基于PSCAD双馈风力发电机励磁控制研究

在能源短缺和环境污染日益严重的今天,作为可再生绿色能源的风能的开发利用具有十分重要的意义。本文以交流励磁变速恒频风力发电系统的运行与控制为主题,进行了从理论到仿真的全面、深入的研究。对DFIG（双馈型感应发电机）的并网运行理论、最大风能追踪机理、DFIG有功无功功率解耦控制、双PWM型变换器特性等方面进行了细致的研究,获得了一些重要结论和具有创新意义的成果。     

基于模糊PID自适应控制MW级风力发电机偏航控制系统设计

采用模糊PID自适应偏航控制算法实现偏航系统自动跟踪风向变化调整风轮位置.输入量为风向和风向变化趋势,输出量为kp、ki和kd,完成一种模糊自适应控制器设计,采用Matlab 7.0仿真,给出了仿真结果,使风机跟随风向的变化而变化,提高风能利用率,避免了执行机构频繁的动作,优化机组性能,验证了偏航控制算法的有效性.     

双馈风力发电机低电压穿越技术研究综述

随着风电机组穿透功率的不断升高,系统的安全运行需要风电机组具备低电压穿越(LVRT)能力。本文对目前广泛采用的变速恒频双馈发电机(DFIG)的低电压穿越能力研究现状进行了综述,分析了电网电压跌落时机组各主要参数的暂态特性,提到了故障后机组运行的控制策略,以及在系统中加装耗能元件或储能元件的解决办法,提出了当风电与系统解裂后系统如何应对的几点建议,并对目前存在的问题和其未来的发展方向进行展望。     

风力发电机偏航控制系统的设计

本文首先分析了偏航系统的工作原理,然后以S7-1200 PLC为控制器,触摸屏为监控器,设计了硬件系统。整个硬件系统采用了闭环结构。根据偏航控制要求,设计了自动对风控制算法、自动解缆控制算法、90°背风控制算法。本设计不仅提高了风能利用率,增大了发电效率。而且还保证了整个系统的安全性、稳定性。     

基于自适应模糊控制的双馈异步风力发电机

双馈异步风力发电机采用交流励磁,利用最近邻聚类学习算法建立发电机电磁转矩自适应最优模糊控制,低风速时获取最大风能利用系数.高风速时,变论域自适应模糊控制器控制桨距角,实现机组的变速恒频运行.模拟仿真结果表明了该方法的有效性.     

双馈风力发电机柔性并网控制实验

变速恒频双馈风力发电系统与电网之间是一种柔性连接关系.利用定子电压定向的矢量控制技术,研究了变速恒频双馈风力发电机的并网原理,建立了基于定子电压定向的空载并网控制策略.通过搭建一个3kW双馈风力发电仿真与实验平台,对双馈风力发电机空载并网控制策略进行了仿真分析及实验验证.仿真和实验结果验证了控制策略的正确性和有效性,利用所设计的控制策略,双馈风力发电机能够实现柔性并网控制.     

级联式无刷双馈风力发电机的运行控制

为延长双馈电机的使用寿命,提高其可靠性,在分析级联式无刷双馈电机原理的基础上,通过转子和功率绕组、控制绕组之间的坐标变换,根据d-q双轴数学模型,推导出无刷双馈电机矢量解耦数学模型.仿真结果表明:同步角矢量解耦控制系统能够实现对电机转矩和磁通的完全解耦控制,空载并网控制调节过程快、精度高,并网过渡平稳,具有良好的控制性能,验证了无刷双馈电机矢量解耦控制的可行性和优越性.     

调整双馈风力发电机无功功率的风电场并网点电压控制

由于风能的波动、负载的变化、线路故障等原因,使得风电场并网点的电压经常发生波动.电压的波动会影响发电机的功率解耦性能,尤其是电压跌落过大可能造成风电场发电机的大面积脱网及当地电网电压崩溃,因此稳定风电场并网点的电压是风电场安全运行的一个基本要求.针对此问题,提出一种同时利用网侧变流器和定子侧无功进行电压控制的改进方案.该方案在低电压故障期间,机侧变流器控制转换为无功优先,在机组允许条件下,通过调整注入转子无功电流的比例系数实现向电网注入最大的无功功率.对典型网络结构风电场的仿真分析结果验证了改进方案同有功优先方案和仅转换为无功优先的方案相比具有明显的优越性.     

双馈变速恒频风电机组直接转矩控制

针对双馈变速恒频风力发电机组控制并网和功率控制问题,采用转子磁链直接转矩控制方法,调节转子侧交流励磁,达到控制双馈发电机定子侧输出的目的。通过控制基理研究,制定控制实验框图,并在30kW机组试验平台上验证,得到机组同步化过程中和并网前后的实验结果。经测试、分析,此控制策略有效,可以在同类发电机组中推广应用。     

双馈型变速恒频风力发电机PI自适应控制的研究

采用双馈发电机,针对其数学模型,结合模型参考自适应（MRAS）理论和PI自适应算法,构造了一种改进的无速度传感器双馈电机按定子磁链定向的矢量控制系统,指出该系统具有良好的稳态辨识特性和鲁棒性。     

MW级风力发电机组的偏航系统控制策略

针对风力发电机组的风向变化绝对值(偏航角度)小于15°的风能捕获率问题,提出一种在不使用风向标传感器的情况下,采用陀螺仪和爬山算法相结合的方法来控制偏航机构,能够准确地采集到风向信号,快速调节机舱的偏转角度,使风力发电机风轮法线方向与变化的风向始终保持一致,实现最大捕获风能的控制策略。通过LabVIEW仿真软件对1.5MW的风力发电机在输入变化的风向信号时,功率和偏航电机动作进行仿真分析,结果表明该策略能够使风力机的输出有效功率增加,使得机舱具有对风快,平稳的特点。     

