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基于双模控制的永磁直驱型风力发电机组高电压穿越控制策略的研究 被引量:6
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作者 马伟娜 白恺 +4 位作者 宋鹏 刘京波 姚万业 刘汉民 朱斯 《现代电力》 北大核心 2015年第3期13-18,共6页
为提高永磁直驱型风力发电机组的高电压穿越能力,在研究电网电压骤升下风力发电机组运行特性基础上提出一种基于双模控制的永磁直驱型风力发电机组高电压穿越控制策略。以电网电压骤升幅度及直流母线电压的升高程度为依据,利用选择器进... 为提高永磁直驱型风力发电机组的高电压穿越能力,在研究电网电压骤升下风力发电机组运行特性基础上提出一种基于双模控制的永磁直驱型风力发电机组高电压穿越控制策略。以电网电压骤升幅度及直流母线电压的升高程度为依据,利用选择器进行网侧变流器控制模式的转换,从而使直驱型风力发电机组具备高电压穿越能力。基于PSCAD仿真平台的仿真结果及应用结果表明,该控制策略不仅可以保证直驱型风力发电机组在电网电压骤升期间不脱网连续运行,还可以有效提高风力发电机组的无功补偿能力,有利于电网的安全稳定运行。 展开更多
关键词 高电压穿越 永磁直驱型风力发电机组 双模控制 PSCAD
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大型半直驱永磁风力发电机多目标优化设计
2
作者 李香锐 林鹤云 +3 位作者 李如海 刘斯强 赵震 李华 《电机与控制学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期33-42,共10页
针对基于常规有限元法优化耗时长的问题,提出一种磁路模型与非支配遗传算法相结合的大型半直驱分段内嵌式永磁风力发电机高性能多目标优化设计方法,该方法能够在保证一定设计精度的前提下快速实现电机的优化设计。首先,基于等效磁路法... 针对基于常规有限元法优化耗时长的问题,提出一种磁路模型与非支配遗传算法相结合的大型半直驱分段内嵌式永磁风力发电机高性能多目标优化设计方法,该方法能够在保证一定设计精度的前提下快速实现电机的优化设计。首先,基于等效磁路法建立可以考虑弱磁控制运行发电机的电磁计算模型;其次,基于所建的电磁计算模型提出了该类发电机的多目标优化方法,并采用非支配遗传算法进行求解,以获得高电磁功率和最低材料成本的设计方案;最后,采用有限元分析方法对所提出的优化设计方法进行验证。结果表明,所提方法在设计时间及寻优效果方面均具有较好的性能,可以为大型半直驱永磁风力发电机的优化设计提供有力的技术支撑。 展开更多
关键词 风力发电机 多目标优化设计 分段内嵌式 遗传算法 设计 成本优化
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直驱永磁风力发电机组的频率响应简化模型及其应用 被引量:19
3
作者 侍乔明 付立军 +3 位作者 李海英 王永平 吴优 王刚 《智慧电力》 北大核心 2020年第1期42-48,90,共8页
基于直驱永磁风力发电机组(D-PMSG)详细仿真模型开展多风机虚拟惯量的协同控制研究,存在仿真计算耗时多、难以确定影响虚拟惯量控制的主要因素等问题,为此提出了一种D-PMSG的频率响应简化建模及适用于多机虚拟惯量控制研究的风电场频率... 基于直驱永磁风力发电机组(D-PMSG)详细仿真模型开展多风机虚拟惯量的协同控制研究,存在仿真计算耗时多、难以确定影响虚拟惯量控制的主要因素等问题,为此提出了一种D-PMSG的频率响应简化建模及适用于多机虚拟惯量控制研究的风电场频率响应简化建模方法。仿真结果表明,所提模型能够有效反映风机的频率响应特性,简化风电场建模的复杂度。 展开更多
关键词 风力发电机组 频率响应 简化模 虚拟惯量控制 多时间尺度
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直驱式永磁同步风力发电机组建模及其控制策略 被引量:237
4
作者 尹明 李庚银 +2 位作者 张建成 赵巍然 薛轶峰 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2007年第15期61-65,共5页
