO)和非线性抗扰控制律。由NLESO来实现系统扰动及不确定性的估计,前馈到控制输入端对扰动进行补偿,从而有效提高了系统的抗扰能力。分析了NLESO的收敛性。仿真结果表明了该控制方法不仅具有响应速度快、控制精度高的特点,而且无超调无抖振现象,因而在风力发电系统最大功率跟踪控制领域具有较大应用价值。     

PMSG风力发电系统转速估计算法的研究

提出了一种无传感器直驱式永磁同步风力发电机控制系统的转子速度估算法。该算法可由简单的定子磁通方程推导,且只需检测定子电压和电流。定子磁通估算通过基于定子电压模型的可编程低通滤波器而设计,建立了基于递归最小二乘法的电机转速辨识模型,并将实时辨识的电机转速用于转子位置观测和转子磁场定向矢量控制。仿真结果表明,实现了最大功率跟踪控制,验证了控制算法的有效性和可行性。     

基于转矩观测器的垂直轴风力发电最大功率跟踪反演控制

为了提高垂直轴永磁直驱风力发电系统控制的鲁棒性和自适应性,针对大范围风速扰动和系统参数不确定的特点,应用非线性干扰观测器(NDO)实现垂直轴风力机气动转矩的估计,再结合反演(Back-stepping)控制方法设计发电最大功率跟踪(MPPT)控制器。控制器采用基于最佳转速跟踪的MPPT策略,通过逐步选择虚拟控制量和构造李雅普诺夫函数,使每个被控子系统具有良好的渐近特性,进而得到整个系统在大扰动下的全局渐近控制律。利用Matlab/Simulink建立系统的仿真模型,通过与PID控制器的对比实验,验证了反演控制器设计的正确有效性。     

变速恒频双馈风力发电系统最大功率跟踪算法的比较与仿真研究

研究比较了最大风能捕获的3种算法:直接转速控制法、最佳功率一转速曲线跟踪法、爬山搜索法,从稳定性、可控性方面进行研究比较分析,并用所搭建的系统模型进行详细的仿真研究,仿真结果验证了基于最佳功率一转速曲线跟踪法的变速恒频双馈风力发电系统能够快速地进行最大功率点跟踪(MPPT),从而最大效率地利用风能.     

一种新型永磁同步风力发电系统的研究

为了提高风力发电能量转换效率以及降低成本,提出了一种新型的永磁同步电机变速恒频风力发电系统结构,并根据风力机特性,设计了一种最大功率点跟踪算法。该系统主电路由直流变换器及网侧SAPWM变换器构成,分析了这两部分的工作原理。根据实际条件提出了一种风力机定性模拟方法,在此基础上对整个系统进行了实验分析。实验结果表明,本系统能够较好地实现最大功率点跟踪以及高质量单位功率因数能量馈送。     

双转子永磁同步风力发电机的最大功率跟踪控制

针对通风管道系统,安装单台永磁同步风力发电机不能二次利用风能、风能利用率低,安装多台成本较高的缺点,提出一种具有前后两个半径不同的风机,且风机旋转方向相反的双转子永磁同步风力发电机.在分析双转子永磁同步风力发电机和传统最大功率跟踪控制的工作原理的基础上,得出前后风机风轮半径的关系、前风机作用下发电机输出功率和前风机的最...     

考虑塔影与风切变的永磁同步风电系统最大风能跟踪控制策略

为了保证风电机组高效稳定运行,通过在转矩控制环节中引入模糊变增益的转速补偿转矩,有效地减轻了由塔影效应、风切变、风速中的随机脉动分量引起的风力机输出的机械转矩波动与按照最优叶尖速比法计算的参考转速的波动对永磁同步风力发电系统的影响,抑制了风电系统的低频震荡并保证了系统的稳定性。当考虑到轴系的摩擦损耗时,为了真正地实现最大风能跟踪,通过对最优叶尖速比进行修正,得出最大电磁功率所对应的准确的参考转速,使得机组运行在最大电磁功率对应的工作点处。在Matlab/Simulink下构建了直驱永磁同步风电系统的详细仿真平台,验证了该方法的正确性与有效性。     

基于ACPI的风力发电系统MPPT控制方法

针对直驱永磁同步风力发电系统存在非线性、参数不确定性以及转矩扰动等问题,研究了一种基于自耦PI控制理论的最大功率跟踪控制方法。该方法以转速跟踪为目标,将发电机内部动态与外部输入转矩的不确定性定义为一个总和扰动,从而将非线性不确定系统映射为未知线性系统,并构建了一个在总和扰动反相激励下的受控误差系统。据此设计了基于误差速度因子的自耦PI控制器模型,理论分析了自耦PI闭环控制系统的鲁棒稳定性和抗扰鲁棒性。仿真结果表明了该控制方法能稳定保持最大功率系数,在风力发电系统的最大功率跟踪领域具有良好的应用前景。