变速恒频双馈风力发电机有功_无功解耦控制研究与实现
变速恒频双馈风力发电系统控制技术的探讨
变速恒频双馈风力发电系统控制技术的探讨变速恒频双馈风力发电系统是当前风力发电的核心技术，在这一系统运行过程中对其进行针对控制具有重要意义。
专业的控制是保证变速恒频双馈风力发电系统正常运行的重要前提。
针对该发电系统的控制主要是集中在电网低压故障时的双变流器控制以及网侧变流器的控制。
本文将结合发电系统原理来探讨如何实现科学高效的专业控制。
变速恒频风力发电技术,是当前运行效率较高,电能质量较优的的发电技术。
这项技术在风力发电领域中有着广泛应用。
随着我国能源形势的日益紧张,变速恒频双馈风力发电系统在风能发电中的作用越来越重要。
在这样的背景下加强对变速恒频发电控制技术的研究具有重要意义。
双馈风力发电是专业系统的的发电技术，这一系统的发电涉及到变流器控制、电网低压故障控制以及电机控制等多个领域。
这些方面的控制是保证变速恒频风力发电技术正常运行的重要措施。
当前针对变流器的控制主要是通过矢量控制技术来实现，这一技术相较于其他技术而言比较方便。
非线性矢量控制变速恒频双馈风力发电系统是一个多变量、非线性、强耦合的系统，实现对这一系统的及时有效地控制，有必要采用非线性矢量控制的方法来实现。
针对该系统的控制设计人员先是要推算出系统的状态方程，而后根据状态方程推导出逆系统，最后根据逆系统来实现系统内模控制。
1.1.状态方程。
状态方程是表述系统特性的一种典型手法，工作人员可以通过既定的数学模型来推导双馈风力发电系统的状态方程。
双馈风力发电系统的最大控制目标是能够充分利用风能，也就是指在风速一定条件下，能够发挥发电系统的最大有功功率。
因而我们要把风力发电系统的有功功率作为被控制量。
输出量则应该是无功功率。
此时我们设输入变量是u，输出变量是y，那么我们就可以得到以下状态方程和输出方程.1.2.对双馈风力发电系统专业分析。
一个系统能否能利用非线性矢量控制技术来进行有效应用，一个重要前提就在于该系统能否可逆。
因而在控制之前还需要通过逆系统法来判断双馈风力发电系统是否可逆。
双馈风力发电机有功_无功解耦控制研究与仿真_孙成祥
u′dr =(Rr +bp)idr
uqr =(Rr +bp)iqr Δudr =-bωsiqr
(7)
Δuqr =aωsψ1 +bωsidr
式中 a= -Lm/Ls, b=Lr-L2m/Ls;u′dr、u′qr——— 实 现转子 电压 、电流解 耦 控制 的解 耦 项 ;ΔudrΔuqr——— 消除 转 子电 压 、电流交叉耦合的补偿项 。
2 解耦控制方案的仿真分析
利用 Matlab/simulink搭建仿真模型 , 对双馈 风力发电机有功 、无功解耦控制策略进行仿真 , 所 用双馈电机模型参数如下 :额定功率 22 kW, 额定 电压 380 V, 4 极 , 定 、转 子 漏感 0.004 H, 互 感 0.146 H, 转 子 电 阻 0.4 Ψ, 转 子 惯 量 0.189 kg· m2 [ 4] 。为了模拟发电过程 , 先给电机施加 30 N· m的拖动转矩 , 风力发电机启动并网 , 并网后 再加 20 N· m的转矩 。
中保持励磁电流分量不变 , 此时就可以模拟直流
电机的转矩控制规律 , 通过控制转矩电流分量控
制电磁转矩进行调速 。
设 d-q轴以同步速度旋转 , 转子和定子均按 电动机惯例的电机和磁链的方程[ 2] 为
uds =Rsids +pψds -ω1 ψqs uqs =Rsiqs +pψqs +ω1 ψds udr =Rridr +pψdr -ωsψqr uqr =Rriqr +pψqr +ωsψdr
ψds =Lsids +Lm idr
(1)
ψqs =Lsiqs +Lmiqs ψdr =Lridr +Lm ids
变速恒频双馈风力发电机组控制技术
随着传统能源的逐渐枯竭和环境问题的日益严重，开发可再生能源已
成为全球的迫切需求。风能作为一种清洁、可再生的能源，具有巨大
的开发潜力。
02
风力发电技术发展
随着风电技术的不断进步，风力发电机组的功率和效率得到了显著提
高。变速恒频双馈风力发电机组作为其中的一种重要技术，具有较高
的能量捕获能力和稳定性，得到了广泛关注。
变速恒频双馈风力 发电机组控制技术
2023-11-06
目录
• 引言 • 变速恒频双馈风力发电机组概述 • 变速恒频控制技术 • 双馈风力发电机组的矢量控制技术 • 双馈风力发电机组的直接功率控制技术 • 双馈风力发电机组控制技术的改进与优化建议 • 结论与展望
01
引言
研究背景与意义
01
能源危机和环境污染
直接功率控制策略的实验验证
实验平台
为了验证DPC策略的有效性， 需要建立实验平台，包括双馈 风力发电机组、电力电子设备
、测量仪器等。
实验过程
在实验平台上对DPC策略进行 验证，通过对励磁电流、转子 侧变换器电压等参数的调整， 观察双馈风力发电机的运行状
态和性能指标。
实验结果分析
通过对实验数据的分析，可以 评估DPC策略的控制效果和经 济效益。同时还可以对不同控 制策略进行比较和分析，以选
04
双馈风力发电机组的矢量控制 技术
基于矢量控制的双馈风力发电机组控制
01
02
03
矢量控制原理
基于矢量图的分析方法， 通过控制直交坐标系上的 两个分量来实现对电磁转 矩的控制。
矢量控制策略
通过控制励磁电流和转子 电流的幅值和相位，实现 对双馈风力发电机组的有 效控制。
变速恒频双馈风力发电机的功率控制