以永磁体励磁多极直驱式同步风力发电机组(directly driven wind turbine with permanent magnet synchronous generators,D-PMSG)为对象,建立了包括风力机模型、传动系统模型和发电机模型的D-PMSG数学模型,提出了风力机桨距角和发电机... 以永磁体励磁多极直驱式同步风力发电机组(directly driven wind turbine with permanent magnet synchronous generators,D-PMSG)为对象,建立了包括风力机模型、传动系统模型和发电机模型的D-PMSG数学模型,提出了风力机桨距角和发电机转速的控制策略:桨距角的控制策略中以风速和发电机功率为输入信号,采用比例–积分控制很好地反映了不同风速对桨距角控制的不同要求;发电机转速控制策略中采用dq同步旋转坐标下的矢量控制方法,用d轴电流控制无功功率,用q轴电流控制转速,既实现了机组的解耦控制,又充分利用了发电机容量。运用Matlab/Simulink建立了D-PMSG仿真模型,对风速阶跃变化时机组运行情况进行了仿真,结果验证了该模型的合理性及控制策略的正确性和可行性。 展开更多
关键词 风力发电 同步风力发电机组(D-PMSC) 桨距角控制 转速控制 变速
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兆瓦级永磁直驱风力发电机组变流技术 被引量:25
5
作者 徐锋 王辉 杨韬仪 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2007年第7期57-61,共5页
当前主流的风力发电系统采用"双馈电机+双PWM变流器"的变流技术,但存在效率低、控制复杂的问题。采用六相低速永磁同步发电机代替双馈发电机,变流器采用"不控整流+升压斩波+SPWM逆变"变流技术。六相不可控的二极管... 当前主流的风力发电系统采用"双馈电机+双PWM变流器"的变流技术,但存在效率低、控制复杂的问题。采用六相低速永磁同步发电机代替双馈发电机,变流器采用"不控整流+升压斩波+SPWM逆变"变流技术。六相不可控的二极管整流器对低速永磁发电机发出的交流电进行12脉波整流,这种不可控的整流方式增加了系统可靠性,简化了控制系统;采用升压斩波电路进行升压,以降低系统对电机输出电压的限制,拓宽风机的工作范围,同时将2个升压斩波电路并联,以降低单个电抗器和IGBT器件通过的电流;逆变器采用2个三相桥式PWM逆变器并联方式,在最佳风能捕获(MPPT)算法和逆变器数学模型的基础上,采用直接电流控制对逆变器进行输出控制。用PSIM软件进行了建模和仿真,仿真结果证实设计的正确性。 展开更多
关键词 风力发电 不控整流 升压斩波 SPWM逆变器 接电流控制
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电网故障下直驱永磁风力发电机组机侧变流器改进控制策略 被引量:6
6
作者 王海鑫 杨俊友 +5 位作者 李欣 邢作霞 崔嘉 李连富 王宇帆 李春来 《可再生能源》 CAS 北大核心 2015年第11期1632-1639,共8页
文章对电网电压跌落时的直驱永磁同步风力发电机组的低电压穿越过程进行深入研究,在电网电压跌落时,通过分析发电机机侧变流器最大风能跟踪控制策略,提出一种补偿q轴电流参考值抑制直流母线电压的新方法,并加入弱磁控制,使发电机输出功... 文章对电网电压跌落时的直驱永磁同步风力发电机组的低电压穿越过程进行深入研究,在电网电压跌落时,通过分析发电机机侧变流器最大风能跟踪控制策略,提出一种补偿q轴电流参考值抑制直流母线电压的新方法,并加入弱磁控制,使发电机输出功率迅速有效降低,进而维持机侧与网侧变流器的功率平衡及母线电压稳定。电网持续故障且超出规定时间时,为风电机组增加了卸荷电路,保证机组安全退出运行。分析结果验证了所提方案的正确性和有效性。 展开更多
关键词 风力发电机 电流补偿 电压跌落 低电压穿越
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基于双PWM变换器的直驱永磁同步风力发电机组建模与仿真 被引量:8
7
作者 陈建伟 晁勤 +1 位作者 蒋佳良 王厚军 《可再生能源》 CAS 北大核心 2010年第5期23-26,共4页
