CN110880891A - 一种基于模型预测的多绕组永磁风力发电机效率优化方法 - Google Patents

一种基于模型预测的多绕组永磁风力发电机效率优化方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110880891A
CN110880891A CN201911161994.4A CN201911161994A CN110880891A CN 110880891 A CN110880891 A CN 110880891A CN 201911161994 A CN201911161994 A CN 201911161994A CN 110880891 A CN110880891 A CN 110880891A
Authority
CN
China
Prior art keywords
stator
generator
permanent magnet
set value
torque
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201911161994.4A
Other languages
English (en)
Inventor
邢军强
郑浩康
王东瑞
孔莹莹
邢作霞
陈雷
汪明武
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenyang University of Technology
Shenyang Institute of Engineering
Original Assignee
Shenyang University of Technology
Shenyang Institute of Engineering
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenyang University of Technology, Shenyang Institute of Engineering filed Critical Shenyang University of Technology
Priority to CN201911161994.4A priority Critical patent/CN110880891A/zh
Publication of CN110880891A publication Critical patent/CN110880891A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/05—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation specially adapted for damping motor oscillations, e.g. for reducing hunting
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/04—Control effected upon non-electric prime mover and dependent upon electric output value of the generator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2101/00—Special adaptation of control arrangements for generators
    • H02P2101/15—Special adaptation of control arrangements for generators for wind-driven turbines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于模型预测的多绕组永磁风力发电机效率优化方法，根据发电机设计理论及多相绕组电路等效方法，构建六相永磁同步发电机损耗模型；在模型预测直接转矩控制基础上结合六相永磁同步发电机损耗模型，定义定子有功电流预测值；根据定子有功电流预测值对发电机电磁转矩和磁链进行计算，得到电磁转矩和磁链预测值；通过求取系统最小损耗工作点得到定子有功电流设定值；将定子有功电流设定值结合最佳特性曲线的最大风能跟踪方法确定电磁转矩设定值；根据电磁转矩和磁链给定值与预测值之间偏差最小的原则，选取最优电压矢量建立性能评价函数，利用电磁转矩设定值和定子有功电流设定值对性能评价函数进行计算。有利于延长风机的使用寿命。

Description

一种基于模型预测的多绕组永磁风力发电机效率优化方法
技术领域
本发明属于电力电子交直流变换与风力发电技术领域，具体涉及一种基于模型预测的多绕组永磁风力发电机效率优化方法。
背景技术
