基于Simulink的风电机组变桨距控制系统仿真研究

针对风电机组复杂、非线性的特点,建立了完整的风电机组变桨距模型,并运用Matlab/Simulink强大的功能对其进行仿真研究。根据风电机组的数学模型,在Simulink环境下搭建了系统仿真模块,并在给定风速下对不同PID参数的变桨距控制系统进行仿真实验。实验结果表明:参数的设置决定了系统性能的好坏,合适的参数选取能使系统获得较好的动态特性。利用Simulink进行仿真实验,能促进学生对风电机组控制系统的理解,提高学生的仿真能力,使学生掌握变桨距控制系统的结构和动态特性。     

双馈风电机组并网运行仿真实验

开发了双馈风电机组并网运行仿真实验。根据双馈感应发电机(DFIG)的工作原理,建立了双馈感应发电机的数学模型,分别设计了转子侧和网侧的PWM变换器,并对转子侧和网侧变换器进行协同控制。在MATLAB/Simulink仿真实验平台上进行了双馈风电机组并网运行实验,以及DFIG封装模型与的DFIG数学模型的仿真对比。通过实验,验证了数学模型的准确性和数学模型输出的稳定性。     

大型风电机组仿真及试验系统——I.总述及设计

从设计、数学建模、仿真、实际硬件系统及软件系统的构建等方面研究了大型风电机组的仿真及试验系统,在风电机组各设备的全工况动态模型及空气动力学的动态模型基础上,结合实时硬件仿真平台,开发出大型风电机组仿真及试验系统.该系统包括静动态特性模型集、典型故障集、典型风况特性集、全工况仿真试验平台,可满足对现在各种主流机型的试验要求,可对风力发电机的关键部件及整机性能进行测试.研制的仿真及试验系统能够稳定可靠运行,试验证实了模型集的正确性.应用表明,系统设计合理、功能完善,各方面性能能够满足风力发电仿真和试验的要求.     

大型风电机组仿真及试验系统——Ⅰ．总述及设计

从设计、数学建模、仿真、实际硬件系统及软件系统的构建等方面研究了大型风电机组的仿真及试验系统,在风电机组各设备的全工况动态模型及空气动力学的动态模型基础上,结合实时硬件仿真平台,开发出大型风电机组仿真及试验系统。该系统包括静动态特性模型集、典型故障集、典型风况特性集、全工况仿真试验平台,可满足对现在各种主流机型的试验要求,可对风力发电机的关键部件及整机性能进行测试。研制的仿真及试验系统能够稳定可靠运行,试验证实了模型集的正确性。应用表明,系统设计合理、功能完善,各方面性能能够满足风力发电仿真和试验的要求。     

大型风电机组仿真及试验系统 Ⅲ.硬件与软件系统的实现

根据已建立的主流风电机组各部分数学模型,设计并实现了大型风电机组试验及仿真系统的硬件和软件.硬件系统基于模块化技术,可兼容多家设备商控制器,具有开放性强、可互操作等特点.软件系统直接面向硬件的各组成对象,采用面向对象技术,完成了包括风机、偏航变桨、变频接入等试验仿真系统的全部内容.实际系统运行情况良好.     

风力发电系统建模与最优功率跟踪控制

风速的随机性、间歇性及不确定性,必将导致风电场的输出功率也具有随机波动性和间歇性,风电系统的输出功率影响电网的安全稳定运行和电能质量．通过构建了以鼠笼式感应电机为发电系统的定速变桨距风力发电系统,展开功率跟踪控制系统分析．给出了风力机空气动力学特性和建模方法,建立了传动链数学模型和感应发电机的数学模型．设计了转矩控制环、速度控制环,给出了实现功率跟踪的功率控制环设计思路,仿真结果表明,该系统能实现风电系统的最优功率跟踪控制．     

风力机模拟原理和实验平台设计与实现

采用相似理论和标幺方程一致性,建立风力机比例模型,明确了模拟系统与实际系统的对应关系。设计了由变频器与三相异步电动机构成的风力机与发电机的物理结构,实现了一套风力机模拟实验平台。基于LabVIEW,在上位机实现风力机模型与电机控制策略,并建立了整体监控界面。该平台能模拟不同风速、不同桨距角以及不同输出功率等条件下的风力机特性。实验结果证明了平台构建的合理性和正确性,满足了风电技术教学与实验研究的需要。     

基于风力发电的电动变桨故障模拟系统设计

以风电机组变桨距系统结构为依据,搭建了适用于实验研究的风电机组电动变桨故障系统实验平台。给出了系统结构、主要电路和实验流程。该实验平台由故障输入子系统和故障输出子系统两部分组成,能够进行电动变桨过程实验和变桨故障测试实验,使学生充分了解变桨原理,进行风电机组功率稳定输出、风速引起风力机受力不均匀载荷和降低变桨距系统故障率方面的学习和研究。     

基于归一化方法的风电机组参数的确定

基于归一化方法,将风电机组平均输出功率和额定风速转化为无量纲,建立了容量系数和归一化功率关于归一化额定风速的数学模型,并且提出以风速与机组匹配指数最大为目标的机组参数确定方法.通过工程算例验证了该方法是合理可行的,对其他风电场机组优化选型提供了理论依据.     

