并网中小型风电系统最大功率跟踪控制

并网中小型风电系统最大功率跟踪控制

随着可再生能源的逐渐发展，风力发电逐渐成为了绿色能源的重要组成部分。而并网中小型风电系统最大功率跟踪控制是风力发电的关键技术之一，这也是目前风力发电技术发展的重点之一。本文将重点介绍并网中小型风电系统最大功率跟踪控制的相关内容。

一、并网中小型风电系统的最大功率跟踪控制的意义

风力发电的特点是受风速的影响非常大，而风速是时刻变化的，这就使得风电机组的输出功率也在不断变化。而风能的转化效率最高时，即为风电机组输出功率的最大值。因此，如何使得风电机组输出功率尽可能接近最大值，就成了并网中小型风电系统运行中最重要的问题。最大功率跟踪控制是针对此问题开发出的技术手段，它可以使得并网中小型风电系统在不同的风速下，都能够输出最大功率，从而提高风电系统的发电效率，降低发电成本。

二、并网中小型风电系统最大功率跟踪控制的原理

最大功率跟踪控制的原理是通过控制风力发电机组的转速和叶片的角度，使得发电机组的输出功率达到最大值。当风速较低时，需要增加转速和叶片的角度，以提高风能的转换效率；而当风速变高时，可以通过降低转速和叶片的角度来控制输出功率，以确保不会超出并网限制。最大功率跟踪控制可以通过设置不同的控制参数来达到最佳效果，比如最大功率点跟踪速度、叶片角度等。

三、并网中小型风电系统最大功率跟踪控制的方法

最大功率跟踪控制方法包括直接功率控制法（DPC）、电流控制法（ICC）、电压控制法（VCC）等多种。这里介绍一下其

中比较常用的DPC方法。

直接功率控制法：DPC控制方式是通过测量风力发电机组的

输出功率来调节叶片的角度和发电机组的转速。具体实现过程中，需要先测量出当前的风速和风向，然后根据检测到的风速和风向来调整叶片的角度，使其与当前的风速和风向相适应。同时，可以通过控制转速来调整输出功率，以达到最大功率点的跟踪。DPC方法的优点是简单易行、可控性好，但在理论

上并不能达到最大功率点跟踪的精度要求，且在存在扰动时容易出现控制失效的情况。

四、并网中小型风电系统最大功率跟踪控制的研究现状

当前，国内外针对并网中小型风电系统最大功率跟踪控制的研究已经有了很多成果。其中，针对DPC方法的研究比较深入，已经有了很多成熟的控制算法，如基于PID控制器的校正算法、基于模糊控制器的嵌入式控制算法等。

此外，DPC控制方式的缺陷也引起了研究者的关注，目前也

在积极探索其他的控制方法，如模型预测控制法（MPC）、

模型参考自适应控制法（MRAC）等。这些方法可以有效地提高最大功率跟踪控制的稳定性和精度，并且在实际应用中也取

得了很好的效果。

五、并网中小型风电系统最大功率跟踪控制的发展方向

随着风力发电技术的不断发展，未来的并网中小型风电系统最大功率跟踪控制也将朝着更加智能化、更加高效的方向发展。其中，机器学习、人工智能等先进技术将被广泛应用于最大功率跟踪控制领域，以实现更加精确和高效的控制。同时，智能化维护和管理系统的建设也将成为未来并网中小型风电系统发展的重要方向，以提高系统的可靠性和运行效率。

总之，随着优秀人才的涌现，科学技术的飞速发展，未来并网中小型风电系统最大功率跟踪控制将会取得更加优异的发展。本篇文章将从以下几个方面来分析并网中小型风电系统的相关数据：全球风电发电量、中国风电市场、并网中小型风电系统的安装情况和潜力、风力资源和并网中小型风电系统的发电情况等。

一、全球风电发电量

据国际可再生能源机构（IRENA）发布的数据，2019年全球新增风电装机容量达到60.4吉瓦，风电总装机容量达到者651吉瓦，是全球最大的可再生能源之一。全球风电发电量也在不断攀升，2019年达到了1292.5亿千瓦时，其中中国、美国和德国是全球风电发电量排名前三的国家。值得一提的是，由于新冠疫情等原因，2020年全球风电市场增速放缓，但发展势头仍未停滞。

二、中国风电市场

中国是世界上最大的风能市场，2019年中国新增风电装机容量24.4吉瓦，风电总装机容量达到了210吉瓦，占全球总装机容量的32.3%。根据国家能源局发布的数据，截至2020年5月，中国风电项目总装机容量已达到238.86吉瓦，其中并网风电项目装机容量为218.7吉瓦，离网风电项目装机容量为20.16吉瓦。从区域分布来看，中国东部沿海地区是风电发展最为活跃的地区。

三、并网中小型风电系统的安装情况和潜力

并网中小型风电系统是指容量在1-30兆瓦之间的风力发电系统。根据中国可再生能源电力规划，到2020年，全国应建成300万千瓦风电并网项目，已建项目装机容量达200万千瓦。但目前全国并网小型风电装机占比仍较低，仅占全国风电总装机容量的3.6%。由于中国的分散式供电市场正在快速发展，这为并网中小型风电系统的安装和应用提供了广阔的市场。

四、风力资源

中国拥有丰富的风能资源，据国家气象局的测算，全国有效风能资源总量达到了2000吉瓦，其中一级风场约占50%。由于地理环境、气候条件等因素的影响，中国东部沿海地区拥有最为丰富的风能资源，西部地区也有不错的风能资源潜力。

五、并网中小型风电系统的发电情况

并网中小型风电系统在中国的应用还相对较少，但已经取得了不错的效果。据统计，全国几大小型风电场的平均容量为12

兆瓦，其中风电场的平均发电量达到8000-10000千瓦时，平

均利用小时数为1800-2000小时。在能源结构调整的大背景下，政府逐渐加大对新能源的扶持力度，相信并网中小型风电系统的发展潜力会逐渐得到挖掘和释放。

综上所述，尽管并网中小型风电系统在中国的应用比较缺乏，但由于政策利好和市场需求增长等因素的影响，其发展潜力巨大。我们可以看到，随着技术的进一步升级和市场的逐步扩大，未来并网中小型风电系统还有很大的发展空间和潜力。为了更加深入的了解并网中小型风电系统的应用情况和发展趋势，我们将结合一些案例来进行分析和总结。本文将分为四个部分：1、中国海岛小型风电系统案例分析；2、山西省应用小型风电发电系统案例分析；3、并网中小型风电系统的优势和发展趋

势分析；4、结论和展望。

一、中国海岛小型风电系统案例分析

中国是海岛大国，拥有着丰富的海岛资源。然而，由于远离大陆，在供电方面存在困难。因此，利用小型风电系统来发电，成为了很多海岛地区解决供电问题的重要途径。以下是几个有代表性的海岛小型风电系统案例。