风力发电以其清洁无污染、建设周期短、运行成本低等优点，已成为新能源和可再生能源开发的重点领域。与双馈异步风力机相比，直驱式永磁同步风力机无需齿轮箱，无励磁绕组损耗，具有效率高、可靠性好的优点，且采用六相双Y移30°绕组结构的永磁同步发电机(见图1)，具有体积小、重量轻、工作可靠性高等优点，并有助于用低压电器实现大功率，因此在永磁直驱同步风力发电系统中也常使用该类型发电机。
在直驱式永磁同步风力机中，最大风能通常是通过控制风力机的转速来获取的。目前最大风能跟踪方法主要有叶尖速比法、扰动观察法和最佳特性曲线法。叶尖速比法响应速度快但依赖风速计测量精度，且输出功率稳定性欠佳；扰动观察法关键在于步长的选择，存在难以同时兼顾风电系统对响应速度和输出功率稳定性要求等缺陷；最佳特性曲线法通过控制直驱永磁风力发电机组转速满足最佳功率曲线或最佳转矩曲线从而完成最大风能捕获，具有算法简洁、功率输出波动小等优点。而直接转矩控制方法因其具有快速响应转矩和转速变化的特点，因此被广泛的应用于永磁同步风力发电机组的控制领域。将直接转矩控制与最佳特性曲线法相结合，可以实现对永磁同步风力发电机最大功率点的精确跟踪。然由于传统的直接转矩控制策略存在明显的转矩和磁链脉动问题，而模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)以其控制原理简单、可实现多变量控制以及方便解决非线性约束等特点，与永磁同步发电机直接转矩控制方法相结合可减小发电机转矩脉动。
对于海上六相多绕组永磁同步发电机控制系统来说，除提高发电机的转矩响应速度，降低转矩和磁通脉动，保证系统的效率和可靠性外，降低永磁同步发电机本身的损耗，优化发电机的效率也是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于模型预测的多绕组永磁风力发电机效率优化方法，提高了转矩预测的精度，有效地降低了系统转矩脉动，有利于延长风机的使用寿命
本发明是这样实现的，一种基于模型预测的多绕组永磁风力发电机效率优化方法，该方法包括：
一种基于模型预测的多相绕组永磁风力发电机效率优化方法，通过对定子有功电流设定值、电磁转矩设定值设计性能评价函数，使系统能保持着最小损耗下运行，包括如下的步骤：
(1)根据发电机设计理论及多相绕组电路等效方法，构建六相永磁同步发电机损耗模型；
(2)在模型预测直接转矩控制基础上结合六相永磁同步发电机损耗模型，定义定子有功电流预测值；
(3)根据定子有功电流预测值对发电机电磁转矩和磁链进行计算，得到电磁转矩和磁链预测值；
(4)通过求取系统最小损耗工作点得到定子有功电流设定值；
(5)将定子有功电流设定值结合最佳特性曲线的最大风能跟踪方法确定电磁转矩设定值；
(6)根据电磁转矩和磁链给定值与预测值之间偏差最小的原则，选取最优电压矢量建立性能评价函数，利用电磁转矩设定值和定子有功电流设定值对性能评价函数进行计算。
进一步地，搭建六相永磁同步发电机损耗模型，模型搭建通过Park变换以及Clarke变换，建立永磁同步六相电机在dq坐标下的双绕组等效电路，运用电路中的戴维南等效定理继续简化双绕组等效电路后，得到dq坐标系下六相永磁同步发电机简化损耗模型电路。
进一步地，在模型预测直接转矩控制基础上结合六相永磁同步发电机损耗模型，定义定子有功电流预测值，包括:电流传感器检测发电机当前时间电流，经过Park变换以及Clarke变换在dq坐标系中获得k时刻的定子电流值，同时，转速传感器检测到k时刻的转子转速，并根据k时刻的定子电流值和k时刻的转子转速两个值对k+1次的定子电流进行预测得到k+1次的定子电流的预测值，定子电流的预测转矩基于时刻k+1处的定子电流的预测值对发电机转矩和磁链进行计算。
进一步地，根据最佳特性曲线法采用最大风能跟踪方法确定电磁转矩设定值具体为：根据最佳特性曲线法，永磁风力发电机最大转矩表示为：
Figure BDA0002286367550000031
式中，ρ为空气密度；R为风机叶片半径；ωropt为最大转矩对应的发电机转子最优机械角速度，Cpmax为最大风能利用系数，λopt为最优叶尖速比；在风电系统不同工作情况下采用最大风能跟踪模块,根据上述公式得到最大风能跟踪模块输出值作为电磁磁矩设定值
Figure BDA0002286367550000032
进一步地，计算得到定子有功电流设定值具体为：根据六相永磁同步发电机损耗模型计算六相多绕组永磁同步发电机在dq坐标系下稳态电压及电流，根据dq坐标系下稳态电压及电流得到发电机的损耗Ploss，根据系统效率最优运行点为发电机损耗的极值点dPloss/diwd＝0，计算得出定子有功电流值设定值。
进一步地，性能评价函数表示为：
Figure BDA0002286367550000041
式中，K1为转矩的权重系数，表示为K1＝1/Tr 2，Tr为发电机额定转矩；K2为定子电流的权重系数，表示为
Figure BDA0002286367550000043
Ir为发电机定子额定电流，ηi为常数，取值范围通常为0.8～1.2，