机性 、 时变性 、 杂性 特点 以及无 法精 确建 模 的动态 复 部 分 ， 为一 个 多变 量 、 杂 的非 线性 系统 ． 用 传 成 复 采 统 的定 子磁场 定 向矢 量 控 制 方 法 ， 能 指标 很 难 令 性 人满 意 ． 本文 提 出 了一种 具 备 较 强 抗 干 扰性 能 的有
示 １ ２．
［ 稿 日期 ］２ １ 一 １ — ２ 收 ＯＯ １ ５ ［ 者 简 介 ］王 ￣ （ ９ ４ ） 女 ， 作 １６ － ， 湖北 松 滋 人 ， 北 工 业 大 学 副 教 授 ， 究 方 向 为 自动化 技 术 ， 算 机 控 制 理 论 湖 研 计
第２ ６卷 第 ３期
最大 限度 的捕 获风 能 以提 高 功率 因数 、 风力 发 电效
率 以及对 电 网进行 有 效 的 无 功补 偿 ， 而成 为 目前 从 风力 发 电的主 要研究 方 向．
调节 转子 励磁 绕组 的供 电频率 厂 ， 。 以保证 定 子 绕 组 电流 频率 厂 恒定 ， 即定 子馈 电频 率与 电 网频 率保 持
王 粟 等 变速 恒 频 双馈 风 力发 电机 的 功 率 控 制
８ １
１ 定 、 子 电压 方程 ： ） 转
ｆ 一 一 Ｒ ｉ 一 Ｄ ＋ ｃ１ ￡， Ｊ
综合 控制 转子励 磁 电流 的 幅值和 相位 可 以实现 双馈
发 电机 的功率解 耦 控 制 ， 即通 过 控 制 转子 励 磁 电流 的 幅值 可 以实 现有 功 功 率 和 无 功 功率 控 制 ； 过 改 通 变励 磁 电流 的相 位 可 实 现 双 馈 发 电机 功率 角 的 改 变 ， 而实 现有 功功 率和 无功 功率 的 比例调 节． 从 双馈 发 电机基 于模糊 神 经 网络 的闭环控 制 系统 原理框 图见 图 ２ 通 过 检 测所 得 有 功 功 率 Ｐ和 无 功 ．
变速恒频双馈风力发电机励磁控制技术研究
变速恒频双馈风力发电机励磁控制技术研究变速恒频双馈风力发电机是一种目前被广泛应用的风力发电机型号之一、它的励磁控制技术的研究对于提高风力发电机的发电效率和稳定性具有重要意义。
本文将从变速恒频双馈风力发电机的原理入手，介绍其励磁控制技术的研究现状和存在问题，并展望未来的发展方向。
变速恒频双馈风力发电机是一种采用双馈变速发电机作为发电机的风力发电系统。
其工作原理为：风能通过风轮驱动发电机转子旋转，产生电能。
其中，双馈发电机在转子和定子之间通过两个转换器将电能传递到电网中。
变速恒频控制技术的目的是根据风能的变化调整电机的转速，从而使发电机输出的电压频率保持稳定不变，并将其与电网的频率保持一致。
目前，变速恒频双馈风力发电机的励磁控制技术主要有三种类型：恒功率控制、恒风速控制和变频控制。
恒功率控制方法通过调节齿比传动装置来使得风力发电机输出的功率恒定。
恒风速控制方法通过调整转子的转速来使得风轮的转速保持恒定，从而达到一定的风速条件下输出恒定的功率。
变频控制方法通过控制发电机的频率来实现电网的频率同步。
然而，该技术在实际应用中还存在一些问题。
首先，励磁调节繁琐，难以实现精确控制。
其次，由于风力的不稳定性，变速恒频双馈风力发电机的输出功率会产生一定的波动，从而对电网的安全性和稳定性产生影响。
此外，传统的变速恒频控制方法对于风力发电机在不同气候条件下的风速响应能力较差。
未来的发展方向是改进现有的励磁控制技术，提高风力发电机的发电效率和稳定性。
一方面，可以研究开发更加精确的励磁控制算法，提高励磁系统的响应速度和控制精度。
另一方面，可以采用先进的传感器技术来实时监测和调节风力发电机的工作状态，以提高其对风力变化的响应能力。
此外，还可以结合机器学习等新兴技术，通过模型预测和预测控制来减小风力发电机输出功率的波动性。
综上所述，变速恒频双馈风力发电机励磁控制技术的研究对于提高风力发电机的发电效率和稳定性具有重要意义。
通过改进励磁控制算法和采用先进的传感器技术，可以提高风力发电机的响应能力和控制精度，减小输出功率的波动性。
变速恒频双馈风力发电系统控制技术的探讨
变速恒频双馈风力发电系统控制技术的探讨前言随着能源危机的日益加剧，可再生能源逐渐成为人们关注的热点。
风能作为最具潜力的可再生能源之一，引起了众多研究人员的关注。
近年来，变速恒频双馈风力发电系统控制技术成为研究热点之一，具有广阔的应用前景。
本文将对变速恒频双馈风力发电系统控制技术进行探讨。
双馈发电机和变频控制双馈发电机是目前风力发电机中最常使用的一类发电机。
传统的风力发电系统采用异步发电机作为发电机，随着风速的改变，输出电压、频率和电流也会跟随变化。
而采用双馈发电机后，输出电压和频率能够稳定控制在一个合适的范围内。
变频控制技术是指通过调整发电机输出电压和频率，使其与电网的电压和频率同步，从而实现电能的输送。
传统的电力系统一般采用恒频输电，这种方式下，不同的发电机必须调整其转速，以达到跟电网同步的效果，导致效率低下。
而采用变频控制技术，可以根据需要调整发电机的转速，使其在不同的风速下都能保持较高的效率。
变速控制技术变速控制技术是指通过改变风力发电机的转速，使其在不同的风速下都能保持较高的效率。
传统的风力发电系统中，往往采用固定转速的方式，无法灵活地调整转速以适应不同的风速。
而采用变速控制技术，则可以在不同的风速下，调整发电机的转速，以保证其输出的电量和质量。
曲线控制曲线控制技术是指通过调整双馈发电机的转速和输出电压，使其输出的电量和质量符合电网的要求。
传统的控制方法是基于刚性控制，不能灵活地调整发电机的参数。
而曲线控制技术，则可以根据电网的要求，调整发电机的控制参数，以保证其稳定地、高效率地运行。
软件控制技术软件控制技术是指通过计算机程序控制风力发电系统的运行。