1.1 天涯海角小型风电发电站

2010年，位于海南省临高县的天涯海角小型风电发电站正式运行。发电站共配备8台小型风力发电机组，总装机容量为164千瓦。每台小型风力发电机组设备投资约50万元，装机容量为20千瓦。发电站全部采用夏普的光伏电池和柯达的电池组合阵列供电。在风速较大的情况下，光伏电池不足以提供供电需求，因此采用了光伏电池和电池组合的方式进行供电。当风速不足时，则采用了单独的电池组与太阳能电池板组合的方式来满足供电需求。该小型风电发电站可为周边海岛居民提供电力供应，其风力发电场容量主要应用于补充当地的太阳能供电网络。

1.2 珍珠岛小型风电发电系统

珍珠岛是中国的一个小型海岛，海岛供电问题一直是当地政府关注的重点问题。为解决海岛用电问题，2014年，当地政府投入2000万元建设了一个小型风电发电系统。小型风电发电系统共包含两个风电机组，装机容量为400千瓦。该小型风电发电站可以每年为当地提供900万度电，足以满足当地1600个家庭的用电需求。珍珠岛小型风电发电系统成功的解决了当地的供电问题，有力地推动了珍珠岛旅游产业的发展。

二、山西省应用小型风电发电系统案例分析

山西省是一个以煤炭为主要能源的省份，随着煤炭行业的逐渐减少，寻找替代能源成为了当地政府的重要任务之一。在寻找替代能源的过程中，小型风电发电系统因为在投资、运维等方面优势明显，成为当地政府和企业青睐的选择。以下是山西省

应用小型风电发电系统的案例分析。

2.1 吕梁市小型风电发电系统

2013年，山西省吕梁市在开展小型风电发电方面积极探索，成功建成了一个小型风电发电系统。该小型风电发电系统总装机容量为10千瓦，可为当地105户居民供电。由于该地区风力较强，因此每年可为当地提供20000度电。

2.2 晋城市小型风电发电系统

2014年，山西省晋城市在推广应用小型风电发电方面取得了一定的成果。晋城市政府投资200万元，在当地企业支持下，建立了一个小型风电发电系统示范点。该小型风电发电系统共有12台小型风力发电机组，总装机容量为240千瓦。它们可以为当地205户居民提供电力供应，每年发电量达到了300000度。与传统的电力供应相比，小型风电发电系统的运维成本大大降低，因此受到了当地政府和企业的青睐。

三、并网中小型风电系统的优势和发展趋势分析

3.1 优势

在全球日益增长的环保意识下，可再生能源作为清洁能源的代表已受到全球关注。其中，小型风电系统以其能够灵活地安装在城市、乡村、岛屿等场景，具有高效、经济和环保等优势。

（1）规模灵活。小型风电系统的发电容量一般在1-30MW之

间，可以满足不同场合和不同规模的用电需求。特别是对于远离城市的农村和海岛，小型风电系统运用更加广泛。

（2）简单安装。传统的风力发电系统往往规模庞大，需要占据较大的面积，但小型风电系统规模较小，可以直接安装在建筑物、电线杆等场景中，不需要占据过多的空间。

（3）高效运转。由于小型风电系统适用于各种不同的场景，例如城市、农村、海岛等，因此小型风电系统的利用效益也极高。另外，当地风能资源丰富时，小型风电系统可以为当地居民提供稳定的电力供应。

3.2 发展趋势

随着技术的不断创新，小型风电系统的发展前景越来越广阔。以下是小型风电系统的发展趋势：

（1）高效能量转化技术。针对小型风电系统中的能量转化效率不高等问题，未来的技术创新将重点在于提高小型风力发电机的转换效率，进一步增加小型风电系统的利用效益。

（2）多能互补技术。在小型风电系统中，太阳能、地热能、水能等非风能资源也可以与小型风电系统结合使用，进一步增加小型风电系统的能量转化效率。

（3）数字化和智能化技术。未来小型风电系统将借助数字化和智能化技术，通过数据采集和处理分析，以提高小型风电系统的运行效率和安全水平。

四、结论和展望

随着我国能源频道不断调整和政策不断出台，未来小型风电系统的发展前景将会越来越广阔。尽管小型风电系统在一些地区尚未得到广泛的应用，但从目前的应用案例看，小型风电系统具有规模灵活、安装简单、高效运转等优势。在未来的发展中，小型风电系统应不断创新技术，以提高其转化效率和利用效益。未来，随着技术的不断进步，小型风电系统将势必成为我国可再生能源发展的重要组成部分。

风力发电系统运行及控制方法

风力发电系统运行及控制方法 摘要：加强使用各类新能源的发展，风力发电系统作为一种新能源逐渐被应用 到人们的生活和工作，利用风力发电系统不仅可以减少煤炭资源的消耗，保护环境，减少环境污染，电力供应质量可以继续为我国提供安全高效的保障。本文主 要研究风力发电系统的运行与控制。 关键词：风力发电系统；运行控制；方法 前言： 今天，随着技术无污染、高效发展的发展，各国都在积极探索和研究风能和 其他新能源的开发，特别是在当前能源短缺的形势下。风力发电系统的研究越来 越重要。根据各种运行方式和控制技术，风力发电系统可分为定速恒频系统和变 速恒频系统，以充分利用风能。 1风力发电系统结构 风力发电系统的系统结构，主要由风轮、齿轮箱、发电机和转换器设备和其 他设备，风轮主要是用来捕获风能，然后进一步将捕获的风能转化为机械能，机 械能可以用到人们生活中的发电中，可以利用风的能量由发电机最终完成发电， 然后转移到电网实现发电的目的。 以小型风力发电系统中风力发电机为例简单介绍，小型风力发电系统主要由 小型风力发电机、发电机、三相无控整流器、升压变换器、逆变器、滤波器、直 流电压负载和负载局部用户部分组成。和谐运行，促进风电系统正确运行与控制。 在风力发电系统的运行控制过程中，为了实现风力发电机组的最大功率跟踪，对变换器进行了一系列相关的控制研究。 2风力发电系统液压系统综述 压力冲击应保持在最小值，压力冲击大能造成危险。即使在电源故障恢复的 情况下，也必须保证安全的工作条件。下列外部因素不影响液压系统的运行：（1）污染介质；（2）沙尘；（3）杂质；（4）外加磁场、电磁场和电场；（5）阳光；（6）振动。如果液压系统是保护系统的一部分，电网故障和外部极限温 度不应危及系统的正常运行。 同步发电机以恒定的速度运行，它不受连接电网频率作用，也不受转矩的影响。电网频率所规定的速度也是通常的同步速度。异步发电机也是一种发电机， 它允许一定的偏离，即偏离电网频率所规定的速度。换句话说，速度随扭矩的变 化而变化。它是风力发电机中最常用的发电机。绕组转子的变体是常用的。发电 机转速与电网转速的区别是发电机转速与电网转速之间的差异。这种差异有时以 一个百分比的形式给出。如果旋转差不超过1%，则异步发电机的运行方式仍保 持不变，此时转速差不大。如果在10%以内允许有较大的滑移，然后可以通过电 子技术改变，如转子电流控制器。风力发电机的可变或失速控制意味着它可以确 保发电机不超过允许的转移。 这种变化的优势主要体现在风机达到额定功率。在额定功率的情况下，功率 的波动是由风速的变化引起的。当阵风袭击风力发电机的转子时，旋转可以提高 发电机对阵风的响应速度，而不会增加发电机的功率。这种偏差可以保证输出功 率平稳，同时保持叶片、主轴和变速箱的负荷。 3风力发电系统的运行方式 风力发电系统主要包括两种运行状态，即最大风能跟踪状态和额定功率运行 状态。

