离网型风力发电机系统的MPPT控制策略研究

电气类（含自动化）毕设选题在此提供一些本科毕设题目，可供老师出题，或者学生自选题。

1、各类电机调速2、各类整流逆变3、单片机应用4、电压源型逆变器的设计与仿真分析5、基于Z源逆变器的可再生能源系统6、无源电力滤波器的仿真分析与设计7、平稳电力谐波系统分析方法研究8、煤矿地面储装运监控系统设计---上位机监控软件 9、电力电缆故障测距研究及装置实现 10、通风机故障诊断系统设计11、基于VB试题库系统的设计与实现12、基于ARM的煤矿井下电力线载波通讯系统设计 13、电动汽车最优充放电策略研究14、基于电压瞬时值矩阵变换器调制策略的仿真研究 15、煤矿主通风机检测与控制（硬件部分） 16、6-10KV电网无功自动补偿装置 17、煤矿主井提升机装卸载PLC控制系统 18、电压暂降源的检测研究19、三相四线制电网电力有源滤波器APF仿真研究 20、基于神经网络的设备状态评估技术的研究21、电力设备在线监测技术的研究 22、基于暂态分量分析的接地选线设计 23、全光纤式电流互感器研究24、居民小区电网电能质量综合保障技术研究 25、煤矿井下低压组合开关漏电保护的设计 26、变压器故障诊断27、超级电容器储能控制系统的研究28、微电网中的分布式电源及变流器控制研究 29、电力系统电压无功综合自动系统的分析与设计 30、基于IEC61850标准的数字化变电站 31、静止无功补偿器的控制系统设计 32、无刷直流电机调速系统的研究 33、高压电动机综合保护装置的设计34、直流无刷电机电磁设计及其有限元分析 35、DSTATCOM滑模变结构控制系统设计36、随调式消弧线圈接地电网接地选线方法研究 37、基于轨迹球的步进电机控制系统（软件）设计 38、笼型异步电机故障诊断专家系统开发 39、光伏发电能源管理系统研究 40、宽输入电压开关电源的设计41、基于PSoC的无刷直流电机控制器设计42、基于STATCOM的低压无功动态补偿 43、煤矿电网安全稳定运行分析研究44、变速恒频风力发电系统研究45、基于DSP的煤矿井下低压电网监控系统设计 46、电动机故障诊断技术的研究47、基于MATLAB的电机仿真实验研究 48、光伏并网发电系统孤岛检测技术仿真研究 49、预调式消弧线圈接地电网接地选线方法研究 50、基于InTouch的主通风机监控系统 51、半桥LLC谐振变换器研究 52、煤矿电网电能质量测试 53、电缆接头无线测温装置设计54、永磁同步电机矢量控制策略仿真研究 55、改进PR控制器在四桥臂有源滤波装置 56、基于单片机的STATCOM脉冲信号 57、低压有源电力滤波器的设计 58、电气绝缘局部放电测试系统的研究 59、基于单片机的步进电动机控制器的设计 60、双向DC-DC变换器的设计61、基于μPD78F1213单片机的恒温水箱 62、三相四线制有源电力滤波器63、改进的无差拍控制在并联有源滤波器64、煤矿6kV电网接地选线装置设计65、基于70D电动钻机的TSC+TCR的无功补偿 66、煤矿电网防雷技术仿真研究67、基于激光测距仪的机器人设计与自定位算法研究 68、兆瓦级中压风电变流器的拓扑研究及仿真 69、单片机控制的数字直流电机调速系统70、永磁直驱式风力发电系统变流器控制仿真研究 71、基于PLC的矿井通风机监控系统设计 72、光伏发电系统研究73、三相电压型SVPWM整流器研究 74、光伏并网逆变器控制仿真研究 75、永磁同步电动机控制仿真研究76、基于DSP+FPGA的三电平脉冲形成电路设计 77、S7-200PLC用于高层住宅电梯的控制系统设计 78、PWM可控整流控制系统研究 79、架空线绝缘子在线监测系统） 80、基于光导纤维81、开关磁阻电机系统仿真研究82、并联型有源电力滤波器（APF）的研究 83、全数字化UPS设计与实现84、功率理论研究及其在有源电力滤波器中的应用85、多通道数据采集装置设计86、离网型风力发电系统的MPPT控制策略研究 87、双馈电机矢量控制系统研究88、基于单片机的煤炭工业分析仪设计 89、电网不平衡有源治理技术的仿真的研究 90、独立光伏系统中蓄电池管理的研究 91、光伏系统中的最大功率点跟踪92、并网型无刷双馈风力发电机的建模及仿真研究 93、基于SIM900的短信猫设计94、异步电机转子断条故障诊断的FPGA实现 95、基于触摸屏的行车自动控制系统 96、蓄电池能量管理系统研究97、开关磁阻电机DSP控制系统软件研究 98、基于混沌遗传算法的开滦东部电网无功优化 99、基于GPRS的远程电表抄控终端设计100、矿用通风机变频调速系统设计 101、电励磁同步电机矢量控制系统研究 102、开关磁阻电机无速度传感器控制系统研究 103、矿井空压机变频调速系统的设计 104、可控整流电源设计105、基于单片机的数字电能表设计。