直驱永磁同步风力发电(D-PMSG)系统无变速箱,效率高,稳定性好,能获得质量较好的电能,通过变换器与电网相连,可灵活控制系统的电压和频率,能够对输出的有功功率和无功功率进行相对独立的控制。文章利用电力系统分析软件DIGSILENT/Power F... 直驱永磁同步风力发电(D-PMSG)系统无变速箱,效率高,稳定性好,能获得质量较好的电能,通过变换器与电网相连,可灵活控制系统的电压和频率,能够对输出的有功功率和无功功率进行相对独立的控制。文章利用电力系统分析软件DIGSILENT/Power Factory,在建立D-PMSG和双PWM变换器模型的基础上,结合典型算例系统结构进行了仿真分析,验证了所建模型的正确性。 展开更多
关键词 同步风力发电 双PWM变换器 仿真分析
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基于Matlab/Simulink的永磁直驱风力发电机组建模和仿真研究 被引量:12
8
作者 朱亮 徐希望 王祥旭 《电网与清洁能源》 2011年第9期93-99,共7页
以永磁直驱风力发电机组为研究对象,建立了包括风力机、传动部分、永磁直驱发电机、矢量控制策略、最大风能捕获策略的整体数学模型;应用Matlab/Simulink工具,以建立的数学模型为基础搭建了永磁直驱风力发电机组仿真模型,并以两次阶跃... 以永磁直驱风力发电机组为研究对象,建立了包括风力机、传动部分、永磁直驱发电机、矢量控制策略、最大风能捕获策略的整体数学模型;应用Matlab/Simulink工具,以建立的数学模型为基础搭建了永磁直驱风力发电机组仿真模型,并以两次阶跃风速为例对所建模型并网后运行特性进行了仿真研究。实现了永磁直驱风力发电机组的最大风能捕获和功率解耦控制,仿真结果表明,永磁直驱风力发电机组具有良好的运行特性,同时验证了所建模型的正确性和有效性。 展开更多
关键词 风力发电 风力发电机 矢量控制 最大风能捕获 解耦控
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直驱式永磁风力发电机组并网控制 被引量:10
9
作者 杨晓萍 郭鑫 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2011年第6期121-126,共6页
为了省去直驱式永磁同步风力发电机组D-PMSG(direct-drive permanent magnet synchronous genera-tors wind turbine)串接的交-直-交变流器,减少初期投资费用,文中设计了D-PMSG并网控制策略。通过对交-直-交变流器的控制,使发电机定子... 为了省去直驱式永磁同步风力发电机组D-PMSG(direct-drive permanent magnet synchronous genera-tors wind turbine)串接的交-直-交变流器,减少初期投资费用,文中设计了D-PMSG并网控制策略。通过对交-直-交变流器的控制,使发电机定子电压与低频母线电压满足准同期并网条件时,短接串连在主电路中的双PWM变流器,将发电机定子直接连接在箱式变压器上,电能以低频传输到背靠背换流站,在换流站变换为工频送入电网。运用PSCAD/EMTDC软件仿真了两台机组的并网过程,并分析了并网控制策略的经济成本,结果表明这种并网方法具有一定的可行性。 展开更多
关键词 风力发电 同步风电机 并网控制 变流器
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永磁直驱风力发电机组主机架强度分析 被引量:9
10
作者 何玉林 曾纯亮 常慧英 《机械设计与制造》 北大核心 2011年第9期185-187,共3页
运用风力机空气动力学、结构动力学、强度分析等理论和现代设计方法,以GL、IEC、Eu-roCode3等风力发电机组规范为依据,利用非线性有限元分析软件MSC.MARC对主机架结构进行静强度、模态、以及疲劳寿命分析,并对结果进行校核评价。总结了... 运用风力机空气动力学、结构动力学、强度分析等理论和现代设计方法,以GL、IEC、Eu-roCode3等风力发电机组规范为依据,利用非线性有限元分析软件MSC.MARC对主机架结构进行静强度、模态、以及疲劳寿命分析,并对结果进行校核评价。总结了运用MSC.MARC进行风力发电机组关键零部件设计与分析的方法,为风力发电机组零部件的自主设计和结构优化提供可靠的科学依据,具有理论意义和工程使用价值。 展开更多