变速恒频风力发电系统最大风能追踪控制

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。风电机组的寿命与风电机组的技术有很大关系，通过变转速、恒频率的风 电机组，可以将机组的损伤降到最低，提高机组的使用寿命，降低机组的运营费用。此外，采用变频调速技术，对噪音的压制效果更好。通过对电力系统的分析，提出了一种基于微机的电力系统的电力系统设计方法。 3风力发电系统最大风能追踪控制方式 3.1最大风能追踪控制原理 “最大风能跟踪控制”要求在满足实际风力的前提下，对发电机组的实时运 行状况进行持续的调节，最好的情况是：当前的风力足够将风力发电机的叶片的 转速提升到额定值，将风力发电的效率提升到最大的额定值。不过，这个时候， 就需要对“风能捕获”的控制了。如果没有这一点，叶片的速度就会变得更快， 甚至有可能失去控制。总的来说，风力发电机的出力是在叶片速度到达一定程度后，才能达到最大的。这个数值被称作“最佳转速”，当它达到时，风力发电机 的“叶尖速比”将达到最大，风力发电效率也将提升至最高。这样就可以最大限 度地捕捉风力了。总之，风电机组在“变化”的情况下，需要按照特定的风速值，不停地调节机组的速度。若能让风力发电机的旋转速度与“最优功率曲线”保持 一致，则可获得最大的风力发电效率。在风力发电系统的实际运行过程中，因为 双馈风力发电机具有变速齿轮，所以它的作用是：可以将发电机的转速最高提高 到风力机转速的N倍（这里的N并不是随机常数，而是一个定值，也就是变速齿 轮的增速比）。所以，通过对发电机的旋转速度的有效控制，就可以实现“不管 风力大小怎样，风力发电机组的旋转速度都可以达到最优旋转速度，从而得到最 优的叶顶速比和最大的输出功率”的目标。但是，以上的理论都只是在实验中提

直驱式永磁同步风力发电机最大功率跟踪的基本控制方法

直驱式永磁同步风力发电机最大功率跟踪的基本控制方法一、最大风能捕获控制的基本原理 风能作用在风轮上，风能只有一部分可以被风轮吸收。风力机从风能中捕获的功率P w 可表示为 式中P w ——风力机从风能中捕获的风功率； ρ——空气密度； A——风力机扫风面积； v——风速； C p ——风力机的风能利用系数。在桨距角一定的情况下，C p 是叶尖速比λ的 函数，λ为 式中ω w ——风力机机械角速度； R tur ——风轮半径； v——风速。 在实际应用中常用风能利用系数C p 对叶尖速比λ的变化曲线表示该风轮的空气动力特性，如图7-4和图7-5所示。 图7-4 风轮气动特性（C p- λ）曲线

图7-5 永磁同步发电机不同转速从短路状态到开路状态的全特性曲线 时就可以获得最大风能利当桨距角一定时，风力机运行于最佳叶尖速比λ opt ，此时风力机的转换效率最高，即 用系数C pmax 式中ω ——风力机的最优机械角速度； opt λ ——最佳叶尖速比。 opt 成比例调节，以保持λ总在最优。 上式要求风轮机组的转速ω可以随风速v 1 在直驱式永磁同步风力发电系统中，风力发电机与风力机直接相连，风力发电机组的动态特性可以用一个简单的数学模型描述为 ——风力发电机组的转动惯量； 式中J tur ——风力机的气动转矩； T tur T ——风力发电机电磁转矩。 em 为 风力机气动转矩T tur 其中

式中ρ——空气密度； β——桨距角； C T ——风力机转矩系数； C p ——风能利用系数。 稳态时，当风力机运行在一个最佳叶尖速比λ opt 时，有一个最佳功率系数C popt 与之对应，且转矩系数C T =C popt /λ opt =C Topt 也为常数，此时捕获的风能为最大，为 式中S——风轮扫风面积。 稳态时，当忽略摩擦阻力转矩，发电机的电磁转矩应该与风力机气动转矩相等，即 式（7-7）是在稳态条件下推导出来的发电机电磁转矩与转速之间的关系，它可以作为用于控制电机转矩的给定值，是发电机转速的函数。即当风速在额定风速以下时，发电机的电磁转矩按照式（7-12）的关系控制，整个系统就能够实现最大风能的捕获，这就是额定风速以下最大风能捕获的基本原理。 因此，对于某一特定风速，风力发电机应在一个特定的转速下运行才能实现对风能的最大捕获。在一定风速下，风力发电机的功率曲线上有一最优转速和最大功率点，将不同风速下的最大功率点连接起来可得到最佳功率曲线。 实现最大风能跟踪的要求是在风速变化时及时调整风力发电机转速，使其始终保持最佳叶尖速比运行，从而保证系统运行于最佳功率曲线上。对风力机转速的控制可通过风力机变桨调节，也可通过控制发电机输出功率进行调节。 二最大风能捕获控制的基本策略 实现最大风能捕获的关键是提高风能利用系数。这就需要根据风速的变化及时调整风力机的转速，时刻保持叶尖速比为最佳值，实现风力发电机组在变速运行时的最大风能捕获。目前最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking，MPPT）的控制策略已经被广泛应用。根据各种不同MPPT控制策略的特点，把它们划分为以下三种。

风电场有功功率控制综述

风电场有功功率控制综述 由于风电具有随机性、波动性和反调峰特性，高比例的风电并入电网会对电力系统的稳定性和安全性造成很大的冲击，因此有必要对风电场有功功率输出进行控制，减少风电功率的波动性，提高输出功率的平滑性。 1．风电场有功功率控制原理 风电场有功功率控制系统一般主要由风电场功率控制层、机组群控制层、机组控制层组成图。风电场有功控制系统的目的是为了使风电场能够根据调度指令调整其有功功率的输出，在一定程度上表现出与常规电源相似的特性，从而参与系统的有功控制。然而，风电场有功控制能力不等同于风力发电机组控制能力的简单叠加。为此，利用风力发电机群的统计特性，可以采用两种方式实现此目的：一是将风电场有功控制系统分为风电场控制层、各类机群控制层和机组控制层，依次下达调度指令，完成风电场有功功率控制的任务；二是电网调度中心将指令直接下达给风电机组，各机组调节有功出力，实现有功功率的控制。 2．风电场有功功率的控制 2.1最大出力模式 最大出力模式是指当风电场的预测功率小于电网对风电场的调度功率时，风电场处于最大出力状态向电网注入有功功率。最大出力控制模式就是在保证电网安全稳定的前提下，根据电网风电接纳能力计算各风场最大出力上限值，风电场输出功率变化率在满足电