传统的控制方式大多采用硬件控制，控制方式复杂、扩展性不强。
而采用软件控制技术，则能够通过计算机程序实现控制功能，提高系统的自动化程度。
结语变速恒频双馈风力发电系统控制技术是风力发电的研究热点之一，具有广阔的应用前景。
本文通过介绍双馈发电机和变频控制、变速控制、曲线控制、软件控制技术等方面，对其进行了探讨。
双馈风力发电机有功、无功的解耦控制
新 能源 中技 术最 成 熟 、 具规 模 开 发 条 件 和 商业 最
化发 展前 景 的发 电方 式之 一 ＿ 。风力 发 电技 术 中 １ ］
的变 速恒 频发 电方式 是 目前 风力 发 电技术 的发展 方 向 。采 用变 速恒 频 发 电方式 能 根据 风 速调 节风 力机 转速 ， 因此能 在 较 宽 的风 速 范 围 内实 现 最 大 风能 捕获 ， 大提 高 风能 的利 用率 。 大
（ 南 大 学 电气与信 息工程 学院 ， 南 长 沙 ４ ０ ８ ） 湖 湖 １ ０ ２
摘 要 ： 实 现 双 馈 风 力 发 电 机 的变 速 恒 频 运 行 和 最 大 风 能 捕 获 ， 先 介 绍 了 双 馈 发 电 机 变 速 恒 频 运 行 的 为 首 原 理 ， 次 通 过 对 双 馈 发 电机 动 态 数 学 模 型 的研 究 ， 出 了基 于 定 子 磁 场 定 向 的矢 量 控 制 策 略 。最 后 对 系 统 其 提 进 行 了有 功 和 无 功 功 率 独 立 调 节 的仿 真 实 验 ， 真 结 果 验 证 了 变 速 恒 频 双 馈 风 力 发 电系 统 建 模 及 控 制 的 正 仿
本 文 在分 析 了双 馈发 电机矢 量控 制 原理 的基
础 上 ， 出 了基 于定 子磁 场 定 向 双馈 发 电机 矢 量 给
确性和有效性 。
关键词 ： 速恒频 ； 流励磁 ； 变 交 风力 发 电 ； 子 磁 场 定 向控 制 定
中 图分 类 号 ： Ｍ ３ ５ Ｔ １ 文献标识码 ： Ａ ．
Ｄ ｅ ｏ ｌ ｄ Ｃｏ ｒ ｌｏ ｃ ｉｅ ａ ａ ｔｖ ｗｅ ｎ ａ Ｄ ｏ ｂ ｙ Ｆｅ ｎｄ ｔｏ ｎｅ ａ ｏ ｃ ｕｐ ｅ ｎｔｏ ｆＡ ｔｖ ｎｄ Ｒｅ ｃ ｉｅ Ｐｏ ｒ ｉ ｕ ｌ ｄ Ｉ ｕｃ ｉ ｎ Ｇｅ ｒ ｔ ｒ Ｈ ＵＡＮＧ ｈ ｕ ｄ ｏ ＴＡＮ ｉｎ， Ｓ ｏ —ａ ， Ｊａ ＸＵ ｅ ｇ， Ｃｈ ｎ ＧＡ０ ｉｎ Ｊａ
变速恒频双馈风力发电机组电控系统的研究与实现的开题报告
变速恒频双馈风力发电机组电控系统的研究与实现的开题报告一、研究背景及意义风力发电作为一种清洁能源，具有越来越重要的地位。
目前，国内外市场对风力发电的需求正在不断增长，风力发电机组的制造也呈现出越来越大型化、智能化的趋势。
然而，风电场应变情况、气象条件等因素的影响往往导致发电机组的输出功率存在很大的波动，影响了发电效率。
为了解决这一问题，变速恒频双馈风力发电技术应运而生。
该技术通过对发电机转速和电网频率进行联合控制，实现了对输出功率的精准调控，提高了风电场的发电效率。
变速恒频双馈风力发电机组电控系统是该技术的核心部分，其设计优化直接关系到发电机组的性能和效率。
因此，对于电控系统的研究与实现具有重要的意义，可以提高风力发电的经济性和可靠性，促进清洁能源的发展。
二、研究内容和目标本文的研究内容主要包括以下方面：1.分析变速恒频双馈风力发电机组的工作原理及电控系统的组成；2.研究电控系统中的PI调节器、电压控制器、转速控制器等关键性能指标；3.设计电控系统的硬件电路，如偏置供电、滤波器等电路；4.实现电控系统的软件，包括MATLAB/Simulink模型及其控制算法、C语言编程及控制命令编写；5.完成实验验证，对比不同控制方法下的风力发电机组性能表现。
研究的目标是：设计一套稳定可靠的变速恒频双馈风力发电机组电控系统，实现对发电机组性能的精准调控，在实验验证中实现优异的性能表现。
三、研究方法和步骤1.收集、整理文献资料，对变速恒频双馈风力发电技术和电控系统进行深入了解；2.通过建立MATLAB/Simulink模型，研究电控系统中的PID调节器、电压控制器、转速控制器等关键性能指标，并进行参数优化；3.设计电控系统的硬件电路，包括偏置供电、滤波器、信号放大器等电路；4.实现电控系统的软件，包括MATLAB/Simulink模型及其控制算法、C语言编程及控制命令编写；5.实验验证，对比不同控制方法下的风力发电机组性能表现，并分析优化方案。
变速恒频双馈风力发电机的主要优点和基本原理
变速恒频双馈风力发电机的原理和优点研究摘要随着地球能源的日益紧缺，环境污染的日益加重，风能作为可再生绿色能源越来越被人们重视，风力发电技术成为世界各国研究的重点。
变速恒频发电技术是一种新型风力发电技术，其主要优点在于风轮以变速运行。
通过调节发电机转子电流的大小、频率和相位，从而实现转速的调节，可在很宽的风速范围内保持近乎恒定的最佳叶尖速比，进而实现追求风能最大转换效率；同时又可以采用一定的控制策略灵活调节系统的有功、无功功率，抑制谐波，减少损耗，提高系统效率。
而其与双馈发电机构成的风力发电系统的研究已经成为目前国际上风力发电的必然趋势。
关键词：风能，，风力发电，变速恒频，双馈发电机1 国内外风力发电现状风力发电作为一种无污染的清洁能源，日益受到各个国家的重视。
由于近年来电力电子技术发展的势头突飞猛进，尤其是计算机与控制技术的飞速发展，各国看到了风能的潜力，都在风能的开发利用上投入了大量的人力物力精力，风力发电的技术得到长足的进步和飞速发展。