Figure BDA0002286367550000044
为电磁转矩设定值，iwd为定子有功电流值，
Figure BDA0002286367550000042
为定子有功电流设定值。
本发明与现有技术相比，有益效果在于：
本发明优化模型预测直接转矩控制，通过预测定子有功电流得到发电机电磁转矩的预测值，提高了转矩预测的精度，有效地降低了系统转矩脉动，有利于延长风机的使用寿命。基于最小损耗设计原理的效率优化性能评估函数可以在提高系统响应速度的同时，选择合适的开关矢量来实现系统的实时运行效率优化。
附图说明
图1为六相双Y移30°永磁风力发电机变流器拓扑图；
图2为基于模型预测直接转矩控制的整体流程步骤图；
图3风能利用系数Cp与叶尖速比λ关系；
图4为六相永磁风力发电机组转矩输出特性曲线；
图5为模型预测直接转矩控制系统框图；
图6为六相电机在dq坐标下的双绕组等效电路(a)为d轴等效电路，(b)为q轴等效电路；
图7为dq坐标系下六相永磁同步发电机简化损耗模型电路(a)d轴等效电路，(b)q轴等效电路；
图8为效率优化的模型预测直接转矩控制系统框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图2所示，一种基于模型预测的多相绕组永磁风力发电机效率优化方法，通过对定子有功电流设定值、电磁转矩设定值设计性能评价函数，使系统能保持着最小损耗下运行，包括如下的步骤：
(1)根据发电机设计理论及多相绕组电路等效方法，构建六相永磁同步发电机损耗模型；
(2)在模型预测直接转矩控制基础上结合六相永磁同步发电机损耗模型，定义定子有功电流预测值；
(3)根据定子有功电流预测值对发电机电磁转矩和磁链进行计算，得到电磁转矩和磁链预测值；
(4)通过求取系统最小损耗工作点得到定子有功电流设定值；
(5)将定子有功电流设定值结合最佳特性曲线的最大风能跟踪方法确定电磁转矩设定值；
(6)根据电磁转矩和磁链给定值与预测值之间偏差最小的原则，选取最优电压矢量建立性能评价函数，利用电磁转矩设定值和定子有功电流设定值对性能评价函数进行计算。
进一步地，搭建六相永磁同步发电机损耗模型，模型搭建通过Park变换以及Clarke变换，建立永磁同步六相电机在dq坐标下的双绕组等效电路，运用电路中的戴维南等效定理继续简化双绕组等效电路后，得到dq坐标系下六相永磁同步发电机简化损耗模型电路。
进一步地，在模型预测直接转矩控制基础上结合六相永磁同步发电机损耗模型，定义定子有功电流预测值，包括:电流传感器检测发电机当前时间电流，经过Park变换以及Clarke变换在dq坐标系中获得k时刻的定子电流值，同时，转速传感器检测到k时刻的转子转速，并根据k时刻的定子电流值和k时刻的转子转速两个值对k+1次的定子电流进行预测得到k+1次的定子电流的预测值，定子电流的预测转矩基于时刻k+1处的定子电流的预测值对发电机转矩和磁链进行计算。
进一步地，根据最佳特性曲线法采用最大风能跟踪方法确定电磁转矩设定值具体为：根据最佳特性曲线法，永磁风力发电机最大转矩表示为：
Figure BDA0002286367550000061
式中，ρ为空气密度；R为风机叶片半径；ωropt为最大转矩对应的发电机转子最优机械角速度，Cpmax为最大风能利用系数，λopt为最优叶尖速比；在风电系统不同工作情况下采用最大风能跟踪模块,根据上述公式得到最大风能跟踪模块输出值作为电磁磁矩设定值
Figure BDA0002286367550000064
进一步地，计算得到定子有功电流设定值具体为：根据六相永磁同步发电机损耗模型计算六相多绕组永磁同步发电机在dq坐标系下稳态电压及电流，根据dq坐标系下稳态电压及电流得到发电机的损耗Ploss，根据系统效率最优运行点为发电机损耗的极值点dPloss/diwd＝0，计算得出定子有功电流值设定值。
进一步地，性能评价函数表示为：
Figure BDA0002286367550000062
式中，K1为转矩的权重系数，表示为K1＝1/Tr 2，Tr为发电机额定转矩；K2为定子电流的权重系数，表示为
Figure BDA0002286367550000065
Ir为发电机定子额定电流，ηi为常数，取值范围通常为0.8～1.2，
Figure BDA0002286367550000066
为电磁转矩设定值，iwd为定子有功电流值，
Figure BDA0002286367550000063
为定子有功电流设定值。
详细说明如下：
风力机通过桨叶把风能转化成机械能，设风力机扫风面积为S，空气密度为ρ，风速为vw，按照贝兹原理，风力机从风中捕获的机械功率为：
Figure BDA0002286367550000071
其中
Figure BDA0002286367550000072
在上式中，Cp(λ,β)为风力机的风能利用系数，反映风力机将风能转换为机械能的效率，它是叶尖速比λ和桨叶节距角β的函数。
由于风力机输出转矩可由捕获功率Pw与转子机械角速度ω的比值表示，将式(2)代入式(1)并整理，可得风力机输出转矩为
