基于MATLAB/SIMULINK的并网型双馈风力发电机仿真模型的研究

在分析双馈发电机交流励磁变速恒频发电运行原理的基础上,利用MATLAB/SIMULINK分别搭建了空载并网控制模型和并网后的追踪最大风能变速恒频发电运行模型,并结合两种模型进行分时仿真,解决了传统仿真方式中由于并网前后定子电压输出方向不同,而无法讨论并网瞬间工况的问题.仿真结果表明了文中所建立的风力发电机模型不但可以在变速情况下可靠并网,而且并网后还能在变速恒频运行的基础上实现有功功率、无功功率的解耦控制.     

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。     

变速恒频双馈风力发电系统空载并网积分变结构控制

围绕变速恒频双馈风力发电系统空载并网问题,将滑模变结构控制与矢量控制相结合,提出了一种基于指数趋近率的积分变结构控制策略,并分别对理想情况、电机参数摄动情况和电网电压波动情况下的双馈风力发电系统空载并网过程进行仿真分析．结果表明：在本控制策略下,双馈风力发电系统空载并网动态响应良好,稳态误差近似为零,过渡平稳,并网后无需更改控制器参数即可顺利进入最大风能追踪阶段;与传统PI控制相比,本控制策略能够有效抑制参数摄动及外部扰动对双馈风力发电系统的影响,具有较强的全局鲁棒性．     

风力机与储能系统协调控制降低风电波动

风电高度依赖于风速,由于风速变化很大,因此会给电力系统带来严重的稳定性问题。为减小ESS( Energy Storage System) 的成本和风电功率波动,提出了一种浆距角与ESS 协调控制的方法,根据转速的大小,进行浆距角控制和ESS 控制,在减小电网测风电波动的同时,能降低ESS 的容量。在Matlab /Simulink 环境下,搭建了风电系统模型,仿真结果表明,与传统ESS 控制相比,功率波动下降了5． 6%,ESS 容量降低了50%,证明了该控制策略在降低功率波动方面的有效性。     

用BP网进行变速风力发电机组控制分析

传统的控制需要精确的风力发电机的数学模型,而因为空气动力学的不确定性和电力电子的复杂性,使风力机系统精确模型难以建立,特别是在风速突变以及有扰动存在时,风力机的控制和分析很复杂;为了克服这一困难,用神经网对变速风力发电机组进行控制;设计功率系数曲线的BP网模型及最佳桨距角的BP网模型,在低风速时跟随风速获得最大功率系数,高风速时保持功率最大并在允许范围内.在MATLAB环境下给出了用BP网对变速风力发电机控制的仿真模型和仿真结果,显示采用神经网控制器控制有很好的抗风速突然波动的作用,能有效地抑制扰动.     

变速恒频双馈风力发电系统的励磁电源

给出了变速恒频双馈风力发电系统中交流励磁电源的控制方案.在基于电网电压定向的基础上,分别对转子侧变换器和网侧变换器进行了研究.分析了双馈电机数学模型,并对空载并网控制策略进行了设计,实现了系统在变风速条件下无冲击电流并网.采用直接电流控制对网侧变换器进行控制,并实现了能量双向流动,功率因数可调,使双馈风力发电系统能运行在次同步和超同步两种状态下.实验结果证实了理论分析的正确性和控制策略的有效性.     

兆瓦级风力发电机组液压系统的设计与应用

针对兆瓦级风电机组的偏航系统、风轮锁定、主轴制动液压系统的设计及应用问题,进行了研究探讨并提出相应的解决方案。     

带全额变频器的感应风力发电系统控制策略

为了保证全额变频器能高效工作,引入了机侧变流器电压闭环控制系统,并提出了网侧和机侧的双环控制策略.在桨距角控制方面,考虑接地故障和风速变化对系统的影响程度不同,设计了通过判断故障来调整输入控制信号的新型桨距角控制器.实验仿真结果表明,带全额变频器的感应风力发电机能满足风力发电机本身的控制要求,且能输出满足电网要求的恒频稳定电能.     

带全额变频器的感应风力发电系统控制策略

为了保证全额变频器能高效工作,引入了机侧变流器电压闭环控制系统,并提出了网侧和机侧的双环控制策略.在桨距角控制方面,考虑接地故障和风速变化对系统的影响程度不同,设计了通过判断故障来调整输入控制信号的新型桨距角控制器.实验仿真结果表明,带全额变频器的感应风力发电机能满足风力发电机本身的控制要求,且能输出满足电网要求的恒频稳定电能.     

变速恒频双馈风力发电机组的空载并网技术

为了实现大容量风电机组的无冲击软并网,基于电网电压定向矢量控制原理,针对变速恒频双馈风力发电机组的运行特点,通过选取合适的切换函数,抑制外部扰动引起的电网电压波动,提出一种基于转子电流参考值的双积分变结构控制策略。该控制方法动态响应快,对电网电压波动及电机参数变化具有较强的鲁棒性,并可避免基于定子磁链定向矢量控制方法中定子磁链检测不准确给电网造成的冲击。仿真结果表明,该方法是有效的。     

高层建筑风振的离散随机最优控制

建立了高层建筑风振控制的离散时间状态差分方程．利用离散随机最优控制理论,基于顺向脉动风荷载的竖向相关性,设计了具有离散卡尔曼滤波器结构的输出反馈控制器．通过具体算例说明在状态不完全可知的情况下,随机离散输出反馈控制能有效的减少结构的顺向脉动风振反应．     