关键词 风力发电机组 主机架 强度分析 模态分析 疲劳寿命
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一种新型的永磁直驱风力发电机组控制策略在微网中的应用 被引量:3
11
作者 黄伟煌 王芸 赵浩然 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期61-69,共9页
针对永磁直驱风力发电机组提出一种新型的控制策略。并网运行下采用最大功率跟踪控制;孤岛运行下网侧变流器作为电压源逆变器(VSI)运行,为微网提供稳定的电压频率,机侧变流器控制直流母线电压和定子电压的大小。同时针对新型控制策略下... 针对永磁直驱风力发电机组提出一种新型的控制策略。并网运行下采用最大功率跟踪控制;孤岛运行下网侧变流器作为电压源逆变器(VSI)运行,为微网提供稳定的电压频率,机侧变流器控制直流母线电压和定子电压的大小。同时针对新型控制策略下存在的转矩波动与运行模式切换的问题,分别设计阻尼控制器和无扰PI控制器。着重分析风电机组在孤岛运行下的稳定运行区域以及与蓄电池之间的协调控制。在DIg SILENT/Power Factory中建立仿真模型,对微网不同模式下的运行以及风速、负载变化下的响应进行仿真验证。仿真结果表明,新型控制策略在维持微网稳定的前提下,可减少蓄电池的容量和充放电次数。 展开更多
关键词 微网 风力发电机 蓄电池 并网运行 孤岛运行 协调控制
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直驱型永磁同步风力发电机机侧变流器谐波抑制 被引量:30
12
作者 肖磊 黄守道 +2 位作者 黄科元 陈自强 熊山 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第6期31-37,共7页
永磁同步发电机定子电流中含有大量谐波,会大大增加电机的铜耗与铁耗,降低发电机组效率。该文利用谐振控制器对交流信号无差控制,针对定子电流中的主要谐波,采用谐振角频率可变的比例积分谐振控制器(PI-resonant controller,PI-RES cont... 永磁同步发电机定子电流中含有大量谐波,会大大增加电机的铜耗与铁耗,降低发电机组效率。该文利用谐振控制器对交流信号无差控制,针对定子电流中的主要谐波,采用谐振角频率可变的比例积分谐振控制器(PI-resonant controller,PI-RES controller)提出一种新的机侧变流器控制策略,在转子同步旋转坐标系下对定子电流进行控制,对指定次谐波进行抑制。仿真与实验结果表明,所述控制策略对指定次谐波电流抑制效果明显,提高了发电机组的效率。 展开更多
关键词 风力发电 谐振控制器 谐波抑制 同步发电机 变流器
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兆瓦级直驱型永磁风力发电机无位置传感器控制 被引量:13
13
作者 唐芬 金新民 +2 位作者 姜久春 童亦斌 周飞 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期19-25,共7页
针对兆瓦级永磁直驱风力发电机的特点,采用一种基于U-I模型转子磁链位置观测的无传感器零d轴电流控制技术。详细介绍了该控制技术的实现原理,深入分析了基于坐标变换的带饱和反馈双积分器特点,最后通过仿真和2MW背靠背双PWM永磁直驱风... 针对兆瓦级永磁直驱风力发电机的特点,采用一种基于U-I模型转子磁链位置观测的无传感器零d轴电流控制技术。详细介绍了该控制技术的实现原理,深入分析了基于坐标变换的带饱和反馈双积分器特点,最后通过仿真和2MW背靠背双PWM永磁直驱风电变流器的实验样机,验证了其有效性。结果表明,该方法具有较好的稳态与动态性能且工程实现较为简单。 展开更多
关键词 同步发电机 无位置传感器 风力发电 零d轴电流控制
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基于有限元方法的大型永磁直驱同步风力发电机电磁场计算 被引量:21
14
