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变速恒频风力发电系统最大风能追踪控制发布时间：2021-01-27T02:31:36.116Z 来源：《中国电业》（发电）》2020年第24期作者：王斌[导读] 文以变速恒频风力风电机组为例，对其最大风能追踪的总控制与矢量控制过程进行了分析。
甘肃龙源风力发电有限公司兰州 737000摘要：随着科技进步，社会不断发展，同时伴随着环境污染的严重，不可再生能源的减少，政府开始实行并坚持可持续发展战略，有效利用清洁能源，重点发展对可持续能源的利用，例如风能，水能，太阳能等。
伴随着风力发电的盛行，全面提升风力发电机组的运行可靠性和稳定性成为风力发电技术研究的热点问题，最大风能追踪控制成为研究的重点。
文以变速恒频风力风电机组为例，对其最大风能追踪的总控制与矢量控制过程进行了分析。
关键词：变速恒频；风力发电系统；最大风能追踪控制；可再生能源一、变速恒频风电机组1.1变速恒频风电机组风能已成为电力系统增长最快的绿色能源和全球发展最快的可再生能源。
变速恒频风电作为20世纪逐渐发展起来的全新的发电形式，其最大风能追踪控制成为了现在众多学者研究探讨的重要对象。
同时，在现代，变速恒频风电机组已经成为了主流的风力发电机组。
当风速处于额定风速以下时，对于变速恒频风电机组而言，尽可能的提高能量转换效率是主要的目标，这主要通过发电机转矩的控制，使机组变速运行来实现。
变速恒频风电系统的矢量控制图如图一所示。
目前，变速恒频风电机组作为主流的风力发电机组，风电机组有不同于通常机械系统的特性：风电机组的动力源是不可测的自然风能，其发电系统最大风能追踪控制成为了核心问题，同时也是最难解决的问题，是众多学者讨论研究的热点，也是本文要阐述的核心问题。
图1 变速恒频风电系统的矢量控制图1.1.1简介交流励磁变速恒频发电在风力﹑水力等可再生能源的开发利用中发挥作用巨大，得到了极大的重用，尤其在风力发电中得到了广泛的应用。
与恒速恒频发电技术相比，变速恒频风力发电技术具有显著的优越性，首先极大的提高了风能转换效率，显著降低了由风施加到风力机上的机械应力，减少了能源的损耗；其次通过对发电机输出的有功功率得控制来合理调整电磁转矩与转速，使电机转速改变，从而在风速变动的情况下确保最佳叶尖速比的恒定，实现了变速下的恒频运行，通过矢量变换控制还能实现输出有功和无功功率的解耦控制，提高电力系统调节的灵活性和动﹑静态稳定性。
变速恒频风力发电系统最大风能追踪控制摘要：风力发电是一种可再生能源，因此，对它的开发和利用显得尤为重要。
由于其实用、高效的特点，变速恒频风电技术在许多方面都具有很大的应用前景，并且伴随着风电技术的持续发展，它已经成为了国内外众多专家学者关注的焦点。
安全、低成本、高效的风电技术是风电技术发展的重点，而对其短时有效风速进行精确预测是实现风电系统平稳运行的关键与基础。
风电机组在运转过程中，其风场呈现出一种三维时变特性，由于各测点在风轮表面上得到的风速各不相同，因此，利用风速仪对其进行短时的风速预报并不可行。
为改善风电机组的调速性能，需对风电机组的短时风速预报进行深入的分析与研究。
关键词：变速恒频；风力发电系统；最大风能追踪控制1变速恒频风力发电概述本文介绍了一种新型的变频调速发电机的结构，并对其性能进行了分析。
双馈发电机的定子线圈与电网相连，转子线圈为三相交流变频驱动，一般采用交流-交流变换或交流-直-交变换来驱动。
双馈发电机可以在各种工况下工作，并且可以根据风速的改变来调节其旋转速度，从而保证风机始终处于最优的工作状态，提高了风力资源的利用效率。
当电机负荷或速度改变时，调整馈入转子绕组电流，就可以使定子的输出电压和频率不变，也可以调整发电机的功率因子。
2变速恒频风力发电技术重要性及其优势2.1变速恒频风力发电技术的重要性风力发电机是一种以风力为动力的风力发电机。
在整个风力发电过程中，发电系统占有相当的比重。
通常情况下，当风力发电系统的单位装机容量不断增加时，就可以从一个侧面说明风力发电机的结构存在一定的问题。
为此，需要对风力发电系统进行结构优化设计。
本项目研究成果将为风电机组的安全稳定运行提供理论依据，并为实现风电机组的高效稳定运行提供理论依据。
2.2变速恒频风力发电技术优势风力发电技术在风力发电中的应用具有明显的优势。
在风力发电的过程中，使用变速恒频的风力发电技术，能够从最大功率的角度来确保发电系统的平稳运转，不仅能够在某种程度上增加风电系统的发电量，还能够提升风电系统的运行效率。
变速恒频风力发电系统最大风能追踪控制摘要：风力发电系统的形成是我国近年来注重电力体制改革背景下，强调可持续发展战略下所兴起的清洁能源发电模式。
风能是一种随机性强、爆发性高、不稳定的能源，因此在并网过程中风力发电输出功率易存在波动的现象，造成电网功率与负荷不匹配，引发停电事故。