网要求的情况下处于自由发电状态。若超出本风电场的上限值时，可根据其他风场空闲程度占用其他风电场的系统资源，以达到出力最大化和风电场之间风资源优化利用的目的。在最大出力模式投入运行时，风电场内的各台达到切入风速但在额定风速以下的风机处于最大功率跟踪状态；风电场内处于额定风速以上的各台风电机组运行在满功率发电状态，从而保证风电场的输出功率达到最大值，尽可能提高风能资源的利用效率。 2.2基于目标函数优化的功率控制 基于目标函数优化的有功功率控制策略，通常先确定目标函数以及约束条件，在此基础上建立多目标优化的风电场模型。在基于目标函数优化的场站级有功功率控制策略中，基于小扰动分析方法分析了限功率运行下风电机组非线性模型的稳定特性，并综合了3个目标，分别是限功率运行状态均衡度、风电场功率目标偏差、总机组启停次数最少，建立了多目标优化模型。以减少风电机组控制系统的动作次数和平滑风电机组的功率输出为目标，通过超短期风功率预测数据确定风电机组出力趋势，来确定风电机组的出力加权系数，从而来优化风电场内有功调度指令，并与传统的固定比例分配算法以及变比例分配算法作比较，说明其控制策略的有效性。 2.3功率增率控制模式 功率增率控制模式是对风电场输出有功功率的变化率进行限制，使风电场输出的有功功率能够保持一定的稳定性，并且能满足国家电网公司颁布的关于有功功率变化率的相关规定。在功率增率

风力发电技术中功率控制方法

风力发电技术中功率控制方法 摘要：风能发电在我国的应用规模已经比较较大，在2020年新建设的发电设施中风力发电占比34.6%，因此进一步研究风力发电技术，并充分提升风力发电的效率对于我国当前能源危机的问题解决有直接的帮助，并对我国新能源的进一步发展具有现实意义。 关键词：风力发电技术；功率控制；策略；发展态势 1风力发电机械设施发展趋势 1.1风电机组向大容量发展 为了进一步提升风力发电的规模和减少设备资源的浪费，随着风电技术的不断突破，专家们不断的加大了风电机组的容量，从主流的1MW，开始向5MW的单机容量发展，而美国的风力发电机组已经可以达到7MW以上。当前风电机组大容量级别的机身重量可达1100吨，三片组成风味长度超60米，旋翼最高点可达180米，而我国最大的单容量机组是在2021年10月安装完毕的甘肃景泰红山二期，就达到了5MW水平。从研究表明，未来的风力发电机组将会向20MW甚至以上容量规模发展。 1.2海上风电发展加速 随着陆上风力发电机组的规模越来越大，通过发展海上风电技术可以有效的减少对陆地资源的浪费，同时更好的利用丰富的海上风力，从而实现批量化和规模化生产，有效的降低风力发电的成本。由中研网提供的数据，海上风电的每千瓦造价在17000元左右，当前我国在建的海上风电项目达到了6.4GW，并在不断的加大投入。主要是在上海、浙江、山东、江苏等地进行大规模应用，预计在2025年海上风电的收益可以达到3108亿元。 1.3定桨矩向变桨和变速恒频发展

由于定桨矩向的风力发电机在风能转化效率上的缺点，因此当前在风力技术上已经开始全面向变桨和变速恒频的技术方向发展。通过风力机转速来实现的变速变桨运行模式可以有效的捕获最大风速，从而提升风能的转化效率，降低生产成本。同时，通过变桨距不仅可以提升功率的输出稳定性，还可以减少风力对机组结构的荷载，提升风力发电机组的使用寿命。但是复杂的机构结构来提升了风力发电机组的控制难度和故障率。 2功率控制策略 2.1偏航控制系统 利用风速矢量方向变化来调整风电机舱方向，从而使风电机舱能够快速和平稳的对准风向，来获取最大的风能的对风装置，称为偏航控制系统。该系统的功能实现是通过风轮带动风电机舱的转向齿轮进行工作，当与风向实现对准后停止风轮转运，完成对风过程动作。偏航控制系统的结构主要包括了轴承、驱动设备以及控制机，而控制机又是由风向传感器、偏航控制器以及解缆传感器组成。当前比较成熟的控制系统分为主动式和被动式两种，从技术应用的可行性分，小型发电机组一般会采用被动式，而大型发电机组则采用主动式，这是由于风向仪的技术精度决定的，随着技术精度的不断提升，都会向智能化被动模式方向发展。 2.2风力发电机控制 双馈异步风力发电机是当前常用的控制技术，主要包括了绕线型异步发电机和电压源变流器，由电网提供定子电压、由变流器提供转子电压来实现双馈。变流器的转子电压的方式，来补偿机械频率和电频之间的差值，从而保障发电机在较大范围内进行变速运行，实现发电机的稳定工作。当发电机在工作状态中出现故障时，也可以通过变流器和控制器来实现对发电机的控制，从而实现各种风速环境下的正常工作。 4最大功率跟踪控制 4.1最大风能捕获方法

风电场并网与控制技术研究

风电场并网与控制技术研究 随着人们对可再生能源的需求不断增加，风电产业也在不断发展。其中的风电 场并网与控制技术研究更是其中的重要一环。本文旨在介绍风电场并网与控制技术研究的现状、困难及发展方向，并分析其影响和未来发展趋势。 一、风电场并网现状 近年来，风电场的发展得到了大力支持，越来越多的风电场已被实现并网，成 为了能源系统中的一份子。随着风电场的不断扩大，它所产生的问题及对并网的要求也越来越高。 目前风电场并网采用的方法主要是直接并网和间接并网。直接并网即取代了本 地发电厂或所内负载，成为独立的发电机组，将电能直接输送到电网中，而间接并网则是通过变压器将电能先传输到变电站，再输送到电网中。 与传统的电力系统不同，风电场并网中要考虑的因素更多，例如功率波动、电 流谐波等。其中，功率波动是风电的一大瓶颈，它可以影响整个电力系统的稳定性。因此，如何提高风电场并网的稳定性和安全性，成为了研究的重点。 二、研究难点 目前，风电场并网与控制技术研究面临的难点主要有以下几个方面： 1. 功率控制。由于风速的变化和风机的负载特性，风机的输出功率会产生波动，这种波动会对电力系统的稳定性造成影响。如何控制风机的输出功率，使得其可以达到最大利用效率，是研究的难点之一。 2. 电网稳定性。风电场并网的规模不断扩大，其对电力系统的稳定性和安全性 提出了更高的要求。如何降低风电场并网对电力系统的影响，提高电网的稳定性，是当前研究的难点之一。