风力发电技术与功率控制策略研究发布时间：2022-09-13T02:16:28.394Z 来源：《当代电力文化》2022年第9期作者：郭继鹏[导读] 风力发电作为一种新型的发电方式，不仅清洁而且成本低廉，在全球气候变暖的环境下，风能作为清洁能源受到广泛重视。

郭继鹏辽宁龙源新能源发展有限公司辽宁省沈阳市 110400摘要：风力发电作为一种新型的发电方式，不仅清洁而且成本低廉，在全球气候变暖的环境下，风能作为清洁能源受到广泛重视。

在风力发电推广的过程中，想要不短的增加风力发电的规模，就需要不短的对风力发电技术进行不断的改进和完善，以此来提高风力发电的效率。

在对风力发电机的功率进行控制的过程中，相应的技术人员需要对风力发电机实际的工作环境进行考察，对风力发电机组的内部结构进行不断的优化和改进，从而有效的提高风力发电设备的稳定性和高效性。

关键词：风力发电；功率控制；策略风力发电已经正式成为许多国家争相发展提高的新兴能源利用技术。

伴随着化石能源的锐减、日益接近枯竭，风能以起清洁、资源丰富、可在生等诸多优势迅速得到了世界各国的重视。

风力发电最早是在上个世纪开始被人研究的，随着人们的不断探索和研究，通过对航空领域飞机旋翼技术的研究，研究出了一种小型的风力发电设备，此设备一研究出来就在一些风力较强的海岛得到了广泛的使用。

随着后来人们不断对此项技术进行完善，风力发电技术也得到了更大范围的推广和使用。

一、风力发电技术的基本原理风力发电的基本原理是把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，即利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。

风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。

这种风力发电机组，大体上可分风轮、发电机和塔架三部分。

风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件，它由两只或两只以上的螺旋桨形的桨叶组成。

当风吹向桨叶时，桨叶上产生气动力驱动风轮转动。

为保持风轮始终对准风向以获得最大的功率，还需在风轮的后面装一个类似风向标的尾舵。

风力发电系统控制策略研究随着全球能源需求不断增长，石油等化石燃料资源的枯竭也逐渐显现。

对于可再生能源的需求越来越高，其中风力发电逐渐受到了人们的关注和青睐。

然而，由于其天气条件的变化和风轮转动速度的不稳定，风力发电也存在一些问题，如何进行控制和优化风力发电已经成为目前亟需解决的问题。

风力发电可以提供清洁、可再生的电能，使其成为我们生活中的重要组成部分。

随着技术的不断进步，风力发电的效率和性能也在不断提高。

然而，风力发电系统控制策略问题是目前需要优先解决的。

风力发电系统包含风能转换系统、变压器和输电系统等组成，其控制策略主要有以下几种：1.最大功率点跟踪控制策略（MPPT）最大功率点跟踪控制策略是指在风力发电机组输出功率最大的工作状态，即最大功率点附近调整风力机转速和桨角，保持风轮叶片始终处于最佳状态，实现发电系统效率最大化。

MPPT控制策略的目标是稳定风机输出功率，提高风机的发电效率，减少功率损耗。

最大功率点跟踪控制策略已经被广泛应用到风力发电系统中,对于提高整个系统的效率起到了积极的作用。

2.暂态功率控制策略（TPC）暂态功率控制策略是指在风能转换系统出现变化时，如风速发生变化、传动机构出现故障等情况，通过调整风机转矩或桨角，使得风机输出功率保持在稳定值附近，控制能够更好地适应不同的外部环境变化。

3.场励控制策略（FEC）场励控制策略是指通过调节风机的发电机转速，间接改变风机输出功率的控制策略，对于控制系统的稳定性和抗干扰性有很好的保障作用，在风速较低的情况下能够提高风机输出功率。