基于遗传算法的双馈风力发电机优化设计

双馈风力发电机设计可以根据经验值进行最初设计,但是由于电机设计的变量多,约束条件复杂,要寻求一个最优的设计方案,仅凭经验远远不够,所以需要依靠计算机通过编写合适的优化程序进行快速高效的设计。文中将遗传优化算法应用到双馈风力发电机优化设计当中,全局寻优电机成本。结果表明该优化设计方案合理,电机成本降低了8.5%,验证了该方案的正确性。     

双馈风力发电机混合粒子群优化设计

针对双馈风力发电机交流励磁电磁特性和变速恒频运行特点,从转子电压、转子容量、转子铁耗等方面探讨了该电机的电磁设计特点,并结合风力发电应用领域特点及要求,分别选取电机有效材料成本、额定效率及效率曲线平坦性为优化目标,建立了电机优化设计模型,继而提出了一种混合粒子群优化算法,通过引入基于适应度值的个体模糊惯性权重和基于种群多样性的自适应变异,提高算法处理多峰值非线性优化问题的能力,以实现双馈风力发电机优化设计．电机优化设计实例结果表明,与标准粒子群算法相比,提出的混合粒子群算法动态平衡了全局和局部搜索能力,收敛速度较快,寻优精度较高且不易陷入局部最优,同时各种优化目标下的双馈风力发电机设计优化结果较为理想,对于多峰值非线性优化问题不失为一种新的解决方法．     

双馈风力发电机的建模与故障状态研究

目前,双馈电机在风力发电中得到大量应用,双馈电机的建模和故障研究对于风机的故障诊断有重要的参考价值.文章首先介绍了一种针对双馈电机的矢量控制方法,并在PSCAD/EMTDC中建立了包含两台双馈电机的馈线测试模型,用以模拟含风机的电网系统.同时对系统中一台风机出现部分失磁、全失磁故障进行了仿真,研究分析了故障出现到故障切除整个过程中风机自身的暂态性能以及对整个系统的影响.     

双馈风力发电机的一次调频控制

风电机组并网冲击导致系统惯性降低,双馈风机发电机可通过对励磁电流的控制改变电机转速,从而利用转子动能调节功率支撑,减小对电网的扰动.针对变速风电机组的综合调频问题,通过对风力发电机一次调频特性的分析,结合矢量控制调功、附加功率惯性控制和PI变桨控制技术,实现了双馈风机一次调频组合控制,基于Matlab搭建了双馈风机发电系统仿真模型,仿真结果显示所采用的组合控制方案能对系统提供功率支撑,提高了系统频率稳定性.     

矩阵式变换器励磁的双馈风力发电机系统研究

风能是指空气流做功而提供给人类的一种可利用的能量,它属于可再生能源,对它进行深入的研究并加以利用,是现在科技领域一个重要的课题．若增强风力发电的效率,改进我国能源配置,对能源构建的合理和高效的利用有重大而积极的作用．通过对几种常用变频器优缺点的对比和分析,本文采用新型交流励磁装置一矩阵变换器作为变速恒频交流励磁双馈风力发电系统的转子励磁装置．根据建立的模型,在Matlab／Simulink的环境下对矩阵变换器进行了仿真研究,仿真结果显示了矩阵变换器的输出相电流的各项指标与给定电流相同,追踪能力好,内部反应快,电流波形的正弦度好．从而说明了矩阵变换器具有较好的变频控制性能．     

双馈感应风力发电机的H_∞鲁棒控制

研究了变速恒频双馈感应风力发电系统的鲁棒控制问题.利用基于定子磁场定向的矢量变换技术,建立了同步旋转坐标系下双馈感应发电机的状态空间模型,为了降低控制器的阶数以利于工程实现,对该动态数学模型进行了合理简化.针对最大功率点跟踪控制中建模误差、外部干扰等不确定性的影响,应用H∞鲁棒控制理论,设计了具有鲁棒干扰抑制作用的电机转子电压控制器.仿真结果表明,即使在参数变化、未建模动态等不确定因素以及风速突变干扰下,所设计的控制器仍可保证电机转速很好地跟踪指令值,使风力发电系统最大效率地吸收风能.     

基于微分几何方法的双馈发电机解耦控制

为了最大限度地捕获风能,使风力发电系统按照最佳效率运行,提高发电质量,提出基于微分几何控制理论的双馈发电机非线性多输入多输出状态反馈解耦控制方案,通过非线性坐标变换和非线性状态反馈,使双馈发电机的磁链和转速两个的子系统实现动态完全解耦.理论推导和仿真实验表明,基于微分几何控制理论的解耦控制方案优于传统矢量控制方案.     

基于滑模变结构理论的双馈式风力发电机控制策略

风力发电作为一种清洁可再生的发电方式。在全球范围内正以惊人的速度发展。变速恒频双馈式风力发电系统要求双馈电机控制系统具有响应速度快、鲁棒性强的特点。双馈式异步电机（DFIG）在参数变化内部扰动和风机负载转矩振荡外部扰动共同影响下。会导致现有PI控制转子电流响应动态性能变差。电机工作效率和稳定性降低。滑模变结构控制（SMC）是一种基于状态空间的非线性控制方法,进行设计时与对象参数及扰动无关,这就使得SMC控制与PI控制策略相比具有快速响应、对参数变化及扰动不敏感的优点。针对上述问题。本研究在双馈电机控制系统中引入滑模变结构控制。设计一种基于指数趋近律的积分型滑模变结构控制器。并利用边界层设计以减小滑模控制的振颤。仿真表明,该控制策略可提高DFIG的动态性能,增强其抗干扰性,有效降低SMC的振颤。并具有设计过程简单、易于实现等优点。