基于SVM实现风力机组控制系统参数优化

分析了风力机的基本特性,阐述了风力发电机组控制系统在低于额定风速时风力机的最大风能捕获及高于额定风速情况下的变桨距控制。在此基础上,利用SVM(support vector machines)优化风力机的风能利用系数以及变桨距控制系统的控制参数。仿真分析表明,风能转换系数的支持向量机模型具有很好的精度和泛化性能,而优化后的变桨距控制系统可对输出功率的调节获得较好的效果,保证风电系统的恒功率输出。     

基于半实物仿真的风力机变桨距控制实验

为研究风力机功率和载荷随桨距角变化的内在规律以及设计无模型变桨距功率控制器,利用实验室现有风力发电机组资源,设计出计算机与风力机组输入输出接口电路;搭建风力机变桨距控制半实物仿真平台;为验证所开发实验平台的正确性和有效性,自主设计了两个变桨距控制实验项目。通过实验模拟风速,得到了功率和桨叶气动载荷随桨距角变化的关系;设计了无模型变桨距功率控制器并验证了控制器的正确性和有效性。为风力机实验开发和风能与动力工程专业学生实施变桨距控制实验提供了平台。     

基于变桨法的双馈风力机在变风速段内的仿真控制研究

本文主要研究了基于变桨法的双馈风力机的控制方案,并在simulink平台上搭建了装机容量为1.5MW的DFIG机组全风速段桨距角控制模型,对机组工作于最大功率跟踪状态、恒定转速状态、恒定有功出力状态下风速变化时机组各参数的变化进行了分析;尝试在控制系统中引入功率补偿,并对补偿前后的效果进行了对比。     

基于LabVIEW的风力机叶片振动特性与控制实验系统

针对高校新能源、电气和自控专业学生普遍缺乏针对风力机叶片振动控制的实践环节,提出了基于LabVIEW的风力机叶片振动特性与控制仿真实验设计方案,该方案利用LabVIEW搭建了风力机叶片的经典颤振模型,建立叶片振动特性与控制仿真实验系统。整个仿真实验系统,可在多种典型风速场景下进行叶片振动特性实验,同时,可自行设计控制参数,进行叶片PID振动控制和自适应振动控制的仿真。通过直观的虚拟仿真交互系统,有效克服了场地和设备带来的时间、空间上的局限,促进学生对于风力机叶片振动特性的了解,增强了叶片振动控制设计的实践能力。     

基于流体网络的微型沼燃气发电机系统数学建模与数字仿真

微型沼燃气发电机系统城乡可用,是一种具有非常广阔前景的分布式发电系统。根据微型沼燃气发电机的动态特性以及溴化锂制冷原理,建立了广西电力职业技术学院冷热电联供的微型沼燃气发电机系统数学模型,并在此基础上进行了数学建模仿真,为进一步研究农村冷热电联供的微型沼燃气分布式发电系统奠定了基础。     

风机主控半实物仿真测试平台设计

为降低风电机组的现场测试成本及风险,并能在实验室内对故障多发部件的功能和可靠性进行测试,设计了一种以风机主控为对象的半实物仿真测试平台。该平台硬件部分包括上位机、目标实时平台、I/O接口及风机控制器;软件部分包括风机仿真模型、仿真管理软件Sim control RT/HOST、控制算法等。仿真测试平台集合了硬件在环、先进建模、信号调理等技术。仿真测试平台基于风机控制器,利用Matlab建立风机仿真模型,可模拟风电机组在多种工况下的运行状况,并能通过GUI界面监控运行过程。利用平台对风机的几个典型工况进行仿真测试,结果验证了仿真平台的有效性,降低了现场测试的风险。     

船舶发电柴油机电子调速系统建模与仿真

在研究船舶发电柴油机调速系统的结构和工作原理的基础上,建立了电子调速系统的数学模型,根据所建立的数学模型,构建了了仿真模型,并进行了突加负载和突卸负载实验,仿真结果比较理想,符合《钢质海船入级规范》规定的标准．     

基于人工鱼群算法的多目标含风电机配电网重构

基于人工鱼群算法研究风电机组的配电网重构,采用Monte-Carlo模拟法产生服从正态分布的风速,进而计算出风速对应的输出功率。选择两个风机接入到任意节点中,然后建立系统有功损耗最小、负荷均衡及供电可靠性为目标函数的多目标优化数学模型,应用改进的人工鱼群算法求取最优方案,实验结果表明选择的指标均得到极大优化。     

变速恒频双馈风力发电机稳态运行特性仿真

基于变速恒频双馈风力发电机组,通过调节发电机转侧子电流的大小调节系统的有功功率和无功功率,实现解耦控制。并在理论推导的过程中建立数学等效模型。最后运用MATLAB／Simulink电力系统建模与仿真平台分析发电机组在无功控制模式下风电系统在稳态和三相短路故障下运行输出特性。     

基于Matlab双馈风力发电机混沌运动的仿真分析

针对双馈风力发电机(DFIG)复杂非线性特点,在同步旋转d-q轴坐标系下数学模型基础上,介绍了磁链开环转差控制策略下双馈风力发电机(DFIG)非线性微分模型推导过程;运用Matlab软件对某实际双馈风力发电机的非线性微分动力学模型进行数值仿真。仿真获得的子空间运动轨迹图和时域波形图展现了系统从规则运动转化到混沌运动所具有的特征。该仿真能使学生深刻的认识双馈风力发电机中存在的非线性动力学行为,准确分析双馈风力发电机稳定性,这种理论与仿真相结合的方法能够有效地提高教学质量。     

考虑尾流效应和机位优化的实践教学应用

研究WindPRO软件在高校实践教学中的应用。开展风力机在无尾流模型或N.O.Jensen尾流模型时风电场发电量计算的仿真实验。进行考虑N.O.Jensen尾流模型时,对风力机的普通排布进行优化的仿真实验。将实验结果进行对比分析,帮助学生更好地理解风资源、尾流效应和机位排布等风电专业知识;促进学生将课本知识转化为实践能力,对理论教学进行验证和拓展,借以达到高校实践教学目的。