机械、空气动力、计算机、自动控制、电力电子技术的发展和新领域的利用，促进了很多当初制约风力发电发展的一些技术难关的攻克，并且在各国政府的大力支持下，风电的时代已经来临。
预计到2020年，世界风电的装机容量将达到1231000MW，发电量约为30000亿KWh，风力发电将占世界发电总量的12％。
“风力12%”的蓝图，展示出风力发电已经成为解决世界能源问题的不可缺的重要力量。
风力发电不再是一种可有可无的补充能源，已经成为最具有商业化发展前景的成熟技术和新兴产业，有可能成为世界未来最重要的替代能源。
在欧洲，德国一直引领着世界风电市场的发展，他们制定了一个新的风电发展规划，到2025年风电至少占总用电量的25%。
丹麦、西班牙和法国的风电也在高速发展，其中西班牙和法国的风电装机容量以每年60%的速度增长，丹麦已成功用风电来满足国内18%的电力需求，是世界上风电贡献率最高的国家。
变速恒频双馈风力发电机组控制技术研究
变速恒频双馈风力发电机组控制技术研究xx年xx月xx日•引言•变速恒频双馈风力发电机组系统构成•变速恒频双馈风力发电机组控制策略•变速恒频双馈风力发电机组控制技术实现目•实验与分析•结论与展望录01引言课题背景及意义风能是一种清洁、可再生的能源，具有大规模开发利用价值。
能源危机和环境污染问题日益严重，可再生能源成为能源发展的方向。
变速恒频双馈风力发电机组是风力发电系统的重要部分，提高其控制技术对提高风能利用率和稳定性具有重要意义。
国内外研究现状及发展趋势变速恒频双馈风力发电机组控制技术成为风能领域的研究热点。
国内外的学者和工程师对变速恒频双馈风力发电机组控制技术进行了广泛研究。
目前的研究主要集中在矢量控制、直接功率控制和最优控制等方面。
主要研究变速恒频双馈风力发电机组的控制策略和算法。
研究直接功率控制策略，实现双馈风力发电机组的高效、稳定运行。
研究最优控制策略，优化双馈风力发电机组的运行效率和稳定性。
研究变速恒频双馈风力发电机组矢量控制策略，提高其运行性能和效率。
主要研究内容和方法02变速恒频双馈风力发电机组系统构成风力发电机组是将风能转化为电能的系统，包括风轮、传动系统、发电机、控制系统等部分。
风轮将风能转化为机械能，传动系统将风轮的机械能传递给发电机，发电机将机械能转化为电能。
风力发电机组系统概述双馈风力发电机组是一种变速恒频风力发电机组，包括定速发电机、变速器和控制系统等部分。
定速发电机是主要的发电设备，变速器可以调节发电机转速，控制系统可以控制整个机组的工作状态和运行参数。
变速恒频双馈风力发电机组构成VS双馈风力发电机组需要满足变速恒频的控制要求，即保持发电机转速恒定，同时能够调节风轮的转速和功率。
控制系统需要实现机组的并网控制、最大风能追踪、载荷优化等功能，保证机组稳定运行并提高运行效率。
系统控制需求分析03变速恒频双馈风力发电机组控制策略矢量控制也称为磁场定向控制，它通过控制直交变换的旋转磁场，实现对转子电流的控制。
双馈风力发电系统中有功无功解耦控制技术的仿真研究
中图分类号 Ｔ １ 文献标识码 Ａ 文章编号 １０ ７ ８ （０ ６ ０ ０ ２ ０ Ｍ３５ ０ ８— ２ １ ２０ ）４— ０ ５— ５
０ 引 言
长期以来风力发 电以采用定桨距风力机为主 在发电机极对数一定的条件下若要输出电能与电 网同频发电机必须恒速运行。而风能是一种变ห้องสมุดไป่ตู้ 剧烈的随机能源 ， 一种风速下风力机只有一种可
ｌ ｄ ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｉ ｉｅ ．Ａｓａ ｒ ｓ ｌ，ｉ ｉ ｅ ｆ ｄ ｔ ａ ｅ ｏ ｅ ｔ ｅ ｔｒｃ ｎ ｒ ｌ ｔ ｔｇ ｂ ｎ ａ ａ ｈ ｅ ｕ ｔ ｓｇ ｖ ｎ ｅ ｕ ｔ ｔ ｓ ｖ ｒｉ ｈ ｔ ｈ ｒ ｎ ｃｏ ｏ ｔ ｒ ｅ ｉ ｅ ｔ ｉ ｖ ｏ ｓａ ｙ ｏ ｔ ｔｒｍａ ｎ ｔ ｉ ｋ ｅ ｉ ｇ ｔａ ｄ ｉ ｉ ｎ ｕ ｅ ｈ ｔ ｈ ｃ ｉｅ ａ ｄ ｒ ａ ｔ ｅ ｏ ｔ ｕ ｙ ｆｓａｏ ｇ ｅｉ ｌ ａ ｓ ｒ ｈ ｔ ｓ ｅ ｓ ｒ ｄ ｔ ａ ｅ ａ ｔ ｎ ｅ ｃｉ ｕ ｐ ｔａ ｅ ｃ ｎｇ ｉ ｎ ｔ ｖ ｖ
ｄ ｃ ｕ ｌｄ ｒ ｓ ｅ ｔ ｅｙ ｅ ｏ ｐ ｅ ｅ ｐ ｃｉ ｌ ． ｖ Ｋｅ ｒ ｓ Ｖａ ｉ ｌ —ｐ ｅ ｏ ｓａ ｔｆｅ ｕ ｎ ｙ。ｗｉ ｄ ｐ ｗｅ ｅ ｅ ａ ｉｎ。Ａ． ｙ ｗｏ ｄ ｒａ ｅ ｓ ｅ ｄ ｃ ｎ ｔｎ ｒ ｑ ｅ ｃ ｂ ｎ ｏ ｒｇ ｎ ｒ ｔｏ Ｃ．ｅ ｃ— ｘｉ ｔ ｔ ｎ ｄ ｕｂｅ ｆｄ ｇ ｎ ｒ ｔｒ ｅ ｔ ｒｃ ｎ ｏ ． ａ ｉ ｏ ｌ— ｅ ｅ ａｏ ，ｖ ｃｏ ｏ ｔ １ ｏ ｅ ｒ
变速恒频双馈风力发电机组变桨控制系统研究与实现
摘要以计算机入手，采用先进的S7-300型PLC为心核控制器硬件设计，利用MCGS 组态软件进行控制器设计，通过完善的软件与硬件相结合，设计了一种变速恒频双馈风力发电机组变桨控制系统。
在风力发电系统中，变桨距控制技术关系到风力发电机组的安全可靠运行，影响风力机的使用寿命，通过控制桨距角使输出功率平稳、减小转矩振荡、减小机舱振荡，不但优化了输出功率，而且有效的降低的噪音，稳定发电机的输出功率，改善桨叶和整机的受力状况。
变桨距风力发电机比定桨距风力发电机具有更好的风能捕捉特性，现代的大型风力发电机大多采用变桨距控制。
本文针对国外某知名风电公司液压变桨距风力机，采用可编程控制器(PLC)作为风力发电机的变桨距控制器。
这种变桨控制器具有控制方式灵活，编程简单，抗干扰能力强等特点。
