基于模糊控制的永磁直驱风力发电机最大功率跟踪控制

针对永磁直驱风力发电机的输出功率难以稳定且快速地达到最大功率点的问题,提出了一种基于模糊控制的直驱式永磁同步风力发电机最大功率跟踪控制(maximum power point tracking,MPPT)策略。分析直驱式永磁同步发电机的工作特性和数学模型,进而阐述利用升压电路实现MPPT的原理与基础知识。以风电系统MPPT原理及模糊控制理论为基础,升压电路的本周期和上个周期占空比的差值、输出功率的差值作为模糊控制的输入,下个周期的升压电路占空比为输出。并根据所需预期控制效果推理模糊控制规则设计出一种适于永磁直驱风力发电机的模糊控制器,搭建包含MPPT的永磁直驱风力发电系统的Matlab/Simulink整体模型并仿真,结果证明该控制策略的可行性及优越性。     

直驱式开关磁阻风力发电功率控制方法研究

介绍了一种直驱式开关磁阻风力发电机的快速功率控制方法.由于开关磁阻发电机内部控制变量多、非线性特性强,同时由于风力机中控制变量多,导致直驱式风力发电系统的功率控制困难.提出了一种新型直接瞬时转矩方法改进直驱式开关磁阻发电机功率控制方法,和传统的基于电流斩波控制方法比较提高了响应速度和减小了稳态下输出功率的波动.     

直驱式永磁同步风力发电机不对称故障下的改进控制

在分析直驱式永磁同步风力发电机(permanent magnet synchronous generator,PMSG)全功率变换器功率特性基础上,推导了直流侧电压、并网电抗器功率及网侧输出功率之间的关系,提出了不对称故障下系统的改进控制策略,以实现该型机组的低电压穿越.该控制策略基于电网侧变换器、电机侧变换器功率平衡协调控制思想,将电网跌落信息反馈给电机侧变换器,实现两个变换器的协调控制;同时,在直流侧电压维持在安全范围内的前提下,采用弱控制,以一定的直流侧电压波动为代价,达到消除网侧有功功率2倍频波动的目的.仿真研究结果表明,基于功率平衡协调控制的改进控制策略可较好的实现直驱式永磁同步风力发电机的不对称故障穿越.     

永磁直驱式风力发电机三相不平衡的补偿控制算法

提出了一种用于电网侧三相电压不平衡情况下的永磁直驱式风力发电机的逆变控制算法.通过对不平衡三相瞬时电压的矢量变换、分解并形成负序电流分量,与通过锁相环单位归一化的逆变输出电流相加,可以保证永磁直驱式风力发电机逆变输出的电流具有良好的正弦及三相平衡特性.该控制算法解决了永磁直驱式风力发电机在电网侧三相电压不平衡情况下的输出畸变问题,算法简单有效,计算量小,硬件采用分立元件即可实现,方便且可靠.     

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.     

基于改进变步长爬山法的永磁同步风力发电机最大功率点跟踪控制

针对直驱式风力发电系统存在建模误差和多变量耦合等内部不确定性以及复杂的外部环境干扰等问题,以风力机最大功率点跟踪为控制目标,基于改进变步长爬山法提出一种自抗扰控制的最大功率点跟踪方法.首先,将停止和重启机制引入变步长爬山法中,避免风速微小抖动引起的最大功率点振荡;其次,设计速度环自抗扰控制器,消除风力发电系统的内外干扰问题,提高风力发电机的稳定性和跟踪性能.仿真结果表明所提控制策略可使系统具有更好的鲁棒性和抗干扰能力,最大功率跟踪性能得到有效提升.     

兆瓦级永磁直驱风力发电机瞬态场分析

永磁直驱风力发电机是风力发电的中核心装备,其设计分析具有重要意义.分析了永磁同步电动机转子磁极结构和永磁材料性能,利用Ansoft软件对兆瓦级永磁直驱风力发电机进行瞬态场电磁分析.得到了空载、负载运行时永磁直驱风力发电机磁场分布.为永磁直驱风力发电机的设计提供有效参考.     

兆瓦级永磁同步风力发电机矢量控制策略

文章针对兆瓦级永磁同步风力发电直驱系统的应用,提出了一种基于定子电流定向的永磁同步风力发电机复合矢量控制策略;该策略在发电机切入速度与转折速度间采用最大转矩电流比控制方式提高系统的发电功率,在转折速度至极限速度间,采用最大功率输出的弱磁控制方式提高系统的稳定性;根据实时检测的发电机运行状况,2种控制策略实现相互转换,应用所提方案于兆瓦级永磁同步风力发电机的控制系统,通过仿真和实验验证所提方案的正确性和可行性。     

风电叶片疲劳共振加载方式参数分析及试验

为解决叶片疲劳加载方式中激振设备存在一部分功率消损及选型困难等问题,提出了一种新的直驱式疲劳加载方式,并通过拉格朗日方法分别建立了离心式、往复式以及直驱式共振加载方式的动力学模型,在分析了各加载方式中激振设备所需参数的基础上,建立了各加载方式设备功率之间的关系,并通过推导功率比值系数,得到各加载方式设备所需最大功率与叶片共振功率之间的关系.实例分析结果表明,通过功率比值系数以及叶片必需共振功率可以快速求得三种加载方式的最大激振功率,且计算误差小于2.7％.直驱式加载方式的设备所需功率及能耗均小于其余两种加载方式,在叶片疲劳测试中,可根据实际测试场景优先选用直驱式共振加载方式.     

