小型风电系统最大功率跟踪的研究

通过对由新型无刷直流发电机构成的小型风力发电系统的分析，提出了一种最大限度获取风能的控制方法，该方法通过控制新型无刷直流发电机的电磁转矩一转速特性间接地控制了风力机的机械转矩一转速特性，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．详细阐述了运用此控制策略的功率调节器的设计方法，并实际制作了100W的功率调节装置．系统实验结果表明，新型控制方法在最大功率跟踪上取得了很好的效果，对提高小型风电系统年发电量有参考和应用价值．     

开关磁阻电机风力发电平台搭建

风力发电因其优越的技术性能被广泛应用于新能源的开发利用中,但在不具备风场环境的试验室条件下,研究风力发电的重点是如何实现对风力机工作特性的准确再现。研究了不同电机的工作特性后,发现直流电动机工作特性与风能特行较为吻合,成为风力机特性模拟的首选原动机。开关磁阻电机（SRG）是一种适于风力发电变速运行的同步发电机,具有启动风速低,转动管量小等特点。结合风能与SRG的特点本研究设计了开关磁阻电机发电平台的搭建。     

基于永磁同步电机的风力机模拟系统的仿真

根据空气动力学理论分析风力机特性,探讨最大风能追踪和捕获的方法,通过对永磁同步电机模型的研究,利用直接转矩控制理论实现风力机特性的模拟,利用MATLAB/SIMULINK搭建永磁同步电机的风力机模拟系统的仿真模型,通过对风力机特性和最大风能捕获的仿真,证明了系统的可行性.     

基于异步电动机的风力机风轮动态模拟方法

为提高风力发电机系统的控制性能，设计了一套风力机风轮的动态模拟装置，该装置具有与实际风力机风轮相同的机械特性，可用于设计、评价和测试实际的风力发电系统．假设负载在单位采样时间内恒定，模拟控制器根据电机反馈速度估算出每个采样时刻的负载值，由风力机风轮的特性计算出实际风轮的输出加速度，再与计算出的风轮加速度相比较，算出异步电动机的电磁转矩指令，采用直接转矩控制策略控制变频器，以调节异步电动机的电磁转矩．仿真结果表明，用该方法估算的负载值与实际负载相差很小，模拟系统的机械动态特性与实际风力机风轮的基本一致．     

风轮机特性的模拟

分析了风轮机运行特性及其最佳风能利用原理,推导了风能利用系数、风轮机输出转矩的近似表达式,验证了采用直流电机的输出特性模拟风轮机的输出功率曲线的可行性,并给出了模拟系统的硬件结构.经过实验,该系统能够近似模拟风轮机的转矩一转速输出特性,为在实验室条件下进行风力发电系统的研究提供了一个实用的方法.     

适合任意风向聚能风力机的数值模拟

随着化石能源的储量越来越少,人们必须去寻找新的补充能源.风能作为一种清洁无污染的可再生能源,在人类目前所使用的各种能源中所占的比例越来越重.由于风能具有不破坏环境、无污染和几乎取之不竭等优点,对它的开发利用日益普遍,因而有必要对风力发电技术进行深入研究.通过数值模拟的方法,研究一种适合任意风向的聚能 遮蔽型垂直轴风力机的风能利用率.流场模拟表明,这种新型风力机能够有效地提高转子输出功率.     

变速恒频风力发电机组最大能量捕获策略研究

风力发电主要目的是尽可能的利用风能,针对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.在额定风速以下通过调节发电机的转矩使转速跟随风速变化以获得最佳叶尖速比;在额定风速以上通过调整桨叶节距,保证额定功率输出而不越限.由于风速测量的准确性不高,以及风力发电系统的精确模型较难建立,采用传统的PID控制器难以在风速快速变化的情况下实现良好的控制效果.为了进一步提高风能的利用效率,文中研究了基于功率变化信息的双模糊控制策略,实现最大功率点跟踪和变速变桨控制.仿真结果表明,该控制策略能够提高风能捕获效率,较好地平滑风电机组输出功率.     

双馈风力发电系统模拟实验平台的研制

风能是目前发展最快、最具竞争力的新能源之一。开发一种在实验室环境下进行风电技术研究和教学的实验平台是非常必要的。该文分析研究了多种风速和风力机特性,提出了一种适合科研和教学实验的物理模型,研制了一套10 kW模拟双馈风力发电系统实验平台。该平台可以独立运行,也可以与电力系统动态模拟系统相连接,还可以接入到全国高校广泛应用的WDT-Ⅲ电力系统综合实验教学系统中进行实验。实验研究结果表明,该模拟系统的动态特性与风机的理论特性相吻合,可用于风力发电技术研究和教学实验。该实验平台已在全国10多所科研院所和大专院校得到了应用。     

小型风力机叶轮离心式转速控制的实验分析研究

风能作为一种洁净的可再生能源,在改善环境及经济发展中起着重要的作用。风力机作为一种利用风能的装置,其叶轮转速的控制成为风力发电技术发展的关键问题之一。本文通过对离心式转速控制理论的分析,对小型风力机叶轮离心式转速控制装置进行了实验,分析了不同风速对叶轮转角的影响,最后得到转速控制方法。该实验数据和结论对风力机叶轮设计及转速控制起着一定的参考价值。     