Figure BDA0002286367550000073
根据最佳特性曲线法，风速变化时，只需控制发电机转速使λ保持在图3的极值点所对应的λopt处就可以使得风能利用系数达到最大值Cpmax，即风力机处在最佳工作点。永磁风力发电机最大输出转矩可表示为：
Figure BDA0002286367550000074
式中，ρ为空气密度；R为风机叶片半径；ωropt为最大转矩对应的发电机转子最优机械角速度，Cpmax为最大风能利用系数，λopt为最优叶尖速比。在风电系统不同工作情况下结合公式(4)引入最大风能跟踪模块，以该模块输出值作为转矩设定值
Figure BDA0002286367550000075
风力机转矩输出特性曲线见图4，在不同风速下，Tmax和ω关系如图4中点划线所示。当风速变化时，通过控制发电机转速使风力机运行在图中虚线上即可实现最大风能跟踪。
将模型预测控制与直接转矩控制相结合，可以有效地抑制发电机转矩脉动。实现过程为电流传感器检测发电机k时间(当前时刻)电流，经过Park变换以及Clarke变换在dq坐标系中获得k时刻的定子电流值。同时，转速传感器检测到k时刻的转子转速，并根据上述两个值对k+1次(下一时刻)的定子电流进行预测，定子电流的预测转矩基于时刻k+1处的定子电流的预测值对发电机电磁转矩和磁链进行计算，根据电磁转矩和磁链给定值与预测值之间偏差最小的原则，选取最优电压矢量建立评估函数，从而实现对变流器的控制。根据减小磁链和转矩脉动的原则，选取的性能评估函数g为：
Figure BDA0002286367550000081
式中：A1、A2分别为转矩项和磁链项的权重系数；
Figure BDA0002286367550000082
为磁链给定值；转矩设定值
Figure BDA0002286367550000083
不再由转速误差经过PI调节器给定，而是根据风电系统的具体参数结合式(4)引入最大风能跟踪模块，以该模块输出作为转矩设定值。具体评估流程见图5。
搭建六相永磁同步发电机损耗模型
永磁同步电动机的损耗主要包括：定子绕组铜损耗、定转子铁心损耗、风摩擦损耗和机械摩擦损耗、杂散损耗。定子绕组的铜损耗主要由线圈直流电阻引起的损耗和高频交变磁场趋肤效应引起的高频附加损耗两部分组成。绕组高频附加损耗可以通过有限元分析，根据电动机的工作频率、绕组导线的尺寸和槽内的布置位置等多种因素来计算。定子和转子铁心损耗是由定子和转子铁心的涡流效应引起的损耗。电机铁损主要集中在定子侧，定子侧铁损占总铁损的95％以上。转子铁损主要是涡流损耗。损耗主要集中在永磁体和转子表面。虽然这部分损耗相对较小，但由于转子散热条件差，对于表贴式电机来说转子铁耗处理不好容易导致转子温升过高导致永磁体退磁。
在本发明中首先通过Park变换以及Clarke变换，建立起永磁同步六相电机在dq坐标下的双绕组等效电路(见图6)。考虑到等效铁损电阻，再运用电路中的戴维南等效定理继续简化双绕组等效电路后，得到dq坐标系下六相永磁同步发电机简化损耗模型电路，见图7。
通过建立损耗模型可以对永磁同步发电机能量转换过程进行深入分析，六相多绕组永磁同步发电机在dq坐标系下稳态电压及电流方程为：
Figure BDA0002286367550000091
Figure BDA0002286367550000092
Figure BDA0002286367550000093
dq坐标系下的定子磁链分量ψd、ψq为
Figure BDA0002286367550000094
电磁转矩表达式为
Te＝3np[(Ld-Lq)idiq+iqψf] (10)
永磁同步发电机的铁损耗、铜损耗为
Figure BDA0002286367550000095
Figure BDA0002286367550000101
永磁同步发电机的损耗为
Ploss＝PCu+PFe (13)
由(10)可得
Figure BDA0002286367550000102
本发明仅考虑铁损耗和铜损耗等可控损耗，则发电机的损耗Ploss与d轴有效电磁转矩电流iwd的关系为：
Figure BDA0002286367550000103
式中，Rs为定子绕组电阻；L为等效电感；np为电机极对数；ψf为转子磁链值；ω为发电机转子机械角速度。id、iq分别为定子电流的d、q轴分量；ud、uq分别为定子电压的d、q轴分量；iwd、iwq分别为有效电磁转矩电流的d、q轴分量；
考虑发电机损耗的模型预测直接转矩控制优化算法：
考虑到永磁同步发电机在运行过程中的动态损耗，定义改进后的定子有功电流预测值，并利用该预测值得到转矩和磁链预测值。若采样周期足够小，Ts为采样时间，则：
Figure BDA0002286367550000104
此时对应的动态电压方程为：
Figure BDA0002286367550000111
将公式(16)代入(17)中，并与公式(7)进行联立可以得到k时刻式离散化方程为：
Figure BDA0002286367550000112