此外，由于新型电力系统中具有大量的电力电子器件，因此对于电网的频率振荡较为敏感，这就对风力发电机的输出频率提出了更高的要求。
本文主要对变速恒频风力发电系统最大风能追踪控制进行论述，详情如下。
关键词：变速恒频；风力发电；风能追踪引言随着传统化石能源如石油、天然气等的逐步枯竭，风能、太阳能、核能等清洁能源已逐步发展为当今世界不可或缺的新能源，风能更是成为位居前列的开发能源。
目前，我国已在甘肃、新疆、内蒙古以及舟山群岛等区域成功建设大型风电场，助力我国西电东送国家战略和长三角地区经济增长。
但大量的风力发电也给大电网的安全运行带来了挑战。
风力发电具有间歇性、不确定性等特征，当风电并网后若无有效的控制措施干预，将干扰火电、水电等构成的传统大电网的稳定性。
1风力发电系统原理风力发电系统由风力机、发电机、传动链、控制装置等构成，其作用是将清洁的风能转换为电能，再通过风电并网将电能传输至千家万户。
风力发电的控制装置用于应对风能的极度不确定性，是将不可控能量向可控能量传递的关键设备。
风力机是我们对风力发电系统认知的宏观产物，通常由三片桨叶组成的风轮、塔架等构成。
根据安装地点的不同，分为水平面安装的风力机和垂直面安装的风力机两种；按照控制策略不同，还可以将风力机分为定距失速、变距失速和主动失速三种类型。
发电机是连接风力机产生的机械能和电能的桥梁，风电并网有极其严苛的条件，不仅要保证并网点电压幅值相同，还需要做到并网频率相同。
风力发电机有恒速运行和变速运行两种结构，而变速运行需要与变流器组合使用才能实现。
变流器物理结构由二极管、IGBT等功率电子器件组成，通过采用先进的高性能控制算法，可以实现任何频率和幅值的风力发电与大电网相连。
课程设计说明书风力发电机组控制系统设计-最大功率点跟踪控制专业新能源科学与工程学生姓名喻绸绢班级能源121学号1210604122指导教师薛迎成完成日期2015年12月14日目录1。
控制功能设计要求 01。
1任务 02.设计 (2)2.1 介绍对象（风力发电系统的最大功率点跟踪控制技术研究）22.2控制系统方案 (2)2。
2.1风力机最大功率点跟踪原理 (2)2。
2.2风力机发电系统 (5)2.2.3风速变化时的系统跟踪过程 (10)3。
硬件设计 (12)4.软件设计 (15)5。
仿真或调试 (16)参考文献 (18)1。
控制功能设计要求1。
1任务能源与环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题而传统能源已被过度消耗，因此，可再生能源的开发利用越来越受到重视和关注,其中风能具有分布广、储量大、利用方便、无污染等优点是最具大规模开发利用前景的新能源之一.目前，变速恒频风力发电系统已经广泛用于实际风机中,在低于额定风速的情况下根据风速变化的情况调节风机转速，使其运行于最优功率点，从而捕获最大风能;在高于额定风速时,通过对桨距角的调节，使风机以额定功率输出。
常用最大功率捕获方法主要有功率反馈法、模糊控制法、混合控制法等。
为了充分利用风能，提高风电机组的发电总量，本文分析风机特性及最大功率点跟踪（maximum pow er point tracking MPPT）工作原理.众多的MPPT实现方法各有千秋，对于不同的应用场所各有所长，对于多种方案，需要进行大量细致的实验工作和数据分析.风能是一种具有随机性、不稳定性特征的能源，风能的获取不仅与风力发电机的机械特性有关,还与其采用的控制方法有关。
在某一风机转速情况下，风速越大时风力机的输出功率越大,而对某一风速而言，总有一最大功率点存在.只有当风力发电机工作在最佳叶尖速比时，才能输出最大功率.好的控制方法可使风轮的转速迅速跟踪风速变化，使风力发电机始终保持在最佳叶尖速比上运行，从而最大限度地获得风能.要保证最大限度地将捕获到的风能转化为电能，目前一般采用最大功率点追踪控制（MPPT）控制策略.最大功率点跟踪（MPPT)是在可变风速条件下提高风力机能量转换效率的有效方法. 变速风电系统目前一般采用最大功率点追踪（Maximum Power Point Tracking，MPPT）的控制策略.2。
收稿日期:2004212212作者简介:邓 禹(1979-),男,四川自贡人,华中科技大学硕士在读,主要从事电力电子技术及相关研究。
文章编号:100923664(2005)0320021204电源技术应用变速恒频双馈风力发电系统最优风能捕获控制邓 禹,邹旭东,康 勇,陈 坚(华中科技大学电气与电子工程学院,湖北武汉430074)摘要:从分析风力机运行特性出发,研究实现最优风能捕获的系统控制方法。
并采用定子磁场定向的矢量控制技术,对双馈发电机转子进行交流励磁,实现发电机有功、无功及转速的独立控制,从而获得最大风能捕获的高效发电运行。