关键词：变速恒频，变桨控制，PLC，风力发电ABSTRACTTo start the computer, using advanced PLC S7-300 type nuclear controller hardware design for the heart, using the configuration software MCGS controller design, by improving the software and hardware to design a variable speed constant frequency wind power unit pitch control system. In the wind power system, variable pitch control technology related to wind turbines safe and reliable operation, affected the life of wind turbine by controlling the pitch angle so that the output power stable, reducing the torque oscillation, reduce cabin vibration, not only optimize the output power, and effectively reduce the noise, stable output power generators to improve the blade and the stress state of the whole machine. Pitch than the fixed pitch wind turbine wind turbines to capture wind energy with better features, most modern large-scale wind turbines with pitch control. In this paper, a well-known foreign companies wind power hydraulic variable pitch wind turbine, using programmable logic controller (PLC) as a wind turbine pitch controller. This pitch control mode controller with a flexible, programming is simple, and strong anti-interference characteristics.Key words:VSCF，Pitch control，PLC，Wind power目录1绪论 (1)1.1文献综述 (1)1.2风力发电机的历史与现状 (3)1.3选题背景及其意义 (5)2变桨控制系统工作原理 (7)2.1变桨控制 (7)2.2角距控制系统 (9)2.3变浆控制功能模块设计 (9)3 FC-2A风速传感器的介绍 (12)3.1 FC-2A风速传感器 (12)3.2 FC-2A风速传感器结构 (13)3.3现场安装调试及使用 (13)4 PLC控制系统的介绍 (15)4.1 PLC的概述 (15)4.2西门子S7-300的选择原因及主要模块介绍 (18)4.3模拟值的表示 (21)4.4 PLCS7-300的模块选择及其介绍 (22)5系统设计 (24)5.1 I/O对照表 (24)5.2系统流程图 (24)5.3硬件接线图 (24)5.4序实现说明 (24)5.5 PLC程序 (25)6.结论 (26)参考文献 (27)致谢 (28)1绪论基于PLC的变速恒频双馈风力发电机组变桨控制系统研究与实现，变速恒频双馈风力发电机组变桨控制系统是风力发电机组电控系统的重要组成部分，变桨控制可以使得风力发电机组在较大的风速范围内获得较高的风能利用系数。
变速恒频双馈风力发电机的功率控制
3. 2 神经网络控制器的设计 双馈风力发电机采用的神经网络控制器是具有
两个输入和两个输出的单层结构 ,其结构见图 4.
3 基于模糊神经网络的功率解耦控制
图 4 神经网络控制器结构图
本文基于模糊神经网络的双馈风力发电机实现 有功功率和无功功率解耦控制的基本思路是 :通过
82
湖 北 工 业 大 学 学 报
2011 年第 3 期
目前引用最广泛的 B T 算法对双馈发电机的有功和
无功电流分量实现线性逼近 , 而要找到神经网络单
元的最优权值 ,就需要训练有功误差量和无功误差
量的目标函数最小项 , 然后对神经网络的控制器输
入量与最有权值进行线性组合 , 最终得到转子电压
81
1) 定 、转子电压方程 : ums = - Rs i ms - DΨms + Ψtsω1 , uts = - Rs i ts - DΨts - Ψmsω1 , umr = R r i mr + DΨmr - Ψtrωs , utr = R r i tr + DΨtr + Ψ ω mr s .
2) 定 、转子磁链方程 : Ψms = L s i ms - L m i mr , Ψts = L s i ts - L m i tr , Ψmr = L r i mr - L m i ms , Ψtr = L r i tr - L m i ts .
3) 转矩方程 :
Tem
=
3 2
N pL m
its i mr -
ims i tr
.