3. 电力质量。随着电力负载的不断加大，电力质量的要求也越来越高。然而，由于风电场输出电压和频率的波动，其对电力质量的影响也越来越大。如何提高风电场的电力质量，是当前研究的重点之一。 三、发展趋势及影响 随着风电场的不断普及和技术的不断进步，风力发电已经成为一种重要的可再生能源。未来，风电场并网与控制技术将不断发展，其影响也将越来越大。 1. 技术创新。未来风电场并网与控制技术将不断创新，如高可靠性、高效性和安全性等方面的技术的提升。由于风力资源分布不均，将有更多的风电场建设在海上，这就需要研究新的并网与控制技术。 2. 行业转型。随着社会对绿色能源的需求增加，未来风电行业将面临转型的挑战。其可能会向智能化、自动化、数字化等方向发展，需研究新的并网控制技术。 3. 生态优化。风电场并网与控制技术也将在生态保护、环境监控等方面发挥更加重要的作用。例如提高风电场的噪音、电磁辐射等方面的控制，将对生态环境产生积极影响。 综上所述，风电场并网与控制技术研究是风电行业发展的重要一环，当前该领域仍面临技术难点和转型的挑战。但随着技术的不断创新发展，未来风电场并网与控制技术将在绿色能源领域发挥更大的作用。

最大功率跟踪的控制原理

最大功率跟踪（MPPT）是并网发电中的一项重要的关键技术，它是指控制改变太阳电池阵列的输出电压或电流的方法使阵列始终工作在最大功率点上，根据太阳电池的特性，目前实现的跟踪方法主要有以下三种： （1）恒电压法，因为太阳电池在不同光照条件下的最大功率点的电压相差不大，近似为恒定。这种方法的误差很大，但是容易实现，成本较低； （2）爬山法，通过周期性的不断的给太阳电池阵列的输出电压施加扰动，并观察其功率输出的改变，然后决定下一次扰动的方向。这种方法的追踪速度较慢，只适合于光强变化较小的环境； （3）导纳微分法（又称增量电导法），认为太阳电池阵列的的最大功率点处，输出功率对输出电压的一阶倒数等于零。因此在环境光强发生改变时，根据dI/dV 的计算结果是否等于－I/V ，决定是否继续调整输出电压，既可实现最大功率点的跟踪。该方法相对于恒电压法和爬山法有高速稳定的跟踪特性。上述三种方法各有特点，但是都不同时具有低成本、高稳定性、快速追踪的特性。第一种方法只是粗略估计了最大功率点的位置，在光强变化到很大或较小时都会产生很大的误差。后两种方法本质上都是通过判断当前工作点是否处于最大工作点来决定是否继续调整及调整的方向，因此最终的结果是逆变器始终工作在最大功率点的左右，来回振荡，而不是真正的工作在最大功率点处，反应在太阳电池阵列的输出上就是，太阳电池阵列的输出电压或电流总是以一个直流电平为中心上下跳跃，波形很不稳定，而且在光强变化速度较快时，不能及时反应。三、太阳能电池功率追踪访法及算法 扰动观察法是目前太阳能电池最大功率追踪技术中最为成熟以及被采用最多的方法，其系统方块图如图12所示。由图中可以很明显的看出此法的硬件需求较少，模拟／数字转换器节省得相当多，因此在制造的成本上将大为降低。扰动观察法之缺点在于最大功率追踪过程中，当大气条件迅速改变时，由于响应速度未能因应调整，会使追踪的速度变缓，造成功率的损失，不过此一缺点可以用软件技术来加以改善，赋予系统自我调整响应速度之功能，这也是本文的研究重点，亦即以软件算法来达到太阳能电池最大功率的追踪，并分析系统操作于较高频率下，其追踪的性能。 依电路理论而言，当太阳能电池的等效输出阻抗等于负载端的等效输入阻抗时，太阳能电池所送出的功率为最大，这就是最大功率转移定理。因此当太阳能电池模块串接直流－直流转换器之后如图13，若要得到太阳能电池的最大功率，则转换器的输入阻抗必须和太阳能电池的输出阻抗相等，但是太阳能电池的输出功率受到大气条件的影响，使得其等效输出阻抗并不会固定在某一定值。对转换器而言，其输入阻抗是随着工作周期的改变而有所不同，所以转换器若要维持太阳能电池于最大功率下操作，就必须随时地调整其工作周期。

直驱式永磁同步风力发电系统最大功率追踪控制策略探究

直驱式永磁同步风力发电系统最大功率追踪控制策略探究 摘要:在直驱式永磁同步风力发电系统运行的过程中，对其最大功率进行追踪控制是掌 握其实时状态的重要工作。本文将对直驱式永磁同步风力发电系统最大功率进行分析，并探 讨其追踪控制的策略。 关键词:直驱式永磁同步风力发电最大功率追踪 一、最大功率的追踪原理 （一）风力机的输出特性 风力机叶片的半径用r表示，ρ则代表着空气的密度，v是实际测得的风速。则能用以 下的函数关系来表示风力机轴上的机械功率输出： 式（4）中风力机输出的机械功率与转速之间的关系称为最佳功率曲线，而在式（5）中 机械转矩与转速呈现出的函数变化关系则是最佳转矩曲线。在风速保持不变的情况下风力机 保持最大功率的稳定运行，叶尖线边缘瞬时速度将能与风速保持式（3）的函数关系，也就 是说此时的风力机叶尖速比处于最佳，而最佳功率曲线和最佳转矩曲线分别在此时满足式（4）和式（5）。 在风力机运行时风速不稳定的状况下，风力机所提供的机械功率输出、机械转矩和最佳 功率、最佳转矩曲线可以用图2来表示 （二）最大功率追踪原理及具体实现方案 在图2（b）所表示的函数中，通过人为的办法对发电机的运行状态进行调节，使转矩 和转速在一定条件下跟式（5）中的函数关系保持一致，系统将能在风力机转矩特性与发电 机机械特性的交点处达到平衡。图2（b）中的A、B、C、D四个点分别代表不同风速下风力 机的最大输出功率，而风力机在这时的叶尖速比处于最佳，并且这四个平衡点处于稳定状态，满足以下公式： 对功率进行控制。由于实际操作不能准确地测定发电机能从轴上得到多少能量，所以一 般会以并网条件下的有功功率作为这个值，并通过控制有功功率来完成对发电机的功率控制。而在发电机工作的过程中，会因为自身克服阻力而产生能量的损耗，而这些损耗很难计算却 又不能忽略不计，所以实际测定会出现较大偏差。 对转矩进行控制。在实际的操作中，不论是对功率进行控制还是对转速进行控制，都要 通过改变转矩来完成。所以控制转矩的方法是最大功率追踪的最佳方法。以最佳转矩减和空 载转矩之间的差作为电磁转矩，用以下公式进行表达： 其中空载转矩是指在电机工作过程中各种损耗之和。对转矩进行控制是实现发电机功率 追踪的最佳办法，而在永磁同步发电机中，对电磁转矩的有效控制则需要采用矢量控制的方 式来完成。 三、最大功率的追踪控制 （一）最大功率的追踪 对于永磁同步发电机而言，进行最大功率追踪控制实际上就是对发电机电磁转矩进行控制。而根据实际研究的结果可以知道，对电磁转矩的控制实际上就是要控制发电机的转矩分量。