直驱型风力发电系统最大功率点跟踪控制策略的研究

风能具有随机性和突变性的特点,而风力机又受限于其机械强度,不易实现最大风能的捕获。以直驱型风力发电系统为例,对实现最大风能捕获的基本方法进行了论述。     

基于PSCAD的双馈风电机组低压穿越控制策略

随着风电机组装机容量的不断增加,风电场并网规范对风电机组的运行要求越来越严格,要求具有外部电网故障下不脱网运行（低压穿越）的能力.为了研究双馈风电机组（DFIG）在低压穿越控制策略的优化方面提供有效的动态仿真与分析平台,并克服Matlab/Simulink仿真环境下所建模型在动态性能方面存在的不足,采用PSCAD仿真软件建立了双馈风电系统的动态仿真模型.通过分析电网对称故障时DFIG的暂态特性,并对转子电流与定子磁链的关系分析得出涉及定子磁链动态过程的改进矢量控制方案,配合转子侧Crowbar保护电路,并对网侧变流器进行有功和无功功率的解耦控制,从而使得电网对称故障时转子过电流、直流母线电压和转矩剧烈波动的情况得到了解决.     

并网风力机中基于变桨距角的神经网络控制方法

针对并网风力机的运行特性,在其传动系统和发电机的动态模型基础上设计控制器.当外界风速较大,提出采用基于神经网络的风力机叶片桨距角控制器抑制多余的风能进入发电系统,维持风力发电机馈送到电网的功率稳定;当风速较低时,风力机转速需要跟随风速变化,调整叶片桨距角处于捕捉最大风能位置处,保证风力机的风能转换效率最优,提高其运行效率.仿真结果验证了该控制方法的有效性.     

大气湍流下风力透平的性能预测

本文建立了大气湍流输入模型和气动性能响应模型.运用本文的模型和求出的系统响应所预测的风力透平输出功率的波动范围与实测结果相符.     

采用风机限转矩控制的微电网一次调频方法

对风电主导的微电网一次调频方法进行研究.首先,提出双馈感应式风机(DFIG)限转矩惯性控制方法,使风机能在短时内提取大量转子动能,对微电网进行频率支撑;然后,提出附加桨距角调整的补偿方法,通过桨距角变化使风机捕获更多机械功率,减少电网频率二次跌落幅度;最后,在Matlab/Simulink环境下,构建微电网模型并进行仿真.仿真结果表明:在不同的风速下,文中方法能提升微电网频率调整的动态响应能力,有效地减少电网频率二次跌落幅度.     

湍流度对水平轴风力机尾流及转矩特性的影响

基于一台33 kW的水平轴风力机,利用大涡模拟耦合致动线的方法,模拟均匀来流以及不同湍流度来流条件下的风力机尾流流场,研究湍流度对水平轴风力机尾流及转矩特性的影响.结果表明:湍流来流时风力机尾流与周围流场的能量交换比均匀来流时更强,湍流掺混速度更快,从而使得尾流区速度恢复加快,且湍流度越大,速度恢复越快;相较于均匀来流,湍流来流时风力机尾流速度的最大亏损率减小,但湍流度大小对尾流速度最大亏损率影响较小;尾流半径增长速率在风轮平面至风轮后两倍直径范围内逐渐减小,在两倍直径之后基本不变;湍流会使尾流膨胀程度增强,且湍流度越大,膨胀程度越强;在11 m/s风速条件下,湍流度增大导致风轮转矩时均值减小,波动幅度增大,风轮转矩在高频与低频部分的能量升高,并且低频部分能量升高得更快.     

基于柔性传动链的风力机功率控制

针对风力机变桨系统特性,研究功率控制策略。首先分析风力机能量转换理论,确定影响功率输出的重要因素;再建立变桨系统闭环传递函数模型;以低速轴和高速轴为纽带,考虑柔性,建立柔性传动链系统模型。由于作用在风轮上的风速难于准确实时测量,以最小二乘支持向量机方法对风速进行预测,然后采用变论域模糊方法实现变桨过程中的功率控制,提高系统的自适应能力。仿真验证了所提方法的适用性和有效性。     

一种基于改进自抗扰控制器的风电机组变桨距控制策略

为了改善风电机组的恒功率输出区域的动态性能,提出了一种基于改进自抗扰控制器的变桨控制策略。当风速高于额定风速时,通过调节桨距角改变风机气动转矩,保证风机输出功率的稳定性。设计了一个改进的连续光滑的非线性函数,可有效提高系统的抗扰动能力。基于该非线性函数对传统自抗扰控制器做出了改进。仿真结果证明,改进自抗扰控制器的变桨距控制系统能够对桨距角进行精确调整并将输出功率快速稳定到额定值附近,具有较快的响应速度及较好的抗扰动能力。