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垂直轴永磁直驱风力发电系统全风速功率控制
  • ISSN号:1671-5292
  • 期刊名称:《可再生能源》
  • 时间:0
  • 分类:TK83[动力工程及工程热物理—流体机械及工程] TM614[电气工程—电力系统及自动化]
  • 作者机构:[1]南通大学电气工程学院,江苏南通226019
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(61004053,61273151);江苏省自然科学基金项目(BK20141238);江苏省高校优势学科建设工程资助项目;江苏省高校青蓝工程资助项目;江苏省高校研究生科研创新计划项目(CXLX13-681);南通市应用研究计划项目(BK2012009,BK2013062).
中文摘要:

垂直轴风力机(VAWT)发电系统是一种应用潜力良好的新型风力发电系统。为了提高机组的风能转化效率,研究了全风速运行范围内的功率控制策略。建立了整机系统的数学模型,讨论了VAWT的气动机械特性及其4种工作模式:在此基础上,分析了机组在额定风速以内MPPT运行模式下,基于最佳叶尖速比(TSR)跟踪原理的最大风功率吸收控制策略:针对在额定风速以上的恒功率运行模式,设计了基于二阶扩张状态观测(ESO)方法的实时气动转矩估计器以及基于恒额定功率发电的最佳角速度控制策略;最后给出了全风速功率控制的系统结构。通过仿真试验,验证了该功率控制策略在全风速运行范围内实现整机高风能转化效率的良好效果。

英文摘要:

Vertical-axis wind turbine (VAWT) based wind power generation system is a new type ot wind energy conversion system (WECS), and has good potential for commercial application because of its excellent performance. In this paper, an appropriate power control strategy for VAWT generation system is studied to improve wind energy conversion efficiency in the operating condition of all wind speed range. Firstly, a mathematical model of VAWT generation system is set up. After analyzing aerodynamic characteristics of VAWT in all wind speed operating condition, power control requirement is classified into four operating regions. Secondly, wind turbine's optimum tip speed ratio (TSR) control algorithm is discussed within rated wind speed range, and its generator angular velocity closed-loop control equation is also worked out to implement maximum power point tracking (MPPT) task. Above rated wind speed range, a second-order extended state observer (ESO) is designed to estimate wind turbine real-time aerodynamic torque, and an optimum generator angular velocity control algorithm is developed to ensure constant power generation output, Finally, an all wind speed power control system structure is made out. Simulation results show that the proposed control strategy can achieve high wind energy conversion efficiency in the operating condition of all wind speed range.

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期刊信息
  • 《可再生能源》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:辽宁省科学技术厅
  • 主办单位:辽宁省能源研究所
  • 主编:张大雷
  • 地址:辽宁省营口市西市区银泉街65号
  • 邮编:115003
  • 邮箱:kzsny2007@163.com
  • 电话:0417-2832895 2835349
  • 国际标准刊号:ISSN:1671-5292
  • 国内统一刊号:ISSN:21-1469/TK
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 1999-2000年度辽宁省一级期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),英国农业与生物科学研究中心文摘,波兰哥白尼索引,美国剑桥科学文摘,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:10629