以上各式中 , ums , uts , umr , utr 分别为定 、转子电压的
m 、t 轴分量 ; ims , its , imr , itr 分别为定 、转子电流的 m 、t
变速恒频双馈风力发电机的运行控制特性的仿真与实验研究的开题报告
变速恒频双馈风力发电机的运行控制特性的仿真与实验研究的开题报告一、研究背景及意义随着清洁能源的发展以及环保意识的提高，风力发电已经成为常见的一种发电方式。
而风力发电机则是风力发电中最重要的设备之一。
现有的风力发电机主要有齿轮传动式和直驱式两种，其中直驱式风力发电机因其转速较低，功率因数高等特点受到了广泛的关注和应用。
其中，变速恒频双馈风力发电机则是直驱式风力发电机的一种。
变速恒频双馈风力发电机是近年来风力发电机领域的一个热门研究方向。
这种风力发电机具有控制方便、效率高、转速范围大等优势，同时还能够有效地解决风能资源波动及电气网络质量等问题。
因此，对于该风力发电机的运行控制特性进行研究具有重要的理论和实际应用价值。
二、研究内容本研究主要对变速恒频双馈风力发电机的运行控制特性进行研究，包括以下内容：1. 建立变速恒频双馈风力发电机的模型，并进行仿真测试。
2. 分析变速恒频双馈风力发电机的控制特性，设计控制系统模型。
3. 对模型进行实验验证，验证模型控制效果并对实验结果进行分析。
三、研究方法本研究采用建立数学模型与控制系统模型相结合的方法，通过仿真测试和实验验证来分析变速恒频双馈风力发电机的运行控制特性。
具体来说，本研究将采用如下方法进行研究：1. 建立变速恒频双馈风力发电机的数学模型，包括机电特性、电气特性和控制特性等方面的建模。
2. 对模型进行仿真测试，通过Matlab等仿真软件，对模型进行测试和分析。
3. 根据仿真结果设计变速恒频双馈风力发电机的控制系统，包括矢量控制、MPPT控制、齿轮箱预测控制等方面的设计。
4. 运用Labview等实验平台对设计的控制系统进行实验验证并对实验结果进行分析。
四、预期目标及意义本研究旨在通过对变速恒频双馈风力发电机的运行控制特性进行深入研究，达到以下目标：1. 建立变速恒频双馈风力发电机的数学模型，揭示其机电特性、电气特性和控制特性等方面的规律。
2. 给出变速恒频双馈风力发电机的控制方案，包括矢量控制、MPPT控制、齿轮箱预测控制等方面的设计。
变速恒频双馈风力发电机组控制技术
定义与特点
变速恒频双馈风力发电机组是一 种通过调节发电机转速来实现恒 频输出的风力发电系统，具有风 能利用率高、运行范围广等优点
。
工作原理
风力机将风能转化为机械能，通 过变速装置驱动双馈发电机运行 ，发电机输出的电能经过电力电
子装置调节后并入电网。
技术优势
变速恒频双馈风力发电机组具有 较宽的运行范围，能够适应不同 风速条件下的高效发电，提高风
06
结论与展望
研究结论与创新点总结
结论一
控制策略优化提升效率。通过对变速恒频双馈风力发电机 组的控制策略进行优化，可以显著提高机组的运行效率， 并降低能耗。
结论二
多变量控制实现稳定运行。引入多变量控制技术，有效应 对风力发电过程中的不确定性，提高机组的稳定性。
创新点
自适应控制算法。研发自适应控制算法，使机组能够根据 不同环境条件自动调整运行参数，提升发电效率。
控制参数调整：根据最大功率点的位 置，动态调整发电机的转速、励磁电 流等参数，以实现最大功率捕获。
功率曲线拟合：根据历史数据拟合风 速-功率曲线，确定当前风速下的最 大功率点。
这些控制策略在变速恒频双馈风力发 电机组中具有重要作用，能够提高风 力发电效率、保障电力系统稳定运行 ，并降低对环境的影响。
前景分析
随着全球对可再生能源需求的增长，变速恒频双馈风力发电机组控制技术将迎来更广阔的 发展空间。同时，政策的支持和市场的驱动将为该技术的发展提供有力保障。
THANKS
感谢观看
变速恒频双馈风 力发电机组控制 技术
汇报人：
2023-11-22
目录
• 引言 • 双馈风力发电机组的数学模型与
控制策略 • 变速恒频双馈风力发电机组的控
变速恒频双馈风力发电系统控制技术的探讨
变速恒频双馈风力发电系统控制技术的探讨一、引言风力发电系统是一种可再生能源装置，其性质使其成为替代传统能源源的一个重要选择。
风力发电系统使用叶片接收风能，驱动发电机产生电力，为环境保护和可持续发展做出了积极贡献。
然而，由于风资源的不稳定性和不可预测性，风力发电系统的设计和控制面临着许多挑战。
本文将探讨变速恒频双馈风力发电系统控制技术的相关问题。
二、变速恒频双馈风力发电系统的基本原理变速恒频双馈风力发电系统是目前最常用的风力发电系统。
它由风能转换装置、变频控制装置和电网接口装置三部分组成。
其中，风能转换装置包括风轮、轴承、塔架、叶轮等部件，负责将风能转化为转动机械能；变频控制装置包括变频器、双馈异步发电机等部件，使发电机输出的电压和频率与电网匹配；电网接口装置包括变压器、保护装置、电缆等部分，将发电机输出的电能接入到电网中。
基本工作原理是：风轮和叶轮通过系泊装置固定在预定空中高度上，利用旋转的叶片捕捉风能，驱动发电机产生电能，经过变频器进行升压、逆变处理后接入电网。
同时，变频器可以根据风速的变化控制电机的转速，从而保持电机的输出功率不变。
由于双馈异步发电机有较好的抗干扰性能和相同功率下体积小、重量轻的特点，因此越来越多的风电塔采用双馈异步发电机。
三、变速恒频双馈风力发电系统控制技术的研究1. 变频控制技术变频控制技术是风力发电系统中最核心的技术之一，它直接决定了风力发电机的效率和质量。
变频控制技术是采用电流、电压和功率等参数作为控制对象，采用PWM模式以及单闭环、双闭环控制等方式进行控制。
