模拟双馈变速变桨距风力发电机组的运行控制研究

从系统控制的角度,针对风力发电机组变速变桨距双馈异步发电机自动运行中的恒功率输出等关键问题进行了控制对象特性分析和控制方案设计.结合西门子s7-1200PLC控制器和风力发电机仿真模型(E-Wind Turbine)构建了研究实验平台,并进行了系统的控制实验与仿真.重点针对恒功率输出问题的控制进行了多种控制方案的设计和实验验证,经过比较不同的控制方案后证明:基于前馈的协调控制方案效果较好.     

变速恒频风力发电机组输出特性分析

以变速恒频风力发电系统为研究对象,依据发电机数学模型和交流电机矢量变换控制原理,设计了交流励磁变速恒频(VSCF)发电机定子磁链定向的矢量变换控制系统,对转子侧变换器建立了外环定功率控制内环定电流控制的双闭环控制结构,实现双馈发电机定子有功P和无功Q的解耦控制,从而获得最大风能捕获的高效发电运行。并在PSCAD/EMTDC仿真环境下建立了变速恒频风力发电机组的整体动态数学模型。以渐变风和阵风为例,对由5台单机容量为2 MVA双馈感应电机(DFIG)组成的风电场并网前后的运行特性进行仿真研究,通过仿真分析,揭示了风电场并网运行的动态特性,并验证了数学模型和控制策略的正确性和有效性。     

双馈风力发电机控制策略的仿真研究

变速恒频双馈风力发电机组主要工作在同步速附近,在这一运行区域转子励磁电流频率很低(同步速时为0),通过转速来调节转子励磁频率很难保证双馈发电机输出功率的稳定.通过对东北新能源公司大连驼山风电厂东汽FD77E型风机实际运行情况的研究分析,将DTC技术应用到双馈风力发电机的控制领域.首先对直接转矩控制技术进行了理论分析,阐述了它的工作原理和系统结构,进而推导出控制方程,并给出了具体的控制框图,然后利用MATLAB进行了仿真研究,仿真结果验证了理论分析和提出的策略是可行的.     

变速恒频双馈风力发电机的功率控制

针对双馈风力发电系统中功率控制的时变性、随机性、复杂性以及非线性的特点,提出了一种基于模糊神经网络的功率解耦控制方法.该控制方法不依赖电机参数和精确的数学模型,能够实现双馈风力发电机有功、无功功率的解耦控制,具有控制简单、灵活、方便、有效的特点,系统鲁棒性强,适用于双馈风力发电机的功率控制.     

风力发电机组的多模变桨距控制

风速的随机性、不稳定性会使风力发电机组在多模式状态下运行,针对这一问题提出了一种基于多模控制系统的变桨距控制方法.在系统切入初期采用P控制器,以缩短相应时间;大误差范围内运用模糊控制器,从而减少系统超调;零误差范围内切换到PI控制器,以降低稳态误差.在建立变桨距风力发电机组的动态模型、分析机组工作特性和变桨距控制要求的基础上,运用Simulink对该控制方法下的并网前转速、并网后功率进行仿真验证,结果表明,多模控制系统与相应的工作模式相匹配,具有很好的响应特性和抗扰能力,其控制效果优于传统的PI控制。     

双馈变速恒频风力发电机稳态运行特性

旨在根据双馈式变速恒频风力发电机的结构特点。机组以最佳叶尖速比变速运行，根据叶轮原动机输入的机械能和机组的发电功率曲线，研究双馈发电机的稳态特性，功率关系和转矩关系．通过转子励磁调节，找出在任何转差下，满足功率、转矩输出的工作点，给机组的控制方案设计提供了参考．     

双馈风力发电机空载并网控制策略研究

根据变速恒频双馈风力发电系统的运行原理,基于定子磁链定向的矢量控制技术和网侧变换器电网电压定向的矢量控制技术,设计了双馈风力发电机空载并网控制系统,实现了双馈风力发电机的柔性并网和有功功率与无功功率的解耦控制及最大风能追踪.基于Matlab/Simulink仿真平台,对双馈风力发电机空载并网模型进行了仿真,并利用试验设备对双馈风力发电机空载并网进行试验验证.通过对仿真和试验结果的对比分析,验证了所提控制方法的正确性和有效性.     

并网型变速风力发电机组的控制技术与策略

阐明了为最大限度利用风能，并网型变速风力发电机组所采用的控制技术和策略；给出了风速在不同阶段，并网型风力发电机组的控制途径；分析了ISC、DSC、双重控制、OPDC、DAC和PI控制以及智能控制的方法及其构成；指出了各种控制技术和策略的优缺点以及今后的发展方向。     

变速恒频双馈风力发电机的矢量控制研究

变速恒频风力发电已成为并网风电机组发展的趋势.分析了变速恒频双馈发电机组的结构,研究了能实现最大风能捕获和有功、无功功率解耦控制的双馈发电机的定子磁链定向矢量控制策略,并通过仿真验证了该控制策略的正确性、可行性,为后续的研究工作奠定了基础.     