双馈风电场柔性高压直流输电并网控制策略

针对双馈风力发电机风电场VSC-HVDC的系统接入方式提出了一个控制方案,保障电力系统在波动的风电穿透率下的安全和稳定运行,对整个系统的动态模型分别进行了描述,基于矢量控制系统和虚拟电压坐标定向,对WFVSC稳态的电压控制模块和引入了d-q电流的交叉乘积项的暂态电压控制模块分别进行了设计,用来控制风电场电压的相应部分,同时,考虑交流侧和直流侧的参数变化以及外部扰动,提出了基于Lyapunov稳定性判据的GSVSC改进backstepping控制方案,这两个控制方案构成了本研究所提出的新的控制设计,此外,为验证所提控制方案的性能,假设了3种不同的仿真案例,包含交流和直流侧的参数变化,外部扰动如本地负荷的切入切出,电网电压谐波,通过MATLAB/Simulink软件模拟1台200MW机组VSC-HVDC并网运行验证,证明了该方案能够提高系统性能,并在文中做了进一步说明。     

双馈感应风电机功率平滑控制与改善电网频率的研究

在分析双馈感应风力发电机运行特性和传统最大风能追踪控制策略的基础上,提出了一种基于约束因子限幅控制的双馈电机有功功率平滑控制策略,给出了约束因子α的表达式和取值规则.在matlab/simulink仿真平台上,搭建了一个9 MW的风电场与2台同步电机的互联系统.实验结果表明,与传统的最大风能追踪控制策略相比,所提控制策...     

基于遗传粒子群算法风电机组变速与变桨系统PI控制器设计

为了提升风电机组的控制精度并降低关键承载部件的载荷情况,通过遗传粒子群方法研究了变速与变桨系统PI控制器的设计。首先,采用泰勒级数将风电机组线性化展开为状态空间方程。然后通过提取输入、输出和平衡点分别构建变速与变桨系统的数学模型。其次,分别采用Routh法和最小二乘法将变速与变桨系统辨识为低阶惯性系统和惯性时延系统。然后分别基于时间加权绝对误差积分准则和Chien-Hrones-Reswick法整定变速与变桨系统PI控制参数。最后,采用帕累托方法分配控制目标的权重关系并基于遗传粒子群算法优化变速与变桨系统PI控制参数,进而采用最小二乘法将其分别与风速和桨距角拟合构建自适应PI控制。结果表明：在变速控制中能够有效提升输出功率并抑制塔架顶部侧向振动;在变桨控制中能够有效平抑输出功率和发电机转速波动并降低叶片根部载荷情况。可见通过遗传粒子群方法设计的变速与变桨系统PI控制器具有良好的有效性和适用性。     

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.     

大型风电机组关键承载部件主动阻尼降载优化控制

为降低大型风电机组关键承载部件的载荷和疲劳损伤,通过施加主动阻尼控制来进行降载,从而延长机组关键承载部件寿命。首先从理论上分析主动阻尼控制的基本原理与其关键控制参数,并应用FAST与MATLAB的联合仿真平台分别对叶片、塔架、传动链施加主动阻尼控制进行仿真,根据仿真结果分析了5 MW风电机组关键承载部件主动阻尼控制的有效性。然后设计在现有变桨功率控制环上加入主动阻尼控制环的独立变桨控制策略,同时建立一种适用于载荷控制效果评估的疲劳损伤计算方法,利用遗传算法以风机关键承载部件疲劳经济损失最小为目标进行各主动阻尼控制器与独立变桨控制器参数的联合优化。最后对算例机组进行了独立变桨载荷控制仿真,仿真结果表明,所设计的独立主动阻尼控制策略与参数优化方法在不影响功率控制的同时能够降低关键部位的疲劳载荷,并且能够取得最优化控制效果。     

Reliability Analysis of Wind Turbine Gearbox Based on the Optimal Confidence Limit Method

Based on the zero-failure data of 30 Chinese 1. 5 MW wind turbine gearboxes（ WTGs）,the optimal confidence limit method was developed to predict the reliability and reliability lifetime of WTG. Firstly,Bayesian method and classical probability estimation method were introduced to estimate the value interval of shape parameter considering the engineering practice. Secondly,taking this value interval into the optimal confidence limit method,the reliability and reliability lifetime of WTG could be obtained under different confidence levels. Finally,the results of optimal confidence limit method and Bayesian method were compared. And the comparison results show that the rationality of this estimated range.Meantime, the rule of confidence level selection in the optimal confidence limit method is provided, and the reliability and reliability lifetime prediction of WTG can be acquired.     

电网不对称故障下直驱永磁风电机组并网逆变器的双电流闭环控制策略研究

在分析不对称电网电压条件下直驱永磁风力发电机组并网逆变器数学模型的基础上,提出了正负序双电流闲环控制策略,完成风力发电机组在电网发生不对称故障下的不脱网运行.在PSCAD/EMTDC环境下建立基于IGBT背靠背变频器的1.5 MW永磁直驱风力发电系统仿真模型,仿真结果证明该控制策略的可行性.     

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。     

同步坐标下的无刷双馈风力发电机控制系统

从转子参考轴d-q模型出发,研究同步坐标下的无刷双馈电机（BDFM）的数学模型,根据BDFM的特性,采用磁链定向的矢量变换控制技术,设计了一种新型的功率控制系统。该系统通过控制发电机的控制绕组进行交流励磁。实现变速恒频发电机有功、无功的解耦控制。同时,考虑到电机结构的复杂性以及电机参数随环境的可改变性,对功率环采用模糊控制,可以更好地增强系统的鲁棒性,从而实现最大风能捕获和高效发电运行。计算机仿真结果验证了控制策略的正确性和有效性。