除了上述的控制策略之外，还有其他一些控制策略，如基于模型预测控制的策略、建立时域模型等。

这些策略都有其独特的优势和适用场景，在实际应用中需要根据具体的市场和技术需求进行选择和调整。

然而，风力发电系统也存在着一些问题，如怎样利用多个风力发电机组的协同发电，以及如何提高系统效率，让风力发电在成本和经济效益上更具竞争力。

对于这些问题的解决，需要在控制策略的基础上进行进一步研究和优化。

风力发电群体智能优化与控制策略研究随着世界各国对可再生能源的需求日益增长，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，得到了越来越多的关注和应用。

然而，由于风力发电的不确定性和间歇性特点，风力发电群体的智能优化与控制策略研究变得尤为重要。

本文将研究如何通过智能优化和控制策略提高风力发电群体的效率和可靠性。

首先，针对风力发电群体的智能优化，我们可以使用算法和模型来优化风力发电机组的性能，并提高整个群体的发电效率。

一种常用的方法是使用遗传算法来优化风力发电机组的布置和参数设置。

通过遗传算法，我们可以寻找风速和风向变化下的最佳布置方式，从而最大化发电的功率输出。

此外，我们还可以利用神经网络模型来对风力发电机组的输出功率进行预测，从而更好地控制群体运行的稳定性。

其次，针对风力发电群体的控制策略，我们可以通过协同控制和协同优化来提高整个群体的功率输出。

在风力发电群体中，各个发电机组之间的相互作用会影响整个群体的性能，因此需要一种协同控制策略来实现各个发电机组之间的协调运行。

一种常见的策略是利用群体智能算法，如蚁群优化算法或粒子群算法，来实现发电机组之间的协同调度。

通过这种协同控制策略，不仅可以提高整个群体的发电效率，还可以减少发电机组之间的冲突，延长设备的使用寿命。

另外，风力发电群体的智能优化与控制策略研究中还需要考虑到电网的需求和稳定性。

由于风力发电的不确定性，群体智能优化与控制策略应该能够实时地对电网负荷进行调节。

一种常见的方法是利用光伏发电或储能系统作为辅助能源来平衡风力发电的波动性。

此外，我们还可以应用智能优化算法来预测电网负荷的变化，并相应地调整风力发电机组的输出功率。

这样，不仅可以满足电网的需求，还可以减少对传统能源的依赖，促进可持续能源的发展。

最后，风力发电群体的智能优化与控制策略研究还需要考虑到经济性和可靠性的因素。

在电力市场的竞争中，如何降低风力发电的成本和提高其可靠性是关键问题。

通过智能化的优化和控制策略，我们可以降低风力发电机组的维护成本和损坏风险，提高风力发电群体的可靠性和经济性。

应用于离网型风力发电系统的无源MPPT方法白崟儒;寇宝泉;陈清泉【摘要】针对离网型风力发电系统所使用的传统最大功率点跟踪(MPPT)方法可靠性相对较低,提出无源MPPT方法.采用此方法的新型发电机系统由1台双绕组永磁发电机、2个不可控整流器、1台蓄电池和负载构成.通过特殊设计系统结构,新型发电机系统的输入功率特性曲线与风力机的最大功率曲线相吻合,从而保证系统能够在不使用任何电控装置的情况下自动地实现MPPT,因此新型发电机系统具有较高的可靠性.通过分析无源MPPT的跟踪过程,阐明无源MPPT方法的原理.研究并建立新型发电机系统的数学模型.研究结果表明:当风速变化时,采用无源MPPT方法的新型发电机系统能够准确地实现MPPT,并且其动态性能优于使用爬山法传统系统的动态性能.%Conventional maximum power point tracking (MPPT) methods used for stand-alone wind power generation systems (SWPGS) have low reliability, and thus a passive solution for MPPT was presented. Using a special structural design, it is possible to create a new generator system where the input power vs. rotor speed curve naturally fits to the wind turbine maximum power point (MPP) curve. This characteristic allows the proposed system to automatically realize MPPT without the use of any algorithm or electrical control device, thereby resulting in high reliability. The principle of the passive MPPT method was analyzed, and the mathematical model of the proposed system was established. The results show that the proposed system adopting the passive MPPT method can realize the passive MPPT, and its dynamic performance of MPPT is better than that of the conventional system using hill-climbing searching method.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(048)002【总页数】11页(P370-380)【关键词】最大功率点跟踪(MPPT);无源;永磁同步发电机;离网;风力发电【作者】白崟儒;寇宝泉;陈清泉【作者单位】哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,黑龙江哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,黑龙江哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,黑龙江哈尔滨,150001【正文语种】中文【中图分类】TM351离网型风力发电系统(SWPGS)具有成本低、应用灵活、维护简便等优点，近年来被越来越多地应用于牧区、林区、通讯基站、气象站、海岛及边防哨所等场所[1−6]。