作者 何山 王维庆 +1 位作者 张新燕 赵祥 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2010年第3期157-161,共5页
用有限元软件和电磁场知识对1.2MW永磁风力发电机建模,计算了发电机的静、瞬态磁场。研究了发电机静态气隙磁场的分布,通过傅里叶分解,得出了气隙磁密基波和高次谐波。采用转子斜极方法消除高次谐波,得到了转子斜极改善磁密分布的实际... 用有限元软件和电磁场知识对1.2MW永磁风力发电机建模,计算了发电机的静、瞬态磁场。研究了发电机静态气隙磁场的分布,通过傅里叶分解,得出了气隙磁密基波和高次谐波。采用转子斜极方法消除高次谐波,得到了转子斜极改善磁密分布的实际效果。对于瞬态磁场,采用电路分析方法,根据有限元方法的电路耦合功能,得出了发电机磁场和电势波形。结合实验数据,对比了静、瞬态磁场计算结果,分析了数据产生偏差的原因,验证了理论分析的正确性和有效性。 展开更多
关键词 有限元方法 同步风力发电机 计算
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基于滑模的直驱型永磁风力发电机控制 被引量:7
15
作者 黄科元 郑磊 +2 位作者 黄守道 肖磊 黄唯 《控制工程》 CSCD 北大核心 2013年第1期132-135,140,共5页
针对安装速度传感器给直驱型永磁风力发电系统带来的可靠性降低、成本增加等缺陷,采用无速度传感器的方法对发电机的转子角度和位置进行估测。结合滑模观测器对电机参数和测量的鲁棒性强以及转子磁链定向的矢量控制能够实现dq轴的解耦... 针对安装速度传感器给直驱型永磁风力发电系统带来的可靠性降低、成本增加等缺陷,采用无速度传感器的方法对发电机的转子角度和位置进行估测。结合滑模观测器对电机参数和测量的鲁棒性强以及转子磁链定向的矢量控制能够实现dq轴的解耦控制的优点,建立了基于滑模观测器的直驱型永磁风力发电机的无速度传感器控制系统模型。该系统不仅能够精确地获得转子转速和相位信息,实现高性能的矢量控制,而且能够实现有功、无功功率的独立调节。为了解决传统滑模观测器不连续的砰-砰控制产生的高频抖动,引入了连续的饱和函数。2 MW直驱型永磁风力发电机控制系统仿真验证了该方案的可行性,7.5 KW模拟系统实验结果进一步表明系统具有良好的动静态性能。 展开更多
关键词 滑模观测器 风力发电机 风力发电系统 饱和函数
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基于神经网络的半直驱永磁同步风力发电机组有功功率控制 被引量:1
16
作者 张珍珍 邹见效 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2013年第9期130-136,共7页
针对半直驱风力发电机组,提出了一种基于神经网络的有功功率控制方法,分别对变桨控制器和转速控制器进行设计,实现机组在额定功率控制模式和非额定功率的恒功率控制模式的有功功率控制。着重研究了转速控制算法,采用线性反馈化方法对系... 针对半直驱风力发电机组,提出了一种基于神经网络的有功功率控制方法,分别对变桨控制器和转速控制器进行设计,实现机组在额定功率控制模式和非额定功率的恒功率控制模式的有功功率控制。着重研究了转速控制算法,采用线性反馈化方法对系统模型进行处理,然后根据动态面控制算法设计转速控制器,并利用RBF神经网络逼近特性避免由于对具有非线性特性风力发电机组线性化而导致的模型不确定性问题。最后基于MATLAB/Simulink平台,将该功率控制方法应用于2 MW半直驱永磁同步风力发电机组,验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 同步风力发电机组 有功功率 反馈线性化 动态面控制 神经网络 风电 功率控制
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大型直驱永磁风力发电机及其并网运行研究 被引量:20
17
作者 张新燕 王维庆 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期412-416,共5页