仿真结果验证了文中所提出控制策略的正确性和有效性。
关键词:变速恒频;风力机;最大风能捕获;双馈发电机;矢量控制中图分类号:TN 86 TN 712文献标识码:AOptimal Wind Energy C apturing Control for V ariable 2SpeedConstant 2Frequency Doubly 2Fed Wind Pow er G eneration SystemDEN G Yu ,ZOU Xu 2dong ,KAN G Y ong ,CH EN Jian(Depart ment of Elect rical &Elect ronic Engineering ,Huazhong Universityof Science and Technology ,Wuhan 430074,China )Abstract :Based on analysis of wind power generator operation characteristics ,system cont rol met hod of capt uring optimal wind energy is investigated.Stator flux oriented vector cont rol tech 2nology is used to execute AC excitation for doubly fed generator rotor ,t hen independent cont rol of active ,reactive power and rotate speed of generator is realized ,elect ricity generation by capt u 2ring maximal wind energy wit h high efficiency is also obtained.Simulation result s are given to il 2lust rate t he correct ness and feasibility of t his p roposed system cont rol st rategy.K ey w ords :variable 2speed constant 2f requency ;wind power generator ;maximal wind energy capt u 2ring ;doubly fed generator ;vector cont rol0 引 言能源、环境是当今人类生存和发展所需要解决的紧迫问题。
变速恒频风电系统最大风能追踪控制研究的开题报告一、选题背景与意义随着全球气候变化问题的日益加剧，清洁能源的发展日益受到重视。
风力发电自然、无污染、可再生、能效高等特点使其成为清洁能源中的重要组成部分。
为了提高风力发电的效率和可靠性，目前比较普遍的做法是采用变速恒频控制系统。
变速恒频控制系统通过叶片转速的调整控制风机输出电能的电压及频率，使其与电网电压及频率相同，进而实现输电。
这种控制方式效率高、成本低、可靠性强，但存在最大输出功率点的问题。
当风速对变幅过大或是塔顶风速变化频繁时，风力发电机的输出功率变化较快，影响电网的运行稳定性。
因此，需要设计一套能够自适应地追踪最大风能点的控制方法，来提高风力发电系统的效率和控制精度。
二、研究内容本文主要研究变速恒频控制系统中最大风能追踪控制方法。
通过对风速、叶片转速、蓄电池电压、电网电压等元素的控制和优化，提高风力发电系统的效率和可靠性。
具体研究内容包括：1. 通过分析不同环境下最大输出功率点的变化，建立精确的风能曲线模型，以便实现自适应最大风能追踪控制。
2. 提出一种新的控制策略，通过对系统中的各个元素的控制和优化，使变速恒频控制系统在不同的风速、气温和海拔高度等环境条件下都能稳定运行，并且在最大功率点能够输出最大电功率。
3. 在SIMULINK软件的支持下，建立变速恒频控制仿真模型，通过对不同工况的仿真实验，验证所提出的最大风能追踪控制方法的可行性和有效性。
三、论文结构安排第一章绪论1.1 研究背景与意义1.2 国内外研究现状1.3 研究内容和目标1.4 论文结构第二章变速恒频风电控制系统基本原理2.1 变速恒频控制系统的结构2.2 风机调速控制2.3 变流器控制第三章最大风能追踪控制方法研究3.1 最大风能点的确定3.2 控制方法原理3.3 方案设计第四章变速恒频风电仿真模型建立4.1 风电仿真平台的选择4.2 变速恒频风电仿真模型构建4.3 仿真实验设计及结果分析第五章实验结果分析5.1 实验结果分析5.2 结果讨论第六章结论与展望6.1 结论6.2 研究进展6.3 展望四、预期效果通过本研究，设计出一套能够自适应地追踪最大风能点的变速恒频控制方法。