风力发电系统的MPPT方法研究摘要：文章介绍了几种MPPT方法，说明其方法的优点和缺点。

通过优化MPPT控制的算法，可以提高风力发电的效率。

关键词：风力发电；最大功率点跟踪；爬山法；反馈控制对最大功率点跟踪控制的研究是风电系统研究的热点之一。

文章介绍了常用的MPPT算法，对于研究新型的MPPT算法有参考价值。

1 风力机特性研究风力机把风能转化为机械能的模型非常困难，因而用一种简单的模型进行描述。

由贝兹定理可知，风机吸收的功率为：Pm=1/2ρA V3Cp(λ,θ)。

其中，ρ为空气密度，A为风轮叶片面积，V为风速，CP(λ,θ)为风轮利用系数，与叶尖速比λ和浆距角ρ有关，λ=ωR/V。

其中，ω为风轮机械角速度，R为风轮半径。

在正常运行时，浆距角θ不变，功率输出与叶尖速比λ有关。

叶尖速比λ保持在最佳叶尖速比处，就能使输出功率Pm保持在最大功率点。

2最大功率点跟踪方法常用的MPPT算法大致归为两类：反馈控制和扰动控制。

反馈控制中有最佳叶尖速比、功率反馈法等，扰动控制法又称爬山法。

2.1最佳叶尖速比法最佳叶尖速比法是在风速变化时，保持叶尖速比λ在最佳λopt处。

这样在变风速时，都能保持风能最佳利用率。

这种方法直接、明确，但是需要测量风速和风机转速。

由于风速的不确定性，风速测量不精确，这种算法会导致系统可靠性低，且需要风力机的特性，导致成本增加，很少在实际中应用。

2.2功率反馈法功率反馈法测量出风机转速，然后根据最大功率曲线得出对应的功率值，作为机侧双闭环控制的给定值，与实际功率值进行比较。

通过双闭环控制，使发电机输出功率跟随最大功率的给定值。

这种方法不需要测量风速，因为不存在测量风速所带来的问题。

最大功率曲线需要通过模拟仿真得到，实现起来相对麻烦。

不过，可由先进的设备测量得到。

在一些大型风电场中也有应用。

2.3爬山法由转速功率曲线可知，控制转速扰动，可调节输出功率接近最大功率。

当前风机功率与前周期风机功率进行比较，如果功率下降，转速扰动反向，否则保持符号不变。

收稿日期:2005-10-08作者简介:叶满园(1978-),男,安徽人,硕士,讲师,研究方向是:电力电子技术及应用.文章编号:1005-0523(2006)04-0040-04双馈风力发电系统MPPT 控制技术的研究叶满园(华东交通大学电气与电子工程学院,江西南昌330013)摘要:介绍了变速恒频风力发电的基本原理,并采用定子磁链定向的矢量控制方法得到了双馈发电机的矢量控制系统模型.本文利用Matlab 软件建立了该系统的仿真模型,仿真结果验证了这种矢量控制策略既能保证定子输出频率的恒定,又能达到有功功率和无功功率的独立解耦控制,同时还能较好地跟踪风力机的最大功率输出.关　键　词:变速恒频;交流励磁双馈发电机;矢量控制中图分类号:T M73 文献标识码:A1　引言长期以来风力发电主要采用恒速恒频的定桨距风力机,这种运行方式只能在某一风速时捕获最大风能,因此风能利用效率很低.而随着风力发电和电力电子技术的飞速发展,变速恒频风力发电技术已经逐步取代了恒速恒频技术.实现变速恒频发电的方法很多[1,2,4],其中交流励磁双馈发电机方案具有较大优势.由于交流励磁变频器只需供给转差功率,大大减少了对变频器容量的要求;发电机根据风力机转速变化调节转子励磁电压频率,以实现恒频输出,并且通过控制发电机组转速实现最大风能的跟踪和捕获运行.本文从分析风力机特性出发,研究能够实现最大风能捕获的风电系统控制方法.根据双馈型异步发电机的特性,采用定子磁链定向的矢量变换控制技术,实现了发电机有功、无功的解耦控制,以及跟踪风力机的最大功率输出.系统仿真和试验研究验证了本文提出的控制策略的正确性和有效性.2　风力机最大风能捕获控制原理由贝兹(Betz )理论可知,功率系数C P 有个极限值59%,并且C P 在某一固定风速只有一个最大值.图1是一组在不同风速(v 1>v 2>v 3)下风力机的输出功率特性曲线,P max 是各风速下最大输出功率点的连线,即最佳功率曲线.风力机运行在P max 曲线上将会输出最大功率.为实现最大风能追踪控制,应根据风力机最佳功率曲线和风力机转速ωm 来实时计算发电机的输第23卷第4期2006年8月华东交通大学学报Journal of East China Jiaotong University V ol.23　N o.4Aug.,2006出有功功率P 3值:P3=P max 1-s -ΔP =kω3m 1-s-ΔP ΔP =P cu 1+P Fe 1+P ′m1-s(1)按照指令P 3控制发电机的输出有功功率,就可实现最大风能的追踪与捕获.3　变速恒频发电机P 、Q 解耦控制通过以上分析得知,风电系统中发电机控制的目标是:①实现变速恒频运行,满足电网对电能质量的要求;②对有功功率P 和无功功率Q 进行解耦控制,以实现最大风能跟踪.为此采用磁场定向矢量变换控制技术,通过对励磁双PW M 变频器各分量电压、电流的调节来实现这个控制过程.3.1　定子磁链定向双馈发电机数学模型我们把d -q 坐标系的d 轴与定子绕组磁链Ψ1方向重合,则电机定子端电压u 1将在q 轴的负方向上,如图2所示.因为q 轴超前d 轴90°,所以得Ψd 1=Ψ1、Ψq 1=0.由于发电机定子侧频率为工频,定子电阻远小于定子绕组电抗,因此定子电阻可以忽略不计,由图3可知:u d 1=0、u q 1=-u 1.从而得发电机电压和磁链方程:Ψ1=u 1ω1p Ψ1=0u d 2=γ2i d 2+P Ψd 2-ω0Ψq 2u q 2=γ2i q 2+pΨq 2+ω0Ψd 2i d 2=1L m(L s id d 1-Ψ1)(2)i q 2=L sL m i q 1Ψd 2=-L m i d 1+L γi d 2Ψq 2=-L m i q 1+L γi q 2(3)从式(2)可看出,不计定子电阻影响时,发电机的定子磁链Ψ1为常数,其值为定子电压与同步角速度之比.3.2　发电机矢量变换控制系统结构由u d 1=0、u q 1=-u 1可得发电机的功率方程:P 1=-u 1i q 1;Q 1=-u 1i d 1.可以看出,有功功率P 和无功功率Q 分别与定子电流在d 、q 轴上的分量成正比,调节转矩电流分量i q 1和励磁电流分量i d 1可分别独立调节P 和Q.