直驱式风力发电技术及其发展

直驱式风力发电是当前风力发电技术的一种极具潜能的发展方向。首先回顾国内外风力发电的发展情况,在此基础上,分析了风力发电机组技术尤其是直驱式风力发电机组技术,对直驱式风力发电技术中使用的功率调节方式进行了探讨。对直驱式永磁同步风力发电系统的结构与控制进行了分析,并展望变速风力发电的发展趋势。     

基于RT-LAB永磁同步风力发电系统的实时仿真

为提高风力发电系统模拟的准确性和有效性,通过RT-LAB实时仿真器建立直驱式永磁同步风力发电机模型,包括风力机模块、最大风能捕获模块、功率跟踪模块、永磁同步发电机及背靠背PWM变频器主电路模块、SVPWM矢量控制模块等。采用机侧转子磁链定向控制与网侧直接功率控制,实现对发电机转子转速的跟踪和网侧并网的要求,分析风力机故障输出转矩急剧变化时对并网电流的影响。仿真实验表明:系统总超时数达到实时控制的要求,实验结果与理论分析一致,证明仿真系统的有效性。     

基于Matlab/simulink直驱型永磁风力发电机控制系统仿真研究

本文以直驱永磁风力发电机的风力发电系统作为研究对象,研究风力机和永磁同步发电机的工作原理,以及实现最大风能捕获的控制策略,并在Matlab/Simulink环境下搭建了整个仿真系统的模型.仿真结果表明,选择的控制策略及搭建的仿真模型在阶跃变化的风速下,能实现最大风能捕获.     

3.6 MW半直驱永磁风力发电机的研制

概述了半直驱永磁风力发电机的技术优势和基本特点,介绍了3.6 MW半直驱永磁风力发电机的主要技术参数和具体结构,详细分析了发电机各部件的结构特点、工艺及工装方案,提出了研制中遇到的问题及相应的解决措施,最终的电机试验证明了电机设计和工艺的有效性及合理性,为后续的系列开发及批量制造打下了良好的基础.     

基于小型风力发电机组的最大功率跟踪方法研究

本文以一种带有自动控制叶片式结构的风力发电机为研究对象,根据采样时间不同输出电压偏差不等的特征,提出最大功率跟踪控制方法,即MPPT控制方法。风力发电机输出电压有两种特征模式:一、输出电压几乎不变;二、输出电压增长很快。首先辨别模式,进入模式二后应用MPPT控制方法可以很快地捕获到最大功率点相对应的电压和电流,从而实现最大功率点的跟踪,然后通过实验和模拟证实MPPT控制方法的正确性。     

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。     

基于小型风力发电机组的最大功率跟踪方法研究

本文以一种带有自动控制叶片式结构的风力发电机为研究对象，根据采样时间不同输出电压偏差不等的特征，提出最大功率跟踪控制方法，即MPPT控制方法。风力发电机输出电压有两种特征模式：一、输出电压几乎不变；二、输出电压增长很快。首先辨别模式，进入模式二后应用MPPT控制方法可以很快地捕获到最大功率点相对应的电压和电流，从而实现最大功率点的跟踪，然后通过实验和模拟证实MPPT控制方法的正确性。     

永磁同步风力发电机的时滞补偿自抗扰控制设计

针对直驱式永磁同步风力发电机系统存在非线性、多变量、强耦合、模型不确定和控制时延等问题,提出一种基于时滞补偿的自抗扰控制策略.该策略首先利用Smith预估器补偿时延,使自抗扰控制器作用于无时延环节,然后引入非线性扩张状态观测器对建模误差和多变量耦合等内部干扰以及外部环境的不确定性进行估计,并通过前馈通道进行实时补偿,消除内外干扰的影响,实现最大功率跟踪,最后基于Matlab/Simulink系统展开对比验证.结果表明:该控制策略能有效提高系统的稳定性和抗干扰能力,其跟踪性能优于传统自抗扰控制方法.     

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.     

国际资讯

风车故乡迎来中国风车 在荷兰艾瑟尔湖边小镇梅登布利克郊外的风力发电场,由中国湖南湘潭电机股份有限公司制造的“5兆瓦海上直驱型风力发电机组”正式在风车故乡并网发电。此次正式投入运转的是“中国风电企业首次建成的世界单机功率最大的永磁直驱海上风机”。湘电下属企业达尔文公司董事成风台介绍说,数年前全球金融危机暴发时,欧洲许多中小型科技企业面临巨大困难。     

电网故障下双馈风力发电机组的控制策略研究

双馈风力发电机(DFIG)系统变流器仅对发电机的转差功率进行变换,因此它比同容量直驱风力发电机的变流器容量小很多,但这使得它对电网故障的抵御能力较弱.本文针对双馈风力发电系统在电网故障下的控制策略进行研究.在电网故障时,DFIG系统的控制包括阻止风轮过速进行的桨距角控制和功率变流器在电网故障期间和之后的保护和电网电压支持控制.为了在电网故障期间提高DFIG电网电压支持能力,在正常运行时的DFIG控制结构基础上加入了另一控制级.这个控制级包括阻尼控制器、转子侧变流器、电压控制器和网侧变流器无功补偿器.仿真结果证明了所提出方案的可行性.