由式(7)和式(8)可得，永磁同步发电机在dq坐标系下有效电磁转矩电流与定子电流间的关系：
Figure BDA0002286367550000113
将(18)和式(19)相结合即可对定子电流k+1时刻有功电流值进行预测，并依据永磁发电机dq坐标系下定子磁链分量、电磁转矩与有效电磁转矩电流的关系计算得出k+1时刻发电机转矩与磁链的预测值分别为：
Figure BDA0002286367550000114
Te(k+1)＝3npψfiwq(k+1) (21)
从降低发电机损耗的角度考虑永磁风力发电机组的控制精度与效率最优问题，需以降低转矩脉动与损耗最小为目标选取性能评价函数。当系统处于稳定状态时，ω和Te为常数，由发电机损耗公式可得，发电机总损耗仅与定子有功电流值iwd相关，此时系统效率最优运行点为发电机损耗的极值点，即dPloss/diwd＝0，由此可以得出定子有功电流设定值
Figure BDA0002286367550000115
的表达式：
Figure BDA0002286367550000121
将式(22)计算值作为d轴有功电流的设定值
Figure BDA0002286367550000122
此时永磁同步风力发电机组的设计性能评估函数可表示为：
Figure BDA0002286367550000123
式中，K1为转矩的权重系数，可表示为K1＝1/Tr 2，Tr为发电机额定转矩；K2为定子电流的权重系数，表示为
Figure BDA0002286367550000124
Ir为发电机定子额定电流，ηi为常数，取值范围通常为0.8～1.2，而转矩设定值
Figure BDA0002286367550000125
由式(4)确定，效率优化系统框图见图8。
当发电机平稳运行时，通过本发明可使得发电机的铜损和铁损得到减少。考虑损耗因素的模型预测直接转矩控制效率优化策略提高了转矩预测值的准确性，减小了转矩脉动，提高了发电机的能量转换效率。在性能评估函数中，直接对定子有功电流进行预测控制，从而减少了所需的运行时间。对于小功率应用场合，变流器损耗和发电机不可控损耗在发电机系统总损耗中所占的比例很小，可以忽略不计，因而提升发电机运行效率就可使整个发电系统的效率得到有效提升，所以通过使用优化效率的MPDTC在降低转矩脉动、提高系统鲁棒性和提升系统效率方面具有可靠性和有效性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于模型预测的多绕组永磁风力发电机效率优化方法，其特征在于：通过对定子有功电流设定值、电磁转矩设定值设计性能评价函数，使系统能保持着最小损耗下运行，包括如下的步骤：
(1)根据发电机设计理论及多相绕组电路等效方法，构建六相永磁同步发电机损耗模型；
(2)在模型预测直接转矩控制基础上结合六相永磁同步发电机损耗模型，定义定子有功电流预测值；
(3)根据定子有功电流预测值对发电机电磁转矩和磁链进行计算，得到电磁转矩和磁链预测值；
(4)通过求取系统最小损耗工作点得到定子有功电流设定值；
(5)将定子有功电流设定值结合最佳特性曲线的最大风能跟踪方法确定电磁转矩设定值；
(6)根据电磁转矩和磁链给定值与预测值之间偏差最小的原则，选取最优电压矢量建立性能评价函数，利用电磁转矩设定值和定子有功电流设定值对性能评价函数进行计算。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，搭建六相永磁同步发电机损耗模型，模型搭建通过Park变换以及Clarke变换，建立永磁同步六相电机在dq坐标下的双绕组等效电路，运用电路中的戴维南等效定理继续简化双绕组等效电路后，得到dq坐标系下六相永磁同步发电机简化损耗模型电路。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在模型预测直接转矩控制基础上结合六相永磁同步发电机损耗模型，定义定子有功电流预测值，包括:电流传感器检测发电机当前时间电流，经过Park变换以及Clarke变换在dq坐标系中获得k时刻的定子电流值，同时，转速传感器检测到k时刻的转子转速，并根据k时刻的定子电流值和k时刻的转子转速两个值对k+1次的定子电流进行预测得到k+1次的定子电流的预测值，定子电流的预测转矩基于时刻k+1处的定子电流的预测值对发电机转矩和磁链进行计算。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，根据最佳特性曲线法采用最大风能跟踪方法确定电磁转矩设定值具体为：根据最佳特性曲线法，永磁风力发电机最大转矩表示为：
Figure FDA0002286367540000021
式中，ρ为空气密度；R为风机叶片半径；ωropt为最大转矩对应的发电机转子最优机械角速度，Cpmax为最大风能利用系数，λopt为最优叶尖速比；在风电系统不同工作情况下采用最大风能跟踪模块,根据上述公式得到最大风能跟踪模块输出值作为电磁磁矩设定值