图3给出了采用变速恒频发电机定子磁链定向的矢量变换控制系统框图.该系统采用闭环结构控制,有功功率指令P 3按式(1)计算得到,无功功率指令Q 3可根据电网对无功功率的要求计算,也可从发电机的功率消耗角度来计算.指令P 3、Q 3分别与功率反馈值P 、Q 进行比较,差值送给有功、无功功率调节器近些运算,输出定子电流无功分量及有功分量指令i 3d 2和i 3q 2.然后再与转子反馈信号i d 2和i q 2进行比较,用所得到的比较信号对变频器进行控制,从而实现有功无功的独立调节.4　变速恒频风力发电系统的仿真研究本文利用Matlab/Simulink 软件建立了交流双馈电机变速恒频风力发电系统的仿真模型,如图4所示.仿真所用系统参数为:额定功率P n =2.2kW ;额定电压V n =220V ;额定频率f 1=60H z ;电机极对14第4期 叶满园:双馈风力发电系统MPPT 控制技术的研究 数n p =2;定子绕组电阻R s =0.435Ω;转子绕组电阻R r =0.816Ω;定子绕组漏感L s =2mH ;转子绕组漏感L r =2mH ;互感L m =69.31mH ;转动惯量J =0.089kg ・m 2;所用风力机参数为:风轮半径R =2.4m ;最佳叶尖速比值λm =9;最大风能利用系数值C pmax =0.4;齿轮传动比N =7.8.4.1　定子有功功率和无功功率的解耦调节过程假设系统开始时稳定运行在风速v 1等于5.5m/s 的情况下,在t 1等于4秒时风力发生突变,风速变为v 2等于6.5m/s ;t 2等于8秒后,系统进入另一个稳定状态.图6(d )显示了风速变化情况下的双馈电机定子有功功率P 1的独立调节过程.在P 1的调节过程中Q 1保持不变.可以看出系统较好地跟踪了由风机最大输出功率P max 确定的功率参考值P ref ,风机实际输出功率P m 经过系统调节能够保持在最佳功率点上.4.2　定子电流的调节过程图6显示了风速变化情况下双馈电机定子电流的变化过程:风速变大后,定子电流幅值增加,但频率恒定.为更清楚地观察输出频率的恒定,从风速变化前后的定子电流波形中各截取了一个区间便于观看.4.3　转子电流的调节过程图7(b )和(c )分别为风速变化情况下双馈电机转子转速和转子电流的调节过程.可见随着发电机转速的变化,转子电流频率相应地变化,转速过同步点时其频率为0.24 华东交通大学学报 2006年4　双PW M变频器变速恒频运行实验为了进一步研究双PW M 变频器在变速恒频风力发电机系统中励磁的实际效果,我们还进行了具实验研究,实验参数为:进线滤波电感为6mH ,电阻忽略不计,直流母线滤波电容为2200μF.以TI 公司的DSP320LF2407控制器为控制平台,为配合转子励磁电压等级,变换器直流母线电压控制在120～200V 之间,所得实验波形如图8所示. 图8是网侧变换器稳态时的实验波形,其中图8(a )为变换器直流侧带50Ω电阻负载时的输入相电压u a 和相电流i a 波形,可以看出输入电流正弦与输入电压同相位,功率因数近似为1.图8(b )为变换器直流侧带200V 反电势负载时输入相电压u a 和相电流i a 波形,由于负载电压高于给定电压,变换器运行在逆变状态,输入电流和输入电压反相位,能量反向流.实验与仿真结果恰好吻合.5　结束语本文利用Matlab/Simulink 软件建立了风力机、双馈电机和矢量控制系统的仿真模型,并进行了仿真.从仿真结果可以看出,采用矢量控制的变速恒频双馈发电机能作出快速响应,并保持良好的跟踪性.双馈电机转速能够跟踪风速变化,保持了输出频率恒定,定子输出有功无功得到了解耦控制,有功功率输出较好地跟踪了风力机的最大输出功率.实验研究验证了定子磁链定向矢量控制策略的正确性.参考文献:[1]廖　勇,杨顺昌.交流励磁发电机励磁控制[J ].中国电机工程学报,1998,18(2):87～90.[2]黄科远,贺益康,卞松江.矩阵式变换器交流励磁的变速恒频风力发电系统研究[J ].中国电机工程学报,2002,22(11):100～105.[3]M.T.LqbalA.H.C oonick and L.L.Freris.Dynamic control op 2tions for variable speed wind turbines[J ].1994,18(1):1～12.R eserch of Duoble Feed Wind G eneration System MPPT Control TechnologyYE Man 2yuan(School of E lectronical and E lectrical Engineering ,East China Jiaotong University ,Nanchang 330013,China )Abstract :The thesis presents the principle of VSCF wind P ower.In this thesis ,we adopt the vector control strategy of sta 2tor field 2orient and gain a vector control system m odel of double 2feedback generator.What ’s m ore ,the whole system m odel is founded by the s oftware Matlab/simulink.the results of simulation approves that the control of stator active and reactive are decoupled ,and the output power can tracks the maximal power of wind turbine.K ey w ords :variable 2speed constant 2frequency ;AC excitation double 2feedback generator ;vector control34第4期 叶满园:双馈风力发电系统MPPT 控制技术的研究 。