风力发电系统最大功率追踪控制研究

风力发电系统最大功率追踪控制控制研究 本设计风力发电机的最大功率追踪控制（MPPT）系统，通过分析几种MPPT控制策略的特点，选取合适的算法，获得最大功率输出。本文首先介绍了课题的研究背景及其意义。其次为了方便实验室研究，开展了模拟风速，以及用直流电动机模拟风力机特性的研究工作。 本文介绍了几种最大功率的控制方法：功率信号反馈法、叶尖转速比控制法、三点比较法、爬山搜索法，重点介绍了爬山搜索法，然后又对比分析了三种爬山搜索。通过仿真研究，得出改进的变步长爬山搜索法具有跟踪稳定、效率更高的结论。 目录 风力发电系统最大功率追踪控制控制研究 (1) 1引言 (2) 1.1 课题的背景 (2) 1.2 风力发电发展情况 (2) 1.2.1国外风力发电发展情况 (2) 1.2.2 国内风力发电发展情况 (3) 1.3 风力发电技术发展状况 (3) 1.3.1恒速恒频发电系统 (4) 1.3.2变速恒频发电系统 (4) 1.4 本文的研究内容及研究意义 (4) 1.4.1 本文的研究内容 (4) 1.4.2 本文的研究意义 (4) 2 风力发电系统的分析与模拟 (5) 2.1 风力发电的基本原理 (5) 2.1.1 风力发电的基本原理 (5) 2.1.2贝茨(Betz)理论[6] (6) 2.2 对风速的模拟与仿真 (7) 2.3 对风力机的模拟与仿真 (9) 2.3.1 风力发电机的空气动力学特性 (9) 2.3.2 对风力发电机的模拟与仿真 (10) 2.4 直驱永磁同步发电机的模拟与仿真 (13) 2.4.1 直驱永磁同步发电机的模拟 (13) 2.4.2直驱永磁同步发电机的仿真 (15) 2.5 风力发电系统主电路拓扑 (16) 2.6 本章总结 (17) 3 风力发电系统最大功率追踪方法及仿真研究 (17)

风力发电机组控制系统设计-—最大功率点跟踪控制

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 0 1。1任务 0 2.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）2 2.2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

风电场风电机群最大功率跟踪控制技术研究

风电场风电机群最大功率跟踪控制技术研究 随着全球对可再生能源的需求增加，风能发电作为一种清洁且可再生的能源得到了广泛的关注和应用。风电场是将多台风力发电机集成在一起，形成一组风电机群并联输出电能。其中，风电机群最大功率跟踪（MPPT）控制技术对于提高风电发电效率和经济效益具有重要意义，因此成为研究的热点之一。本文就风电机群最大功率跟踪控制技术进行系统地探讨。 一、风电场发电原理及结构 风电场是由多个风力发电机组成的一种可再生能源发电系统。它是以风力驱动风力发电机转动，使发电机产生变化的磁场，从而在发电机中产生感应电动势，最终转换成电能输出给电网。风电场的发电组件主要包括：风力机、传动系统、电气设备和电网接口等。 风力机是风电场最基本的发电单元。常见的风力机有水平轴风力机和竖轴风力机两种，其中水平轴风力机占有主导地位。水平轴风力机通过传动系统将风轮的旋转转速提高到同步发电机的转速，最终将机械能转换成电能输出到电网。 二、风电机群最大功率跟踪问题 当多台风力发电机并联共同发电时，由于外界环境的变化，例如风速和风向的变化等，每一个风力机的输出功率会产生波动，这就会影响整个风电场的发电效率和经济性。因此，需要寻找一种合适的控制方法来解决这个问题。 风电机群最大功率跟踪即是指当多台风力机并联运行时，通过采集实时风速、转速等数据，计算出最佳发电功率，然后通过控制系统调节各发电机的输出功率，以达到风电机群最大功率输出。 三、风电机群最大功率跟踪控制技术

实现风电机群最大功率跟踪需要运用一些控制策略和技术手段。下面分别介绍 几种常用的控制技术。 1、PID控制 PID控制是目前最常用的一种控制技术。 PID控制器主要由比例、积分、微分 三部分组成，通过调节参数来实现风电机群的最大功率跟踪，它的优点是实现简单、易于理解。 2、模糊PID控制 模糊PID控制是将模糊控制理论与PID控制相结合而产生的一种控制技术。它通过模糊化输入数据与输出数据，来控制控制系统的输出，使之更加精确和稳定。 3、最大功率点跟踪（P&O）控制 最大功率点跟踪控制是一种简单而有效的控制技术。它通过测量输出电压和电 流产生一个代表着风电机的工作状态的信号，然后根据该信号调整发电机的输出功率。它的特点是响应速度快，但针对不同的工作状态需要重新调整参数。 四、结论 风电机群最大功率跟踪技术的研究可以提高风电场的发电效率和经济性，对于 可持续发展来说具有重要意义。本文探讨了风电机群最大功率跟踪的原理、问题和常见的控制技术，作为一种新型的清洁能源，风能的研究和应用仍有很大的发展空间。

自动控制在智能风力发电系统中的应用

自动控制在智能风力发电系统中的应用 智能风力发电系统是一种能够有效利用风能来产生电能的系统。在 智能风力发电系统中，自动控制技术起着至关重要的作用。本文将探 讨自动控制在智能风力发电系统中的应用。 一、背景介绍 智能风力发电系统通过将风能转化为机械能，再进一步转化为电能，来满足人们对于可再生能源的需求。然而，由于风力的不稳定性和不 可控性，确保智能风力发电系统在不同的环境和气候条件下都能高效 运行成为一项具有挑战性的任务。 二、自动控制的重要性 在智能风力发电系统中，自动控制技术能够实时感知环境的变化， 并对发电机组进行精确调节，以实现最佳发电效率。自动控制系统还 能够监测风速和转速，确保风力发电机的安全运行。因此，自动控制 技术在智能风力发电系统中的应用至关重要。 三、风速和转速检测 为了确保智能风力发电系统的安全运行，需要实时监测风速和转速。通过在风力发电机组上安装传感器，可以准确地测量当前的风速和转速。这些测量数据会通过自动控制系统传输给主控制台，从而实现对 风力发电机组的控制和调节。 四、最大功率点跟踪控制

