一种变速风力机全风速范围发电策略

由于风力机系统复杂的机械阻尼和大惯量等强非线性因素的存在,增大了控制策略设计与实现的难度。同时,对于变速风力发电系统而言,风力机的转速控制器设计是实现发电控制策略的重要环节。本文首先分析了定桨距变速风力机全风速段的发电策略,针对传统方案所存在的问题,提出了新型的控制策略,该策略在不同运行状态之间的过渡过程迅速平滑,有效降低了系统的动态载荷;其次,基于现有的风力发电系统分析了定桨距风力机的小信号模型,推导了风力机系统的传递函数,并为转速控制环设计了P ID控制器;最后,通过仿真和实验,验证了全风速段发电策略的可行性和有效性。     

重庆高交会上的航天科技展示

2012年4月12日,第十届中国重庆高新技术交易会暨第六届中国国际军民两用技术博览会(以下简称高交会),在位于重庆市南岸区江南大道的重庆国际会展中心隆重开幕。     

盘式对转永磁风力发电机设计与分析

针对现有风力发电系统普遍存在的工作风速范围较窄、风能利用率较低等问题,设计了一种盘式双转子对转永磁风力发电机,双转子对转运行。在介绍该电机的结构与运行原理的基础上,推导了电机功率尺寸方程,给出了该电机的初步设计方法。利用有限元软件对电机进行了三维建模和动态仿真分析,得到其磁路特点和电磁性能,验证了所提设计方法的有效性。     

切风模式风力发电飞行器的进展与挑战

风能是当今主流的可再生能源种类之一,目前传统风力发电机只能利用近地风能,而高空风能储量巨大且较为稳定,具有很大的开发价值及潜力。对于高空风能的利用,国际上已经制定出多种方案,部分已进行了飞行试验,而国内相关研究尚处于起步阶段。围绕高空风力发电系统(AWES)的种类和发展情况进行研究,分析了切风模式AWES的飞行原理,介绍了国外代表性的切风模式AWES项目案例,指出了切风模式AWES所包含的系留缆绳、精确控制、多功能基站以及综合优化等关键问题,为国内相关领域的后续研究提供参考。     

定桨距风力发电机在桨叶深失速区运行研究

定桨距风力发电机结构简单、成本较低,在恒速运行时主要依靠失速性能来调节输出功率.为了进一步提高该型风力发电机的输出功率,需要研究其在叶片深失速区内变速运行,实现在低风速区的最大风能跟踪和高风速区的恒功率控制,从而具有与变桨距变速风力发电机相媲美的功率特性.本文采用鲁棒PID控制器设计转速控制系统,其动态响应特性符合设计要求.实验结果表明,定桨距变速风力发电机能够在设计风速范围内稳定运行,其变速控制系统具有良好的动态响应特性,依靠变速控制系统能够实现低风速区的最大风能跟踪和高风速区的恒功率控制.     

矩阵变换器应用于电机系统的研究与进展

矩阵变换器(Matrix converter,MC)是一种直接变换型的交流-交流电力变换装置,具有无电解电容、结构紧凑、功率密度高和恶劣环境条件下适应性强等优点,适用于电机驱动、移动电源和风力发电等场合,因此得到了国内外众多学者的关注。本文主要对MC在电机系统中应用的研究现状进行综述。首先对MC在异步电机、同步电机以及在航空作动器等电机驱动系统中的研究现状进行了评述,然后介绍了MC应用于基于燃气轮机的分布式发电系统和大功率风力发电中的发展现状,最后对MC在工业界的发展情况进行介绍。本文的内容对矩阵变换器的进一步研究及其推广应用具有参考价值。     

小型风电系统蓄电池智能充电器的设计

在深入分析了小型风力发电系统对蓄电池的充电要求和蓄电池常规充电方式的基础上,设计了基于ATmega16和SG3525A的四段式智能充电器,其主电路采用推挽隔离变换结构,充电策略采用激活、恒流、恒压、涓流的四段式充电方法,实现了蓄电池在不同阶段下的充电要求。实验结果表明,该充电器能够适应风机宽范围的充电要求,而且可实现充电状态的实时监控和状态显示,并具有过压、过流保护功能。     

碳纤维:机遇与挑战并存

虽然碳纤维面临诸多机遇,但前景依然乐观,汽车和风力发电就是不容忽视的潜在市场。碳纤维作为原材料,仅仅是复合材料的主要成本之一,而且厂商也正在努力降低碳纤维的价格。产量又取决于价格,改进原丝可能是一条不错的解决途径。     

模块化定子永磁风力发电机及其控制

针对海上风能开发和利用,提出和设计了一种新型结构的永磁风力发电机。所提出的电机由多个空间均匀移相的模块化定子永磁发电机(MSPMG)组成,每个MSPMG是独立的单相双凸极电机,每个定子模块包含永磁、齿极和线圈,减小了模块间的磁耦合和线圈互感。通过分析MSPMG的电磁特性和发电原理,基于变分原理推导出MSPMG的最优功率控制策略,利用单相H桥全控整流电路实现了对电枢电流的控制。有限元分析证明MSPMG各个模块间的磁路耦合很小,运行状态相互独立,因此该电机具有很强的容错运行能力。基于软件仿真证实了所设计电机及其控制策略的正确性和有效性。     

基于TS模糊加权的风电机组变桨距的双模切换优化控制

传统的PID变桨距控制策略存在转速波动较大、变桨的跟随性差等不足。以风速在额定风速以上时,使风力发电机的输出功率稳定在额定功率为研究目标。针对变桨系统的惯性与延迟导致控制过程动态调节时间长、超调量大等问题,提出了基于TS模糊加权的模糊与PID双模切换优化变桨距控制策略。以Simulink为试验平台,搭建了永磁直驱风力发电机组的变桨控制模型。通过仿真验证表明,所提方法具有模糊控制与PID控制两者的优点,控制输出的桨距角精度更高、响应速度更快、功率更加靠近发电机输出的额定功率。