基于轨迹规划的波浪发电系统的分段控制

针对直驱式波浪发电系统的工作效率较低问题,研究基于一种全封闭的振荡浮子波浪发电系统,采取高速发电和低速储能的分段控制运行策略,结合基于无源性理论的控制方法,研究了该系统的综合最大功率捕获控制问题.为避免分段控制过程中造成的波动和冲击现象,运用微分平滑性理论,对切换过渡过程的能量变化轨迹进行了规划.仿真结果表明,分段控制运行策略以及微分平滑性理论的应用,使振荡浮子式波浪发电系统达到了既提高发电效率又避免冲击的控制效果.     

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.     

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。     

基于模糊算法的风力发电机MPPT控制

针对直驱式或半直驱式永磁式风力发电机控制系统,在风轮气动特性理论基础上,结合现有最大功率曲线控制方法,采用改进型模糊控制方法,实现风力发电机的最大功率跟踪(MPPT).不依赖于系统的数学模型,对外界电网参数和传感器信号等环境因素影响和系统干扰具有良好鲁棒性.所提出的方案对于其它类型风力发电系统也具有良好的借鉴作用,具有一定的推广和应用价值.     

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。     

DFIG风电系统最大风能捕获的滑模变结构控制方法

提出基于滑模变结构技术的新型风力发电系统简单、实用控制方法,构建基于发电机转速和发电转矩二维平面上的滑模函数,分别设计滑模控制器的等效控制和切换控制量.将其用于定桨变速DFIG系统,使系统稳定在发电机转矩、转速的最佳工作点领域,实现转矩转速的优化控制及稳定跟踪.仿真结果表明,该方法控制性能良好,能实现风能的最大捕获,具有更好的风能利用效率,验证了所提模型的正确性和控制方法的有效性.     

基于Maxwell/Rmxprt的直驱永磁风力发电机设计及仿真

为设计海上风电场高性能直驱永磁同步发电机,文章研究了360kW/690V直驱永磁同步发电机的设计及仿真,分析了直驱永磁同步风力发电机的结构特点及设计方法。按电机相似性原理,参照同类3kW/400V发电机设计方案,设计了360kW/690V表贴式永磁同步发电机,同时在定、转子结构上引入斜槽与斜极结构,以优化发电机性能,并在Maxwell/Rmxprt下进行了电机结构优化前后的参数计算与性能分析。通过Maxwell 2D仿真,对比电机优化前后的空载性能,仿真结果表明了所提优化性能方案的有效性。     

自由活塞斯特林发电机空载磁场模拟及分析

自由活塞斯特林发电机是由自由活塞斯特林发动机和直线发电机耦合在一起构成的,在太阳能热利用以及热电联产等方面具有重要的应用价值。针对自由活塞斯特林发电机中的动磁式直线电机,设计了一种磁路结构,采用有限元软件Ansys/Maxwell进行模拟分析,建立了该磁路结构的动磁式直线电机的电磁场仿真模型,得到了直线发电机空载运行时不同位置的磁感线分布和磁感应强度分布云图,发现不论动子运行到任何位置,齿尖位置的磁感应强度总是最大。基于模拟结果,计算得到了直线发电机的空载感应电动势,其有效值为111.22 V。对动磁式直线发电机的空载性能模拟有助于对其进行优化设计。     

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。     

自由活塞式直线发电机起动控制分析

根据自由活塞式直线发电机的工作原理,本文建立了基于矢量控制的永磁直线发电机的数学模型,通过对数学模型的数值分析,获得了系统的起动特性.并进一步分析了直线发电机功率控制的决定因素,研究了电机起动控制时的控制方案,在起动阶段系统采用位置环、电流环、速度环结构进行控制,并确立系统采用矢量控制方法以及空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制算法,同时在MATLAB/Simulink中建立了起动阶段的系统仿真模型并进行了系统仿真.其结果证明了该设计方案的可靠性和可行性.     

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.     

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.     

永磁直线波力发电机的磁场分析与参数计算

为了直接把海洋的波浪能转换为电能,提出了一种永磁直线波力发电机。设计了电机的结构。以一个定子模块数为3,振子永磁体磁极数为5的直线发电机为例,采用电磁场有限元方法分析了电机磁场和空载感应电动势,求解发电机定子绕组的电感参数,计算了发电机的功角特性曲面。对感应电动势的实验结果与计算结果进行比较,相对误差为6.8%。该型永磁直线波力发电机在振子速度为0.9m/s时最大输出功率可达80W,能够有效利用海洋波浪能发电。     

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.     

