基于自抗扰与滑模理论的直驱永磁风力发电系统控制

针对风机发电过程中存在的外界干扰与风速不确定性问题,提出自抗扰控制与非奇异终端滑模控制两种控制算法,确定机侧以转速的偏差为输入,交轴电流为输出,使风机达到最大功率跟踪效果;网侧变流器采用电压外环、电流内环双闭环控制策略.通过Simulink系统仿真,结果表明自抗扰控制系统能实现发电机的最大功率跟踪和单位功率因数运行,同时其控制效果略优于滑模控制效果．     

不平衡电网电压下永磁风力发电机并网逆变器的新型直接功率控制策略

为了研究不平衡电网电压条件下永磁风力发电机系统增强运行能力的有效控制策略,提出了比例-谐振电流控制方案,并将该方案应用于并网逆变器的直接功率控制中,以实现直驱永磁风力发电系统无需正、负相序分解的统一控制.在PSCAD/EMTDC环境下建立基于背靠背IGBT变频器的1.5 MW永磁直驱风力发电系统仿真模型,仿真结果表明,在不平衡电网电压下,该系统能够实现最大风能跟踪,且新型的直接功率控制策略结构简单,能够实现单位功率因数控制,具有良好的动态性能,有效地抑制了直流母线电压的升高,增强不平衡电网电压故障下直驱永磁风力发电系统的不间断运行能力.     

户用小型风力发电系统的并网运行控制

为了克服独立运行的小型风力发电系统的缺点,节约电能,提出了一种与电网并联运行的户用小型风力发电系统的结构及其控制策略。该系统的并网部分由一个不控整流桥、Boost变换器和一个单相并网逆变器组成,采用"并网不上网"的运行方式。对Boost变换器进行控制,实现风力机的最大功率跟踪;并网逆变器采用以电流为内环、以电压为外环的双闭环控制方法,可与单相电网并联运行,但不对电网输出功率。通过不同风速、电网电压和负载下的系统仿真与单相逆变器并网实验,证明了系统控制策略的有效性。     

直驱永磁风力发电系统机侧谐波的抑制

研究一种背靠背三电平变流器控制下的直驱永磁风力发电系统,其中机侧变流器采用二极管中点钳位型三电平变流器在转子同步旋转坐标系下对定子电流进行控制,对发电机电流谐波进行抑制。研究三电平变流器的开关状态和调制方法,采用双重傅里叶级数的方法对机侧三电平变流器的谐波特性进行分析,并提出考虑中性点电压平衡的机侧谐波抑制控制策略。对三电平和两电平变流器直驱永磁风力发电系统进行对比仿真实验研究。研究结果表明:在不同转速和负载条件下,三电平拓扑能有效抑制发电机电流谐波,提高发电机组效率。     

永磁同步并网风力发电系统双模块控制研究

针对永磁同步并网风力发电系统,研究了一种双模块控制系统。MPPT控制模块在整流器和逆变器之间设置Buck变换器,使用优化后的最优梯度-爬山法策略控制Buck变换器占空比。并网逆变控制模块采用直流母线电压瞬时值外环及并网电流瞬时值内环的双环控制策略,通过外环电压PI控制得到指令电流,进而采用PI瞬时电流控制经逆变器和LCL型滤波器得到并网输出电流。仿真实验波形表明,MPPT控制模块能够快速、稳定地跟踪最大功率。逆变器输出符合并网要求,控制效果具有较好的稳定性和动态特性。     

户用小型风力发电系统的并网运行控制

为了克服独立运行的小型风力发电系统的缺点,节约电能,提出了一种与电网并联运行的户用小型风力发电系统的结构及其控制策略。该系统的并网部分由一个不控整流桥、Boost变换器和一个单相并网逆变器组成,采用"并网不上网"的运行方式。对Boost变换器进行控制,实现风力机的最大功率跟踪;并网逆变器采用以电流为内环、以电压为外环的双闭环控制方法,可与单相电网并联运行,但不对电网输出功率。通过不同风速、电网电压和负载下的系统仿真与单相逆变器并网实验,证明了系统控制策略的有效性。     

电网短路状态下并网逆变器的谐振控制

为了改善电网短路故障情况下直驱式永磁风电系统的并网逆变器控制性能,提出基于比例积分谐振控制器的并网逆变器直接功率控制算法,通过设置基频谐振控制器实现网侧变流器输出电压、电流信号的无静差跟踪,同时在直流母线侧通过2倍工频谐振控制器可以抑制电网故障状态下直流母线的电压波动．与传统网侧逆变器的交直轴电流双闭环PI控制相比,该算法无须分离正负序电流分量,从而避免了电流滤波环节带来的系统带宽减小的弊端．在PSCAD／EMTDC环境下建立基于背靠背变流器的1．5MW永磁直驱风力发电系统仿真模型,仿真结果表明：当电网短路导致电压不平衡时,结合能量卸荷电路能够抑制直流母线电压的升高,限制了电网过电流,可以实现网侧逆变器的单位功率因数控制,增强了风电机组的故障穿越能力．同时搭建了10kV·A样机系统,试验波形证明了系统设计与控制策略的正确性和先进性．     

直驱型风力发电系统变流器的控制与仿真分析

将具有良好耐压性能的背靠背二极管箝位式三电平拓扑结构引入直驱型风力发电系统,研究了一种新的高压大容量变流器.在分析该变流器中所采用的拓扑结构的数学模型及整流与逆变侧控制策略的基础上,运用MATLAB/ Simulink模拟了该变流器在风速变化引起风机最大功率点偏移时的工作情况.仿真结果表明,采用该拓扑结构变流器具有良好的动态及稳态性能,能够较好地满足当前直驱型风电系统中变流器电压等级与容量不断增大的需求.     

直驱永磁风力发电机最大功率跟踪的鲁棒控制

针对直驱永磁同步风力发电系统,考虑实际中存在的系统参数不确定性和外界干扰,研究了直驱永磁同步风力发电机最大功率跟踪控制问题。利用转子磁场定向矢量变换技术和鲁棒backstepping非线性控制技术及干扰抑制技术设计了一种鲁棒轨迹跟踪控制器,通过控制定子电流的转矩分量调节风电机转速,实现系统最大风能捕获和稳定运行。理论分析和与其他控制器的仿真比较结果均表明,所设计的控制器可以保证额定风速下系统参数存在不确定性和外部干扰时,风力发电系统仍能够实现安全可靠地最大获取风能的运行。     

双馈风力发电系统最大风能追踪控制研究

文章分析了国内外风力发电技术的发展现状,研究了双馈异步风力发电机组最大风能捕捉方案,研究了由风力机、传动系统、双馈异步发电机以及双PWM变换器等模块组成的风力发电最大风能追踪控制系统。风力机采用变桨距控制,双馈异步风力发电机采用变速恒频技术,发电机采用功率外环、电流内环的双闭环控制,利用定子磁链定向矢量控制实现有功功率和无功功率的解耦控制。并研究了双馈异步风力发电控制的硬件系统和软件系统,硬件系统由主电路、控制电路和驱动电路组成,软件系统研究了网侧和转子侧的控制流程图。基于Matlab/Simulink软件进行了建模仿真,仿真结果表明,系统具有较好的控制效果,可实现最大风能控制。