最大功率点跟踪（MPPT）控制是智能风力发电系统中常用的自动控制策略。通过不断调节发电机组的电压和速度，MPPT控制能够确保风力发电系统在不同的风速下都能以最佳的效率产生电能。这种自动控制策略可以最大程度地提高发电系统的转换效率，从而实现更高的能源利用率。 五、故障监测和诊断 自动控制系统还能够监测智能风力发电系统的故障，并进行相应的诊断。通过对传感器数据和控制信号进行实时分析，自动控制系统可以检测到风力发电机组中的故障，并及时向操作员发出警报。这种故障监测和诊断功能有助于减少系统的维修时间，提高系统的可靠性和稳定性。 六、远程监控和管理 随着物联网技术的发展，智能风力发电系统可以实现远程监控和管理。通过将自动控制系统与云平台相连接，可以实时地监测风力发电机组的状态和性能。这种远程监控和管理功能可以大大提高智能风力发电系统的运行效率，减少运维成本。 七、结论 自动控制技术在智能风力发电系统中的应用对于实现风能资源的高效利用至关重要。通过风速和转速检测、最大功率点跟踪控制、故障监测和诊断以及远程监控和管理等自动控制策略，智能风力发电系统可以实现自动化运行和智能管理，从而确保系统的安全稳定和高效运

风电场并网运行控制策略及其优化

风电场并网运行控制策略及其优化 随着全球对环保问题的关注日益加深，可再生能源的开发和利 用成为了全球能源发展的重要方向。其中，风能作为一种无污染、不排放温室气体的清洁能源逐渐受到各国政府和企业的青睐。如今，全球范围内的风电装机容量正在不断增长，风电场的建设和 运行控制面临着新的挑战。因此，对风电场并网运行控制策略及 其优化进行深入研究，对于提高风电发电效率和降低风电场的运 行成本具有重要意义。 一、风电场并网运行控制策略概述 风电场并网运行控制策略主要是指风力发电机组和电网之间的 协调控制。在国内外的风电场建设中，为了适应电网对稳定电压、频率和无功功率等方面的要求，采取了多种并网运行控制策略。 1、半随风启动策略 半随风启动策略是指当机组转速达到一定值时，再投入电网并 网运行。这种策略可以降低并网电流的冲击，使风力发电机组较 轻松地完成并网过程。 2、恒功率控制策略 恒功率控制策略是指将输出功率控制在一个设定值，通过控制 电网侧的电压来实现控制目标。这种策略适用于小型风电场。但

是在大型风电场中，因为电网的容量限制，恒功率控制策略的适 用范围有限。 3、最大功率跟踪策略 最大功率跟踪策略是指通过控制叶片的角度和转速来实现输出 功率最大化。这种策略适用于风能资源稳定的情况下，但是在不 稳定的风能资源条件下，其控制精度会受到较大的影响。 4、双馈风力发电机控制策略 双馈风力发电机控制策略是指在风力发电机和电网之间加入一 个功率电子装置，将转子电流变成可控制的电流去控制输出功率。这种策略具有较好地控制性能和经济性。 以上是常见的并网运行控制策略，这些策略在不同的风电场中 有不同的应用范围和效果。为了提高并网运行的效果，需要进行 策略的优化研究。 二、风电场并网运行控制策略优化 风电场并网运行控制策略的优化主要包括以下方面： 1、优化风机控制策略 针对不同风能资源的变化，采取不同的控制策略来实现并网运行，通过根据实时表观功率和风速数据，对风机的控制策略进行 实时调整，可以最大限度地发挥风力资源的利用效益。

风力发电系统最大功率追踪控制设计

风力发电系统最大功率追踪控制设计 摘要 风力发电系统是一种绿色、清洁的能源系统，具有深远的社会和 经济意义。为了提高风力发电系统的能量转换效率和稳定性，本文基 于最大功率追踪控制理论，设计了一种基于模糊控制的风力发电系统 最大功率追踪控制策略，研究表明该控制策略具有较好的控制效果。 关键词：风力发电系统；最大功率追踪控制；模糊控制 Abstract Wind power generation system is a green and clean energy system with profound social and economic significance. In order to improve the energy conversion efficiency and stability of wind power generation system, this paper designs a maximum power point tracking control strategy based on fuzzy control theory, which has better control effect according to the research. Keywords: Wind Power Generation System; Maximum Power Point Tracking Control; Fuzzy Control 1. 引言 随着能源危机不断加剧和环境问题日益突出，可再生能源得到了 广泛的关注和研究。风力发电是一种绿色、清洁的能源，具有广泛的 应用前景和巨大的经济效益。然而，由于风力发电机的风速、转速和 负载变化等因素的影响，风力发电系统在实际运行中会出现能量损失 和不稳定等问题，因此，提高风力发电系统的能量转换效率和稳定性，是当前研究的热点和难点问题[1]。 2. 风力发电系统最大功率追踪控制 风力发电系统最大功率追踪控制是指在一定的风速和负载情况下，将风力发电机中的最大功率转化为输出功率的控制过程[2]。最大功率 追踪控制可以有效地提高风力发电系统的能量转换效率和稳定性。最