农牧区离网型风力发电系统控制策略首先，离网型风力发电系统需要合理管理和控制风力发电机组的运行状态。

为了提高发电效率，一种常见的控制策略是变桨控制。

通过调整风力发电机组的桨叶角度，可以使其在不同风速下获得最佳发电效果。

当风速较低时，可以调整桨叶角度增加风能转化效率；当风速较高时，可以调整桨叶角度减小风力对发电机组的影响，避免超载损坏。

其次，需要设计一个电池管理系统来管理风力发电系统的电池组。

电池组是离网型风力发电系统的重要组成部分，可以存储风力发电产生的电能，以供无风或低风速时使用。

电池管理系统的关键是在供电需求和电池充电状态之间进行合理的平衡。

当供电需求大于风力发电机组当前产生的电能时，电池组会释放电能；当供电需求小于风力发电机组当前产生的电能时，电池组会充电。

通过合理管理电池组的充放电状态，可以实现平稳可靠的供电。

此外，还需要考虑风力发电系统的并网控制策略。

当风力发电机组产生的电能超过农牧区的需求时，可以将多余的电能送回公共电网。

在并网模式下，需要设计一套电能调度系统来控制风力发电机组的输出功率。

当风力发电机组的输出功率低于并网要求时，可以通过适当调整桨叶角度和电池充放电状态来提高输出功率；当风力发电机组的输出功率超过并网要求时，可以将多余的电能送回公共电网。