基于神经网络的风力发电机组变桨距复合控制

在分析风力发电机组系统特性和变桨距控制要求的基础上,提出了一种基于神经网络的分段复合控制方法进行变桨距控制,以解决风力发电系统的多干扰、时滞性、非线性等控制问题。该方法利用神经网络进行模型辨识,再依据运行工况分别进行模型预测控制和前馈控制,不但解决了风力发电机组系统模型难以精确建立的困难,而且去除了可测量的主要外扰——风速随机变化对系统动态控制品质的影响,从而提高了变距系统的响应快速性和抗干扰能力。最后,利用考虑尾涡效应的机组动态模型作为应用实例对复合控制方法进行仿真,结果表明提出方法的有效性与实用性。     

风电机组变桨鲁棒控制

针对风电机组输出转速稳定控制问题,提出了一种基于定量反馈理论的桨距角鲁棒控制策略.由于在随机变化风速作用下,非线性的风机模型中部分参数是变化的,提出了基于线性系统稳定性图形作为判据的定量反馈的变桨鲁棒控制器设计方法,以减弱风机模型不确定因素对输出转速的影响.结果表明,所提出的控制器对高风速区扰动风速作用下系统的输出稳定性能具有较好控制效果,并且对风电机组能量传动模型中参数不确定性具有较强的鲁棒性.     

无刷双馈变速恒频风力发电机控制技术

根据无刷双馈电机的结构和基本工作原理,建立无刷双馈变速恒频风力发电机(BDFM)在双同步d-q坐标系下数学模型.采用转子磁场定向控制策略,进一步简化BDFM数学模型,给出控制方程,简化了控制环节,增强了控制系统可靠性、准确性、灵活性.仿真结果证明了控制方法的正确性和可行性.     

基于最小二乘支持向量机的变速风力发电机组模糊控制器

提出了一种新型模糊控制器用于变速风力发电机组最大能量获取,该控制器中使用了基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的机组Takagi-Sugeno-Kang(TSK)模糊模型。建模过程中,采用了模糊聚类的方法进行输入输出空间的划分,并以LS-SVM的方法确定模糊规则的后件参数。将该控制器应用于变速风力发电系统的仿真结果表明,机组很好地实现最大能量获取的目标,并具有实时性强、容错性、学习能力强、计算速度快等优点。     

变速风力发电机模型参考自适应控制

风力机系统是一个非线性不稳定的复杂系统,系统具有不确定性,模型很难建立。自适应控制研究对象就是这种具有不确定性的系统,它能通过修正控制器的参数来降低不确定性对系统的影响。采用模型参考自适应方法对变速风力发电机在额定风速下进行控制,使风力机获得最大风能。仿真结果表明此方法对额定风速下变速风力发电机的控制效果很好。     

双馈风电机组一种新型模糊最大风能追踪控制

针对双馈型风电机组常用的模糊转速最大风能追踪控制方案动态性能上的不足,提出了一种以融合了风速、转速和功率信号的模糊逻辑系统来设定发电机最优转速的新型风能追踪控制方案,具有增强转速参考预判性,降低风速测量准确度影响的优点。仿真结果表明新方案提高了机组在低风速区域捕获风能的能力。     

变速恒频双馈风力发电机空载并网滑模控制

根据矢量控制方法,基于积分切换函数的滑模变控制,设计了变速恒频风力发电机的并网控制策略,使系统在全局范围内对参数摄动和外部扰动都具有很好的自适应能力.在控制器中引入了饱和函数,降低了控制增益的大幅切换,保证了定子电压的稳定性.对并网前的动态响应、并网时的过渡过程以及该控制方法对外部扰动的不灵敏性,用PSCAD做了相应的仿真研究,并与传统的PI控制进行对比.     

风力发电机组高电压穿越问题及其基本解决方案

在研究世界风电主流市场区域风电并网规程高电压穿越技术规定的基础上,总结了各国并网规程高电压穿越技术要求和关键技术指标。分析了两种主流风电机组在电网侧电压骤升时的暂态特性,同时讨论了风电机组是否具备高电压穿越能力对电力系统的影响。最后,结合多年的实际工作经验,探讨了风电机组具备高电压穿越能力的必要性,并给出了两种主流风电机组实现高电压穿越能力的基本解决方案。     

MW级变速恒频风力发电机组的一种复合控制方法

分析和建立了兆瓦级风力发电机组各部分机理模型以及有效风速的模型,针对变速恒频风力发电机组(VSCF)在低风速最大风能捕获和高风速额定功率保持的控制目标,提出了间接控制策略(ISC)和模糊滑模控制方案,并对一个实际系统在各种风况下进行仿真实验。仿真结果验证了系统控制策略的可行性,该变速变桨距风力发电系统在全风速下均能获得最佳功率,并且系统具有优良的鲁棒性。     

基于PSCAD/EMTDC的双馈感应风电机组变桨距控制仿真分析

提出一种简化的风力机变桨距控制模型,通过发电机转速和风力机输出功率的反馈信号分别调节桨距角,控制发电机的转速恒定和风力机输出功率平稳.采用PSCAD/EMTDC仿真软件建立该变桨距控制模型,对整个风力发电系统（包括双馈电机和并网装置等）进行仿真,验证该风力机变桨距控制方法的可行性.     

风力发电液力调速系统及其控制

在分析液力调速风电机组工作原理的基础上,建立了传动系统的数学模型,优化了传动系统的参数。设计了相应的控制系统,并对风电机组进行了动态仿真。仿真结果表明:液力调速风电机组能够快速响应风速变化,保证机组高效、可靠、稳定运行。