兆瓦级双定子直驱风力发电机定子振动研究

精确计算发电机的固有频率,对于预测发电机的振动和噪声至关重要。利用三维有限元分析研究兆瓦级双定子风力发电机三种定子结构的振动模态和固有频率,并分析了其振动特点。分析结果表明,外定子、内定子和双定子结构的固有频率均有效避开了发电机系统不平衡激振频率和所发出的交流电频率。本文的方法可用在发电机设计阶段对定子固有频率进行预测。     

大功率直驱风力发电机组并网变流器的研究

介绍了直驱同步风力发电机组并网变流器主电路的网侧滤波器的设计和计算、电机侧滤波器的设计和计算、制动单元设计和预充电电路的设计。最后,基于网侧和机侧的控制理论,利用Matlab对控制方法进行了仿真,并通过对1.5 MW直驱风力发电机组并网变流器样机的试验,证明了设计方法的可行性。     

大功率直驱风力发电并网变流器主电路的研究

对直驱并网变流器主电路的设计进行了研究,主要包括:网侧滤波器的设计及计算、机侧滤波器的设计及计算、共模电压的消除。基于网侧和机侧的控制理论,利用MATLAB对其控制方法进行了仿真,并通过对1.5 MW直驱风力发电机组并网变流器样机的试验,证明了该设计方法的可行性。     

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。     

并联双PWM变流器在低速永磁直驱风力发电系统中的应用

基于大功率低速永磁直驱风力发电系统高可靠性要求,以背靠背载波移相并联双脉宽调制（PWM）变流器作为永磁直驱风力发电功率变换单元,对变流器冗余性、并联特性、输出开关纹波特性进行了分析设计。重点针对载波移相并联单元间存在的环流问题进行了分析,提出了一种低频环流抑制方案。另外,采用基于现场可编程门阵列（FPGA）作为辅助处理器的控制器方案实现载波移相并联控制。经过实验验证了所述变流器在可靠性、环流抑制性能、谐波特性,以及硬件实现等方面均能较好地满足系统要求,可适用于低速永磁直驱发电系统。     

直驱风力发电机的功率控制

以直驱式永磁同步风力发电机组为对象,为使风机运行在最佳输出功率下,研究了额定风速下基于转速控制的最大功率点跟踪（MPPT）策略,以及额定风速上基于桨距角控制的功率控制策略。并基于Matlab／Simulink对功率控制策略进行了仿真,初步验证了控制方法的可行性。     

直驱型风电系统Boost变换器控制策略分析

以目前直接驱动型风电系统中最典型的单相boost DC/DC电路拓扑为对象,对单周控制、滞环电流控制、滑模控制、重复控制、双环控制等几种比较有效的控制策略作了深入剖析.最后选双环控制作了仿真分析.给出了仿真波形.     

含蓄电池储能的永磁直驱风力发电系统并网研究

风力发电系统输出功率的随机性和波动性,给大规模风电并网带来严重挑战。为了有效地改善永磁直驱风力发电系统并网特性,在直流侧增加蓄电池储能装置。设计了储能电池侧双向DC/DC变换器的控制策略,建立了含有储能电池的风力发电系统仿真模型。分别仿真分析了电网侧需求功率变化以及风速变化时系统的动态响应特性。仿真结果证明,增加蓄电池储能装置可以有效地提高永磁直驱风电系统并网特性。     

基于模式切换的直驱式风力发电机最大功率跟踪控制

变步长爬山搜索法具有算法简单,跟踪精度高的特点,但在搜索阶段风速有较大变化时有跟踪失误的缺点。最优叶尖速比法风速快速波动时,能够快速跟踪,鲁棒性强,但风速不易测量,具有局限性。针对上述问题,提出将基于LS-SVM风速估计的最优叶尖速比法和变步长爬山搜索法相结合构建一种模式切换的最大功率跟踪方法,仿真结果已证明此方法的有效性和可行性。     

永磁直驱风电系统网侧换流器混合控制策略研究

针对永磁直驱风电系统网侧换流器模型存在非线性和强耦合的特点,提出了一种非光滑控制和反推控制相结合的混合控制策略。在dq两相同步旋转坐标系下建立网侧换流器非线性数学模型,采用非光滑控制理论和反推控制方法分别设计了外环直流电压控制策略和内环电流控制策略。在外环控制方面,通过结合非光滑理论的有限时间控制方法和扩张状态观测器(extended state observer,ESO)对于系统扰动的估计作用,设计了直流电压控制器。在内环控制方面,采用附加扰动补偿的反推控制方法进行设计,利用扩张状态观测器对外部扰动造成的系统内环不确定因素进行估计,将估计量引入到反推迭代控制律的设计中进行补偿,通过选择合适的Lyapunov函数,推导出内环电流反推控制律,使内环系统满足Lyapunov渐近稳定条件。仿真结果表明,与常规的PI线性控制策略相比,所提混合控制策略能够有效提高永磁直驱风电系统在电网扰动时的并网动态特性。