通过合理管理和控制风力发电机组的输出功率，可以提高系统的运行效率和可靠性。

综上所述，农牧区离网型风力发电系统的控制策略需要综合考虑风力发电机组运行状态、电池管理和并网控制等因素。

通过合理调整桨叶角度、管理电池组的充放电状态和控制风力发电机组的输出功率，可以实现系统的高效运行和稳定供电。

这些控制策略将为农牧区提供可靠的电力供应，推动农牧业的可持续发展。

风力发电网侧变流器控制策略研究摘要风力发电作为一种有效的可再生能源利用形式，近年来越来越受到关注，网侧变流器在风电机组运行过程中一直扮演着很重要的角色。

本文围绕网侧变流器的控制展开研究，以带LCL型滤波器的三相电压型PWM变流器（LCL-VSC）拓扑作为网侧变流器研究对象。

首先在平衡电网条件下建立了LCL-VSC的三相静止和两相旋转坐标系下的数学模型，为控制策略分析和控制系统设计提供了理论依据。

提出了风力发电应用中具有LCL滤波器的网侧变流器的一种多环控制结构，该结构采用电压外环外加三个逐层利用的电流内环，实现稳定的直流电压以及电流的前馈解耦和单位功率因数控制。

同时，给出了基于复功率理论的电容电压估计方法，减少了传感器数量。

为了在电网不平衡条件下对LCL-VSC有效的控制，必须计算不平衡的正负序相位。

本文提出了一种新颖的基于电网不平衡的锁相思路，既可以计算正序相位角也可以计算负序相位角，用于LCL--VSC的不平衡控制。

这种方案的主要思路是：先从不平衡电网中提取出正负序分量，然后对正负序三相电压采用SFR-SPLL分别锁相，计算出正负序相位角。

建立了在不平衡电网条件下LCL-VSC的数学模型，三相静止和两相旋转坐标系下的数学模型。

给出了基于LCL滤波器的不平衡电流指令算法。

按照不同的控制要求，可以分别实现了电网不平衡时网侧电流对称控制，或者抑制直流侧二次纹波控制。

完成了15kVA的LCL-VSC实验样机平台的搭建和调试。

通过仿真和实验结果验证了理论分析与设计的正确性。

关键词：风力发电；LCL；VSC；不平衡；多环控制Research on Control Strategy of Grid-side Converterfor Wind Power GenerationABSTRACTThe wind power generation is a kind of effective renewable energy source, which is received more and more attention in recent years. The grid-side converter plays a very important role in the wind power generation. This thesis does some research on control strategy of the grid-side converter, taking three-phase voltage source PWM converter with LCL filter (LCL-VSC) as the object of study. Firstly, under the balanced voltage condition, LCL-VSC mathematical model is established in the three-phase static and two-phase rotate coordinates, to provide the theory for the control strategy analysis and the control system design.Then a multiloop control scheme is proposed for LCL-VSC. Within this scheme, 3 cascaded inner current loops along with an outer voltage loop are used to achieve stable dc-link voltage, currents decoupling and feedforward, as well as the unity power factor control. With this scheme, the capacitor voltage estimation is performed with complex power theory resulting the omission of the transducers for the capacitor voltage measurement.To control the LCL-VSC effectively under unbalanced grid condition, the positive and negative sequence phase should be calculated. This thesis proposed a novel phase locked loop (PLL) based on the unbalanced grid condition, which may calculate the positive sequence phase angle and the negative sequence phase angle, used for LCL-VSC unbalanced control. The main idea of this method is first to draw the posive and negative sequence components under the unbalanced grid condition, then to get the phases of positive and negative sequence with the SFR-SPLL separately.The LCL-VSC mathematical model for unbalanced control is established under unbalanced grid condition. The reference current algorithm is given based on the LCL-VSC. For different purposes, it can be realized either symmetrical grid-side current or constant DC-side voltage without twice order ripple.Finally, a 15kVA LCL-VSC experimental system is established. The simulation and the experimental result verify the theoretical analysis and the design.Keywords: Wind power generation; LCL; VSC; unbalance; Multi-loop control目录第一章绪论 (1)1.1论文的研究背景和选题意义 (1)1.1.1风力发电及其意义 (1)1.1.2国内外风电产业发展概况 (1)1.1.3风力发电变流器的产业现状 (2)1.1.4论文的选题意义 (3)1.2风力发电中的网侧变流器研究现状 (3)1.2.1风力发电中的电气系统 (3)1.2.2网侧变流器的拓扑结构 (5)1.2.3网侧变流器控制策略的研究现状 (6)1.3本论文的主要目标和主要工作 (8)第二章基于LCL-VSC网侧变流器建模与控制 (9)2.1引言 (9)2.2三相LCL-VSC数学模型 (10)2.2.1三相静止(a , b, c)坐标系下的数学模型 (11)2.2.2两相静止坐标系(D, Q)下的数学模型 (12)2.2.3两相旋转坐标系(d, q)下的数学模型 (14)2.3LCL-VSC多环控制策略 (14)2.3.1系统控制结构 (17)2.3.2并网电流指令算法 (18)2.3.3电流控制器设计与稳定性校验 (20)2.3.4直流电压环控制器设计 (25)2.3.5基于复功率理论的电容电压估计 (26)2.4多环控制策略仿真与分析 (27)2.4.1电流环仿真 (28)2.4.2电压环仿真 (30)2.5总结 (30)第三章电网不平衡及其关键问题研究 (31)3.1引言 (31)3.2三相电网不平衡 (32)3.2.1电网不平衡理论分析 (32)3.2.2不平衡系统的研究方法 (33)3.2.3正负序检测 (35)3.3软件锁相环（SSFR-SPLL）及其设计 (41)3.3.1基本原理 (41)3.3.2PLL模型的简化 (43)3.3.3参数计算 (44)3.4基于双SFR_SPLL在不平衡电网中的应用 (48)3.4.1基本结构 (48)3.4.2仿真分析 (49)3.5总结 (51)第四章LCL-VSC不平衡控制策略 (52)4.1引言 (52)4.2不平衡电网下VSC数学模型 (52)4.2.1三相静止坐标系(a-b-c)下的数学模型 (53)4.2.2同步旋转坐标系(d, q)下的数学模型 (55)4.3电网不平衡时电流指令算法 (58)4.4双矢量电流控制策略研究 (61)4.4.1系统控制结构 (61)4.4.2抑制网侧负序电流的控制策略 (62)4.4.3抑制直流侧二次纹波的控制策略 (63)4.5仿真分析 (64)4.6总结 (65)第五章系统设计及实验分析 (66)5.1LCL-VSC样机设计 (66)5.1.1主电路参数选择 (67)5.1.2IPM模块选择 (67)5.1.3控制模块处理器的选择 (68)5.1.4功能模块电路设计 (69)5.1.5试验系统软件设计 (72)5.2系统实验结果分析 (75)5.2.1平衡电网VSC控制 (75)5.2.2不平衡电网与锁相环 (76)5.2.3不平衡电网VSC双电流环控制 (77)第六章总结与展望 (79)6.1总结 (79)6.2展望 ................................................................... 错误！未定义书签。