为了研究大型直驱式永磁风力发电机控制及其并网后在电力系统中的运行,建立了风速模型、发电机模型,对直驱式永磁风力发电机的工作原理进行了研究,对风力发电机接入电网运行进行了分析,并对最大功率跟踪和桨距角控制进行了研究。采用理... 为了研究大型直驱式永磁风力发电机控制及其并网后在电力系统中的运行,建立了风速模型、发电机模型,对直驱式永磁风力发电机的工作原理进行了研究,对风力发电机接入电网运行进行了分析,并对最大功率跟踪和桨距角控制进行了研究。采用理论分析与计算机仿真方法,给出了仿真结果。结果表明,直驱永磁风力发电机在低于额定风速时可以跟踪最大功率,高于额定风速时可以保持额定功率;直驱式永磁风力机对故障电流无贡献,对电网谐波影响很小,几乎不存在闪变问题,对电网频率稳定性无贡献。 展开更多
关键词 风力发电机 控制 并网 仿真
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小型直驱式永磁同步风力发电机快速最大功率追踪仿真研究 被引量:24
18
作者 刘丹 李强 冯承超 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期141-145,共5页
直驱式永磁同步发电系统的功率输出直接受发电机转速的影响。为了提高小型直驱式永磁同步发电系统的输出功率,通过分析风力机的工作特性以及最大功率追踪原理,指出经典爬山法的缺点,并提出一种新的变步长爬山法。根据前一次转速扰动和... 直驱式永磁同步发电系统的功率输出直接受发电机转速的影响。为了提高小型直驱式永磁同步发电系统的输出功率,通过分析风力机的工作特性以及最大功率追踪原理,指出经典爬山法的缺点,并提出一种新的变步长爬山法。根据前一次转速扰动和功率变化的梯度关系来决定下一次的扰动步长,可以提高系统的动态响应,扰动方向与经典爬山法一致。在最大功率点附近,功率波动小于一定值时,停止搜索,来实现最大功率追踪的快速性和稳定性。用仿真结果验证了该方法的可行性。 展开更多
关键词 风力发电 同步发电机 爬山法 梯度式变步长
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基于低通滤波补偿积分器的直驱型永磁风力发电机无位置传感器控制 被引量:3
19
作者 唐芬 金新民 +1 位作者 周啸 童亦斌 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第5期94-100,共7页
针对永磁直驱风力发电机的特点,本文采用一种基于低通滤波补偿积分器的无位置传感器零d轴电流控制技术.在论述该控制技术实现原理的基础上,深入分析了低通滤波补偿积分器特点,最后通过仿真和小功率直驱型永磁风力发电实验平台,验证了其... 针对永磁直驱风力发电机的特点,本文采用一种基于低通滤波补偿积分器的无位置传感器零d轴电流控制技术.在论述该控制技术实现原理的基础上,深入分析了低通滤波补偿积分器特点,最后通过仿真和小功率直驱型永磁风力发电实验平台,验证了其有效性.结果表明,该方法具有较好的稳态与转矩动态响应性能,且工程实现较为简单. 展开更多
关键词 同步发电机 无位置传感器 风力发电 零d轴电流控制
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直驱型永磁同步风力发电机混沌运动的非线性比例控制 被引量:6
20
作者 曾喆昭 刘峰 《电力科学与技术学报》 CAS 2014年第2期30-36,共7页
根据直驱型永磁同步风力发电机(DPMSG)的数学模型,通过仿射变换和时间尺度变换,将转子磁场定向坐标系下的永磁同步发电机模型变换成一种简单的无量纲数学模型。验证系统在某些参数条件下会出现混沌运动,提出直驱型永磁同步发电机混沌运... 根据直驱型永磁同步风力发电机(DPMSG)的数学模型,通过仿射变换和时间尺度变换,将转子磁场定向坐标系下的永磁同步发电机模型变换成一种简单的无量纲数学模型。验证系统在某些参数条件下会出现混沌运动,提出直驱型永磁同步发电机混沌运动的非线性比例控制方法。该方法以直轴和交轴电压为控制变量,通过发电机状态的非线性反馈,将直轴和交轴电流方程中的耦合项解耦,并使直轴和交轴电流可以跟踪设定值。该控制方法可以根据实际要求设置唯一稳定的平衡点。仿真结果表明了理论分析的正确性和有效性,为DPMSG风力发电系统的混沌控制提供了有效的控制方法。 展开更多
关键词 同步风力发电机组 混沌控制 非线性比例控制 解耦控制
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