Figure FDA0002286367540000022
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，计算得到定子有功电流设定值具体为：根据六相永磁同步发电机损耗模型计算六相多绕组永磁同步发电机在dq坐标系下稳态电压及电流，根据dq坐标系下稳态电压及电流得到发电机的损耗Ploss，根据系统效率最优运行点为发电机损耗的极值点dPloss/diwd＝0，计算得出定子有功电流值设定值。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，性能评价函数表示为：
Figure FDA0002286367540000023
式中，K1为转矩的权重系数，表示为K1＝1/Tr 2，Tr为发电机额定转矩；K2为定子电流的权重系数，表示为
Figure FDA0002286367540000024
Ir为发电机定子额定电流，ηi为常数，取值范围通常为0.8～1.2，
Figure FDA0002286367540000025
为电磁转矩设定值，iwd为定子有功电流值，
Figure FDA0002286367540000026
为定子有功电流设定值。
CN201911161994.4A 2019-11-25 2019-11-25 一种基于模型预测的多绕组永磁风力发电机效率优化方法 Withdrawn CN110880891A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911161994.4A CN110880891A (zh) 2019-11-25 2019-11-25 一种基于模型预测的多绕组永磁风力发电机效率优化方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911161994.4A CN110880891A (zh) 2019-11-25 2019-11-25 一种基于模型预测的多绕组永磁风力发电机效率优化方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110880891A true CN110880891A (zh) 2020-03-13

Family

ID=69730506

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911161994.4A Withdrawn CN110880891A (zh) 2019-11-25 2019-11-25 一种基于模型预测的多绕组永磁风力发电机效率优化方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110880891A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114123910A (zh) * 2021-10-22 2022-03-01 江苏大学 一种双三相永磁同步发电机的简化控制集模型预测直接功率控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103066904A (zh) * 2012-12-13 2013-04-24 东南大学 一种永磁风力发电机最大功率跟踪控制方法
CN106992514A (zh) * 2017-03-13 2017-07-28 沈阳工程学院 一种风储孤网系统的小干扰稳定性分析方法
CN107612446A (zh) * 2017-11-03 2018-01-19 天津工业大学 一种内置式永磁同步电机模型预测转矩控制方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103066904A (zh) * 2012-12-13 2013-04-24 东南大学 一种永磁风力发电机最大功率跟踪控制方法
CN106992514A (zh) * 2017-03-13 2017-07-28 沈阳工程学院 一种风储孤网系统的小干扰稳定性分析方法
CN107612446A (zh) * 2017-11-03 2018-01-19 天津工业大学 一种内置式永磁同步电机模型预测转矩控制方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
朱瑛等: "考虑损耗转矩的风力发电系统最大风能跟踪控制", 《中国电机工程学报》 *
苗磊等: "基于模型预测直接转矩控制的永磁同步发电机效率优化研究", 《电工技术学报》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114123910A (zh) * 2021-10-22 2022-03-01 江苏大学 一种双三相永磁同步发电机的简化控制集模型预测直接功率控制方法