《户用风力发电系统离网运行控制策略》•引言•风力发电系统基本原理及组成•户用风力发电系统离网运行控制策略设计•仿真分析与实验验证•结论与展望目录01引言1课题背景及意义23能源危机和环境污染问题日益严重，可再生能源成为未来能源发展的方向。

风能是一种清洁、可再生的能源，具有巨大的发展潜力。

户用风力发电系统在解决偏远地区供电问题和促进分布式能源发展方面具有重要意义。

国内外研究现状和发展趋势01国内外学者在风能发电技术方面进行了大量的研究，推动了风能发电技术的发展。

02离网运行控制策略是户用风力发电系统的重要环节，直接影响系统的稳定性和可靠性。

03目前，国内外对于离网运行控制策略的研究主要集中在并网运行和集中控制策略方面，对于户用风力发电系统的离网运行控制策略研究较少。

本课题旨在研究适用于户用风力发电系统的离网运行控制策略，提高系统的稳定性和可靠性。

通过理论分析和实验验证相结合的方法，开展研究工作。

具体方法包括建立数学模型、仿真分析和实验验证等。

研究内容和方法02风力发电系统基本原理及组成1风力发电系统的工作原理23自然风或风塔产生的风能通过风轮，使其产生旋转动力。

风力作用在风轮上产生旋转动力风轮的旋转动力驱动发电机转子进行旋转，从而产生电能。

风轮驱动发电机发电发电机产生的电能经过整流和调速，确保输出的电能质量符合要求。

整流和调速风力发电机组的结构和组成捕获风能并传递旋转动力。

风轮齿轮箱发电机塔筒将风轮的低速旋转转化为高速旋转，驱动发电机。

将旋转动力转化为电能。

支撑整个机组，并容纳控制系统和刹车系统。

03与风的非连续性风的不稳定性可能导致电能输出的不连续性。

风力发电机的工作特性01随风速变化风能是风速的三次方，因此风力发电机的功率输出与风速成正比。

02与风向稳定性风向的不稳定性可能导致风力发电机频繁启停，影响电能质量。

03户用风力发电系统离网运行控制策略设计能源供应稳定性原则离网运行模式下的风力发电系统需要保障能源供应的稳定性，这就要求控制策略能够有效地平衡能源的供需关系，避免能源浪费和系统崩溃。