通过对这些参数的调整，可以有效提高风力发电机的电功率输出、转速、功率因数等参数，使发电机具有更好的发电效率。
2. 变速控制技术变速控制技术是另一种常用的风力发电系统控制方法。
通过控制电机的旋转速度，可以实现不同风速下的最佳发电功率。
同时，变速控制技术还可以提高发电机的风能利用效率，增加电机的寿命，减少发电机的损耗和维护成本。
双馈风力发电机有功、无功的解耦控制研究
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ａｉｂｅｓ ｅｄ ｃ ｎｔｎ—ｒｑ ｅ ｃ （ Ｓ Ｆ） ＡＣ ｅ ｃｔｔ ｎ ｗｎ ｏ ｒｇ ｎ ｒｔ ｎ ｓａｏ ｅｄｏｉｎｅ ｏ ｔｏ ｙ ｒ ｓ ｖｒａ ｌ—ｐ ｅ ｏ ｓａ ｔ ｅ ｕ ｎ ｙ Ｖ Ｃ ｆ ｘ ｉ ｉ ｉｄ ｐ ｗｅ ｅ ｅａｉ ｔｔｒｆ ｌ—ｒ ｔｄｃ ｎｒｌ ａｏ ｏ ｉ ｅ
场在 空 间必 须 相 对 静 止 才 能 产 生 恒定 的 平均 转 矩 。即 ：
∞１ ２ ：∞ ＋∞ （） １
本文 采 用 了交 流 励 磁 变 速 恒 频 发 电 方 案 。 方 案 具 有 以下 优 该 点 ： １采 用 双 馈 型 异 步 发 电 机 ， 子 绕 组 直 接 并 网 ， 子 绕 组 通 过 （） 定 转 变频 器 和 电 网 相 连 。 变频 器 向转 子 提 供 三 相 滑 差 频 率 电流 进 行 励
电技术 中 的变 速恒 频 发 电方 式是 目前 风 力发 电 技术 的发展 方 向 。采 用 变速 恒频 发 电方 式 能根 据风 速 调节 风 力机 转 速，因此 能 在较 宽 的 风 速范 围 内实 现最 大 风能 捕获 ， 大提 高 风 能 的利 用率 。 大 图 Ｉ 变 速恒 频 运 行原 理
双 馈 风 力 发 电机 有 功 、 功 的解 耦 控 制研 究 六 无
Ｄｅ ｏ ｐｅ ｎｒ ｌ ｆ ｔ ｅ ａ ｄ Ｒ ａ ｔ ｅ Ｐ ｗｅ ｒ ｕ ｌ－ ｄＷ ｉｄ Ｇｅ ｅ ａｏ ｃ ｕ ｌｄＣｏ ｔｏ ｏ ｉ ｎ ｅ ｃｉ ｏ ｒ ｏ Ａｃ ｖ ｖ ｆ Ｄｏ ｂｙｆ ｎ ｎ ｒｔ ｒ ｅ
湖 南冶 金 职 业 技 术 学 院 电 气 工 程 系 （ 南 株洲 ４ ２ ０ ） 何 玲 李 毅 梅 湖 １０ ８ （ ｕ ａ ｔｌ ｒｉ ｌ ｒ ｅ ｉ ａ ｅｈｏ ｇ ｏ ｅｅ ｈｚｏ １０ ８ ｈｎ ） ｅＬｎ， ｉ ｉｅ Ｈ ｎ ｎＭｅ ｌ ｇｃ ｏ ｓｏ ｌ ｃｎｌ ｙＣ ｌｇ，Ｚ ｕｈ ｕ４ ０ ，Ｃ ｉ Ｈ ｉ Ｌ Ｙｍ ｉ ａｕ ａ Ｐ ｆ ｓ ｎ Ｔ ｏ ｌ ２ ａ ｇ 湖 南 大 学 电气 与 信 息 工程 学 院 （ 湖南 长 沙 ４０ ０ ） 何 玲 １０ ０ （ ｕ ａ ｎ ｅ ｉ ， Ｃ ａ ｇｈ １ ０ ０ Ｃ ｉａ Ｈ ｉｇ Ｈ ｎｎＵ ｉ ｒｔ ｖ ｓ ｙ ｈ ｎ ｓ ａ４ ０ ０ ， ｈｎ ） ｅＬ ｎ 长 沙 学 院 电 子 与通 讯 工 程 系 （ 湖南 长 沙 ４０ １ ） 张 志 刚 １０ ３ （ ｈ ｎ ｓａ Ｃ ｌｇ ， Ｃ ａ ｇ ｈ １ ０ ３ ｈｎ ） Ｚ ａ ｇＺ ｉ ｎ Ｃ ａ ｇ ｈ ｏｌ ｅ ｈ ｎ ｓａ４ ０ １ ，Ｃ ｉａ ｈ ｎ ｈｇ ｇ ｅ ａ 摘 要 ： 流励 磁发 电机 又 称 双 馈感 应发 电机 （ ＦＧ） 交 Ｄ Ｉ 。通过 调 节发 电机 转 子 绕 组 励 磁 电 流 的 频 率 、 值 和 相 位 即 可 实现 变速 恒 频 运 行 。 幅 通 过 对 交 流 励 磁 发 电 机 动 态数 学 模 型 的研 究 ， 出 了基 于 定 子 磁 场 定 向的 矢 量 控 制 策 略 。并 进 行 了有 功 和 无 功 功率 独立 调 节 的 提 仿 真 实 验 ， 真结 果 验 证 了控 制 策 略 的 正确 性 。 仿
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
、 、
以上 各 式 中 阮
q
“,
、
。*
、
“二
分别 为定 转
二
、
捕 获 的 3 种 实现方 式 包括 速 度给定 模式 功率给定
, 、
轴分 量 ;
d q
、 . 、
i‘
;
、
i,
、
i*
、
、
d q
、
‘
、
甲
、
*
,
、
模式 转 矩给 定模 式 在 本文 中 采 用 了 速 度 给定 模 式 和 功 率给 定模 式 不 论 是 哪 种模 式 它 们都 只 是
,
、
:
1 5 2 芝绷 0 l 邢
5。 -0
0 仪 峙H ;
.
互感
・
0 14 6
.
; H 转子电阻
,
0
.
; 阶 转 动惯量
0 18 9
.
吨 甘
,
。
0 . 为 了 模拟 变速 发 电过程 给 电 机施 加 1 N
m
拖
,
动转距 图 4 为速度控制模 式下 的仿 真
,
。
在仿真 时
,
速度 给定 值 固 定不 变 只 改变 无 功电 流给定值 无 功 电流 给定 值 分 别 为 加大
调 速 的应 用 中发 展起来 的 其 基本 思 路 是利 用 d
, , ,
一
q
旋
调 节励磁 电流 的幅值 频率 和 相 位 实 现定 子 侧输 出
转 坐标 变换 将定 子三 相 电 流分解 为励磁 电流分 量 和 转 矩 电流分量 在 调 速 的过 程 中保 持励 磁 电流分量 不 变 此时就可 以模 拟 直 流 电机 的 转 矩 控 制 规律 通 过
,
。
l !
田 0 R
补 偿得 到转 子
d
轴 的全 电压 给 定 嵘
。
与 门 枯血 二 U 伞,
.
.
佘 普
)
L 伞
。
.
)
一
(: (:
r
一
毕会
乙
.
・
:
一
普 普
,田
・
・ ‘
3 、
)田
・
‘
二
图1
i Fg 1
.