双凸极式变绕组双模起动发电机及其电磁特性

为了拓宽开关磁阻起动发电系统调压范围,简化控制系统,提出一种双凸极式变绕组双模起动发电机;即通过绕组的变换,实现起动状态与发电状态变原理运行,在保证电机具有开关磁阻电机优良起动性能的同时,简化了发电状态的调压控制系统。基于该电机的特殊结构和控制特点,搭建带整流管的不对称功率变换模块和绕组切换模块;运用等效磁路法研究定子极弧系数对励磁绕组自感的影响规律,确定了最优定子极弧系数;应用场路联合仿真对电机起动过程和发电过程进行数值分析。通过实验验证所提出电机及控制方法的可行性和合理性。     

用于流致振动发电的直线电机设计及优化

利用流致振动原理开发新能源的思路在风力发电、波浪能发电等领域得到广泛的关注。考虑到结构发生流致振动时自身作直线运动的特点,设计一个圆筒形直线发电机来完成流致振动能量转换过程,借助电磁场仿真软件Maxwell对所设计的圆筒形永磁直线发电机进行优化。首先分析永磁体结构和定子齿部对发电机空载感应电动势的影响,得到永磁体和齿部的最优结构。其次,提出一种L形辅助齿结构来减小定位力,结合Taguchi方法,得到定位力最小的辅助齿尺寸。计算结果表明,与优化前相比,空载感应电动势幅值提升了63%,畸变率降至5%,定位力下降了58%,更适合运用在流致振动发电领域。     

基于PSASP自定义接口功能的直驱型风电机组简化模型

针对大规模直驱永磁风电系统机电暂态仿真时采用PSASP自带的通用发电机模型不能表述实际直驱型永磁风力发电机组(简称D-PMSG)运行特性的问题,以某地近海风电场D-PMSG单机测试数据作为参考,利用PSASP自定义建模环境(PSAP/UD)搭建直驱永磁风机暂态简化模型。D-PMSG暂态简化模型忽略发电机及机侧变流器影响,同时考虑低电压穿越时动态短路电流的特性、电压频率保护控制以及有功恢复速率设置,将D-PMSG当成带有低压穿越保护的受控电流源,并根据D-PMSG低压穿越时的实测数据基于遗传算法实现了重要参数的优化工作。通过分别将D-PMSG暂态简化模型与详细模型、增加爬坡功率设置以及单机测试系统实测运行数据在三相短路故障条件下的对比,验证了D-PMSG暂态简化方法的正确性,以及参数优化方法的有效性。     

波能直驱互感耦合式开关磁阻发电机的最佳效率跟踪控制

以波浪能转换系统中功率变换器为载体,根据互感耦合式直线开关磁阻发电机(LSRMC)的结构特点及运行原理,以最大波能转换为目标,采用在线计算最佳开通关断位置的方法,研究了LSRMC的最佳效率跟踪控制,并通过有限元分析和实验结果相互比较的方法对控制效果进行了验证.结果表明,与开关位置未优化的情况相比,采用最佳功率跟踪控制的电机获得的效率更高,并改善了系统的运行稳定性.此控制方法简单、易实现,为LSRMC在波浪能发电工程应用领域的进一步发展奠定了基础.     

交流励磁变速恒频风力发电系统的控制与仿真

本研究在分析旋转坐标系下双馈异步发电机(DFIG)数学模型的基础上,采用定子磁链定向方式,推导空载并网控制和DFIG矢量控制策略, 通过DFIG功率控制实现最大风能追踪.在Matlab/Simulink环境下,构建整个交流励磁风力发电系统的仿真模型,并进行空载并网、发电机有功、无功功率独立调节、最大风能捕获运行的仿真研究.仿真结果验证了矢量控制方案的有效性.     

热声发电蓄电池系统最大充电功率捕获策略

目的研究行波热声发电蓄电池系统(TWTEGB)的组成结构,探索提高行波热声发电系统(TWTAEG)输出电功率稳定性和TWTEGB充电功率捕获能力的技术方法.方法根据热动力学原理,电磁感应定律和基尔霍夫定律建立了TWTEGB最大充电功率捕获控制系统模型,设计了采用Buck-Boost变换器对TWTAEG输入到蓄电池的充电电压进行斩波控制方式,实现TWTEGB最大充电功率捕获控制策略的MOSEFT开通与关断的切换方法.结果结合TWTAEG的运动学及输出电特性设计了AC/DC变换器开关管MOSEFT最优开通与关断的切换时间,利用脉冲宽度调制技术对TWTAEG输出电压进行控制,将TWTAEG输出的交变电能储存进蓄电池提高TWTEGB充电功率捕获能力.利用灶台余热TWTAEG数据进行仿真,TWTEGB捕获充电功率的能力比现有直接充电方式提高了26.6%.结论采用考虑TWTEGB运动特性和输出电特性设计的Buck-Boost变换器结构及其MOSEFT开通与关断的切换方法,不仅能提高蓄电池子系统从TWTEGB中捕获充电功率的能力,而且还可以提高TWTAEG输出电功率的能力及稳定性.