风机最大风能追踪方法综述

风机最大风能追踪方法综述 作者：肖忠云，陈康博 来源：《科技视界》 2015年第22期 肖忠云陈康博 （贵州大学电气工程学院，贵州贵阳550025） 【摘要】介绍了四种风机最大风能追踪MPPT，包括基于风速的最优叶尖速比法、爬山搜索法、功率信号反馈控制法、风速软测量法。并选取了最为常用的功率信号反馈控制算法进行MATLAB仿真建模，仿真结果表明该方法能较快、较准确的实现MPPT功能。 【关键词】MPPT；最优叶尖速比法；爬山搜索法；功率信号反馈控制法；风速软测量法 【Abstract】Fourmaximumpowerpointtrackeralgorithmsforwindpowergeneratorsareintroduced,including theoptimaltipspeedratiomethodbasedonwindspeed,thehillclimbingsearchmethod,thepowers ignalfeedbackcontrolmethod,andthesoftsensingmethodofwindspeed.Themostcommonlyusedpo wersignalfeedbackcontrolmethodisselectedforMATLAB/Simulinkmodelingandsimulation.The resultsshowthattheproposedalgorithmcanmorerapidlyandaccuratelyrealizeMPPTfunction. 【Keywords】MPPT；Theoptimaltipspeedratiomethodbasedonwindspeed；Thehillclimbingsearchmethod；Thepowersignalfeedbackcontrolmethod；Thesoftsensingmethodofwindspeed 0引言 国家大力发展新能源，风力资源作为清洁且可再生的新能源，得到了国家的大力重视。风 力发电具有间歇性、波动性的特点，对风机的最大风能追踪方法的研究极为重要。实现风机的 最大风能追踪，能最大限度的利用风能，提高风电机组的总发电量。本文介绍了四种最大风能 的追踪方法，并对其进行分析对比。 1最大风能追踪方法简介 1.1基于风速的最优叶尖速比法 最优叶尖速比法就是通控制转速使得转速与风速比值保持在一个最优值，以追踪最大功率。风力机吸收机械功率： 在桨距角一定的情况下要想使得风力机吸收功率最大，则需要使取到最大值。根据风能利 用系数随叶尖速比变化的曲线可知，存在一个叶尖速比使得风能利用系数取得最大值，这个叶 尖速比即为最优叶尖速比,维持在最优叶尖速比就可以实现，各种风速下的最大功率追踪。 这种方法控制目标明确，原理简单。并且由于风机自身变桨距控制，以及启动控制系统需 要风速计测量风速，所以这种控制方法实现容易。但是这一个方法需要通过风速计测量风速， 但是风速计测到的只是一点或者几点的风速，并不完全反应作用在风机叶片上的风速，并且风 速计自身存在惯性本身也有测量误差和延迟，所以这种方法对最大功率的跟踪精度不大。使风 电机组能获得最大的输出功率。并且每一风机都有一特定的最佳叶尖速比，它与风机以及发电 机的特性有关，所以这种方法难以推广，基本不再使用。

风力发电机最大功率控制方法的研究

风力发电机最大功率控制方法的研究

摘要：风力发电是一种十分清洁的新型产能方式，具有可不断再生、无污染、设备安装便利的特点，因此，受到世界各国的普遍重视。虽然风力发电有很多优点，但也存在一个重大的问题，由于风力发电的能量来源取决于风，无法人为控制风速大小及能量强弱，因此在发电过程中，扇叶的转速也十分不稳定，虽然很多专家学者进行了相关研究，实现了风机相对稳定的产能结构，但是还是无法确保发电机的高效和稳定输出。在这种情况下，一些学者提出了最大功率点跟踪技术，并迅速在风电研究中获得了快速推广。 关键词：风力发电机;最大功率;控制方法; 引言 调节变桨距的风力机功率时主要依靠叶片自身特有的气动特点，与此同时还可以针对叶片桨的距角进行相应的调整也可以达到调节的目的。在风电机组的额定的风速下，有效的对桨距的角度控制在零度较小的标准范围中，进而其达到一台定桨距的风力机，而发电机所输出的相应功率则依据叶片自身的气动性伴随风速的变化；如果实际的功率高于额定的标准功率时，变桨距会对叶片的桨距角进行相应的调整，进而确保发电机所输出的功率被局限于额定标准范围的附近，由此最终达到以恒定功率的运行状态。 1 国内风力发电的现状 就技术层面而言，国内的风力发电主要分成了三步走的策略，首先引进国外先进的技术，其次对国外的先进技术进行消化吸收和转化，最后实现自我技术的提升与创新。目前我国传统的电力设备逐渐退出市场，而当前的电力设备进行了更新与换代，我国当前的风力发电的设备也在蓬勃的发展，其组设置也在逐渐提高，就发电行业而言，我国设备和关键零件都能够满足我国当前风力发电的需求。所以加强风力发电装备设置的技术创新，促进自主创新能力的提高，能够有效地推动风力发电系统的完善与进步，风力发电的关键技术也是推动风力发电，甚至我国电力行业进步的重要内容，其中控制系统是其关键的内容，为了推动该行业的发展，需要有效地提高控制系统的效率。 2 风电系统性能分析 2.1风力发电结构分析 在我国一般把50W～10kW的风力发电机定义为小型风力发电系统。小型风力发电系统一般都可分为产能、发电、储能三个部分：产能部由风轮和风机控制装置组成，负责收集风能；发电部分由发电机、功率控制器等部件组成，负责将风能转变为电能；储能部分由蓄电

风力发电系统控制与优化技术研究

风力发电系统控制与优化技术研究 近年来，由于能源需求的不断增长和环保意识的提高，风力发电作为一 种清洁、可再生的能源形式受到了广泛关注和应用。风力发电系统的控制与 优化技术研究，对于提高风电的发电效率、降低成本、保障电网的稳定运行 具有重要意义。本文将从风力发电系统的控制策略、风机控制技术以及优化 算法等方面进行详细阐述。 首先，风力发电系统的控制策略是提高风电系统运行效率的关键。常见 的控制策略包括最大功率点跟踪控制、风电场的协调控制以及故障检测与诊 断等。最大功率点跟踪控制是目前应用较为广泛的一种控制策略，通过不断 调整风机叶片角度和转速等参数，使得风机在不同风速下都能够工作在最大 功率点，从而最大限度地提高发电效率。而风电场的协调控制则是通过集中 控制风电场中的多台风机，实现对风电场的整体功率和频率的调节，保证风 电系统与电网的协调运行。另外，故障检测与诊断技术的研究能够实现对风 力发电系统故障的快速定位和诊断，提高风电系统的可靠性和可维护性。 其次，风机控制技术是风力发电系统控制与优化技术研究的重要内容之一。风机控制策略的优化可以提高风能的捕获率、减少机械载荷和振动，从 而延长风机的寿命。风机控制技术主要包括变桨控制、变速控制以及响应控 制等。变桨控制通过调整叶片角度，使得风机在不同风速下能够获得最大的 捕获风能，实现最大功率点跟踪。变速控制则是根据风速的变化，调整风机 的转速，使得发电机一直工作在最佳转速范围，提高风电系统的发电效率。 响应控制则是通过对风机节点的数据进行实时监测和控制，在风机叶片受到 风速变化冲击时，实现快速的响应，减少风机叶片的损伤。 最后，优化算法在风力发电系统控制与优化技术研究中起到了至关重要 的作用。优化算法的应用可以帮助寻找最佳的控制参数组合，提高风电系统 的发电效率。常见的优化算法包括遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法等。遗传算法通过模拟生物进化的过程，从初始群体中筛选出最佳个体，不断迭 代优化控制参数，以达到最优控制效果。粒子群算法则通过模拟鸟群寻找食 物的过程，不断调整粒子速度与位置，寻找全局最优解。模拟退火算法则模 拟金属退火时的过程，通过温度的不断降低，从而搜索全局最优解。 综上所述，风力发电系统的控制与优化技术研究对于提高风电系统的发 电效率、降低成本、保障电网的稳定运行具有重要意义。通过优化风力发电 系统的控制策略、风机控制技术以及应用优化算法，可以提高风电系统的发 电效率，并降低对电网的影响。随着科技的不断进步，相信风力发电系统的