转子
d
轴 电流 闭环 控制
f o d
。
a石 n 减 r s o
转 矩方 程 为
:
,
h T
e e
l
溉
l p o
,
,
电量 的 控 制
目前
,
。
我 国 的变 速恒 频双 馈风 力 发 电机组 还 处
。
在 研发 阶段
其 中 双 馈 风 力 发 电机 的 并 网控 制技
、
,
控制转矩 电流分量来控制 电磁 砖矩 进行调 速
设
d q
一 ,
。
术 和 定 子 有功
五
”
无 功解藕 控 制技术 是 变 速恒 频 双 馈
。
轴 以 同步 速 度 旋 转 转 子 和 定 子 均按 电
,
图2
i . Fg 2
转子
l
】
q
轴电 流闭环 控制
a
s ”
o r c u n ℃n
独 立 地 控 制定 子 的 有 功 功 率 和 无 功 功率 两 者 可 以
,
实现解 祸 控制
。
在变 速恒 频 双 馈 风 力 发 电 机 系 统 中 进 行 有 功
,
f o q 石 减 溉 呷 定 子磁链 即 d 轴 的位 置 观测 是 矢量 控 制 中旋 转 变换 的关 键 在 静止 坐 标 系 下 忽 略 定 子 电阻 的定 子
一
旦 竺
d名
巨
(1 0 )
太
,
阳
能
,
学
、
报
,
刀卷
由静 止坐 标 系 电压 方 程 可 以 看 出 定 子 电 压综合 矢
量超 前定 子 磁 链矢 量
,
好
,
由观测 到 的定 子 三 相 电 压
“。
,
速 有功 无功解 藕控 制框 图 如 图 3 所 示 有功功 率 通 道包 括 速度给 定模式和功 率给 定模式 两 种 控制模 式 虚 线框 为有功 给定模 式 部分 正 如 前 文 所 述 这 两 种控 制模式从 本质 上 是 相 同 的 只 是 为 了 配 合 风
。
其 中 交 流励 磁 双馈
。
,
电机发 电是 一 种 比较优化 的控制方案
、 ,
它 是通 过 在
,
高阶系统 为 了 达 到有 功 功率 无 功功 率解 祸控制 的 目的 采用 了 矢量 控 制 矢 量控制 技术 是 在 电机 交 流
, ,
,
、
双 馈发 电机 的转 子侧 施 加 三 相 交 流 电 源 进 行 励 磁
肠
,
e
e
c 以山司
t
,
功率 和无 功功 率解藕控制 一 方 面可 以 控制 整个 系统
发 电的功 率 因 数 另 一 方 面可 以 控 制 风 轮 机 最 大 限
,
电压 方 程 为
:
‘ .
度 的捕 捉 风 能
。
。
风 轮机 叶 片能 够最 大 限 度 的吸 收 风
,
!鞠 o u l
d少
一
-
。
d
t
能 的条件 是风 轮 的转 速能 够按 照 最 佳 叶尖 速 比 曲线 3 4 运行 文 献 【 ] 【 ] 给 出 了 实 现 风轮 机 的最 大 风 能
嵘
“
二
PW M
・
徽分
码盘
3左
・
徽分
变换 接电网
图3
风 力 双 馈发 电机有功 无 功解 报控制框 图
击甲. m 菌
、
珑
2
・
3
口
n 犯 山”川 加 的曲d 吃
e 刚v
山日
e 俄‘ 石v
,
, 洲阳 r 试 D 目G
解 藕 控 制 方 案 仿 真分 析
利用
M a tl b a
定值 的过 程 中 有功 电流 响 应跟 随 有 功 电流 指 令 相 应发 生变 化 而 在有 功 电流指令 发生 变 化 的过 程 中
,
,
d
一
L
。
.
1,
7 ( )
果双 馈变 速恒 频 发 电 系统 仍 以 转 子磁 链 或气 隙磁链
; 设
则
乙d r
。
=
;
r
击 ‘
(:
r
一
定 向 定 子有功功 率和 无功 功率 的计算 较 复杂 的影 响 了控制 系统 的实时处理 为此将 定子 磁 链定 向在 d 轴
,
,
佘 普
一
)
8 ( )
.
考虑 到双馈 电机定 子侧 始终 运 行 在工 频 印孤 左 右 定 子 电 阻 压 降远 比 电 机反 电势小 通 常可 以 忽略
中 圈 分类 号 : 竹沼3 文献 标识 码 :
A
。
无功功 率解辆控制 实验 系统 仿真和 实验 结果 表明 该控 制策略 能够有 效 地 实现 双 馈发 电 机 功 率 的解 祸 控制 为兆
0
引
言
, , 、
1
基 于 定 子 磁 场 定 向 的 双 馈 发 电机 矢
由于 双 馈 发电机 的电路 存在磁 路上 的藕合 双 馈
7 第2 卷
第2 期
月
2以万 年 2
太
阳
能
O S
学
报
Vd
.
7 2
.
,
o N
么】 万
.
2
人CT A D 顺皿 G 日L E
U 山旧 S E月C A
万 比
,
场 文 章编号 : 优巧今佣肠 口 洲 )倪刁 1 7 今肠
变 速 恒 频 双 馈 风 力 发 电机 有 功 无 功解 祸 控 制 研 究 与 实 现
。
、
。
,
,
;
L
.
、
L
、
、
作 为有 功功 率控 制 通 道 的外 环 给定 值 而 它 们 的控
制内环 均 为 转 矩 电 流 闭 环
下
:
。
,
;
R
、
;
无 功 电 流 内环 构 造 如
. L 一 疏
一
。1
、
。
u ,
二
R i*
了
+
(L
・
r
-
丛丛 ‘
L
.
产
、
基准 将 转子 磁链 方 向定 为 同步 坐 标 系 d 轴 但 是 如
。 ,
一
A 4
,
一
SA
,
,
一
12 A
,
一
16 A
逐渐
4 2 2 2.
.
2 6 2 8
.
.
3 0
.
32
.
34 3 6
. .
3 8 4. 0
.
从仿 真结 果 可 以 看 出 无 功 电流 响 应 很 好 的
, ,
时 间八
跟随 了 给 定值 与 给定值 一 起 呈 阶跃变化 而 此时有
功 电流 响应 并 不 发 生 变 化 并 且 在无 功 电 流 发 生 变 化 时 电机 的 速 度也 不 发 生 变 化