CN114123910B (zh) * 2021-10-22 2023-10-10 江苏大学 一种发电机的简化控制集模型预测直接功率控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cárdenas et al. Control strategies for power smoothing using a flywheel driven by a sensorless vector-controlled induction machine operating in a wide speed range
GB2551701A (en) Control or processing system and method
JP2016019465A (ja) 電気自動車における誘導電動機の効率最適化方法及び装置
CN106357178B (zh) 一种低速直驱风电机组电气传动系统效率最优控制方法
JP2004215345A (ja) 発電システムおよびその制御方法
CN103306896A (zh) 用于在考虑功率损耗的情况下操作风力涡轮机的方法和装置
Ciampichetti et al. Sliding mode control of permanent magnet synchronous generators for wind turbines
Abo-Khalil Model-based optimal efficiency control of induction generators for wind power systems
Mahdi et al. Estimation of tip speed ratio using an adaptive perturbation and observation method for wind turbine generator systems
CN103746629A (zh) 基于模型预测的开关磁链永磁同步电机的电流控制方法
Cimini et al. Control of variable speed wind energy conversion systems by a discrete-time sliding mode approach
Ontiveros et al. A new model of the double-feed induction generator wind turbine
WO2023087581A1 (zh) 一种电机齿部磁密比值和最优裂比的确定方法
CN107231109B (zh) 一种大功率异步电动机低开关频率运行控制方法
CN110880891A (zh) 一种基于模型预测的多绕组永磁风力发电机效率优化方法
Jebaseeli et al. Performance Analysis of various configurations of switched reluctance machine for wind energy applications
Koch et al. Sensorless technique applied to PMSG of WECS using sliding mode observer
Hajiabadi et al. Multi-objective optimization and online control of switched reluctance generator for wind power application
Sliwinski et al. Impact of winding parameters of a switched reluctance generator on energy efficiency of a wind turbine
CN114614725A (zh) 一种电励磁双凸极可控整流发电系统效率最优控制方法
Yamaguchi et al. Study for small size wind power generating system using switched reluctance generator
Bazzo et al. Wind power PMSG optimally designed for maximum energy proceeds and minimum cost
WO2016006439A1 (ja) 電動自動車における誘導電動機の効率最適化方法及び装置
JP2006271199A (ja) 風力発電装置
Boussiala et al. Novel welding machine based on small PMSG wind turbine

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20200313

WW01 Invention patent application withdrawn after publication