永磁同步风力发电系统实验指导书
永磁同步风力发电系统控制研究
永磁同步风力发电系统控制研究随着气候变化和环境保护意识的日益增强，可再生能源的研究与应用变得越来越重要。
风能作为一种广泛分布且可再生的能源资源，被广泛应用于发电领域。
在风能发电系统中，永磁同步发电机系统因其高效率、高性能和简洁结构而备受关注。
为实现对永磁同步风力发电系统的控制，研究控制策略和算法变得至关重要。
永磁同步风力发电系统的控制是确保发电效率和系统稳定运行的关键。
因此，研究人员们对于系统的控制策略进行了广泛研究，以提高发电系统的性能和可靠性。
首先，针对永磁同步发电机系统的控制，矢量控制是最常用和有效的控制策略之一。
矢量控制通过监测永磁发电机的电流和转速，控制它们的大小和方向，以确保系统的稳定性和高效性。
矢量控制策略采用PI控制器来实现闭环控制，根据当前状态进行动态调整，以使输出电压和转速保持在一个可接受的范围内。
其次，为了提高永磁同步发电机系统的效率和性能，一些高级控制算法被引入。
例如，模糊控制策略能够根据设定的规则和输入参数来自适应地调整系统的控制策略。
这种方法可以提高系统的鲁棒性和适应性，使其能够在不同的工况下具有良好的性能。
另外，基于神经网络的控制算法也被广泛应用于永磁同步风力发电系统的控制中。
神经网络是一种模拟人类神经系统的计算模型，其具有自学习和适应性的能力。
通过训练和优化神经网络模型，可以根据风能发电系统的输入和输出数据，实现系统的自动控制和优化。
神经网络控制具有较高的灵活性和适应性，可以处理复杂的非线性系统。
此外，针对永磁同步风力发电系统控制中的低频振荡问题，一些控制策略也被提出。
例如，采用模型参考自适应控制（MRAC）策略可以有效地抑制低频振荡，提高系统的稳定性和准确性。
MRAC策略通过调整系统的控制参数，根据系统的数学模型来实现对系统的控制。
综上所述，永磁同步风力发电系统控制的研究是提高发电效率和系统性能的关键。
矢量控制、模糊控制、神经网络控制和MRAC策略等多种控制策略和算法被应用于系统的控制中，以提高系统的鲁棒性和适应性。
_风力发电实验指导
风力发电实验风能是一种清洁的可再生能源，蕴量巨大。
全球的风能约为2.7×10 8万千瓦，其中可利用的风能为2×10 6万千瓦，比地球上可开发利用的水能总量要大10倍。
随着全球经济的发展，对能源的需求日益增加，对环境的保护更加重视，风力发电越来越受到世界各国的青睐。
大力发展风电等新能源是我国的重大战略决策，也是我国经济社会可持续发展的客观要求。
发展风电不但具有巨大的经济效益，而且与自然环境和谐共生，不对环境产生有害影响。
近几年，随着我国的风电设备制造技术取得突破，风力发电取得飞速发展。
据2011年4月《国家电网公司促进风电发展白皮书》。
截至2010年底，全国风电并网容量2956万千瓦，“十一五”期间年均增速接近100%。
2010年，全国风电机组平均利用小时数2097小时。
蒙东、蒙西、吉林、黑龙江风电发电量占全社会用电量的比例分别达到21.1%、8.7%、5.6%、4.6%，风电利用已达到较高水平。
预计到2015年，我国风电规模将超过9000万千瓦，2020年将达到1.5亿千瓦以上。
与其它能源相比，风力，风向随时都在变动中。
为适应这种变动，最大限度地利用风能，近年来在风叶翼型设计，风力发电机的选型研制，风力发电机组的控制方式，并网发电的安全性等方面，都进行了大量的研究，取得重大进展，为风力发电的飞速发展奠定了基础。
风电的飞速发展提供大量的就业与个人发展机会，普及风电知识，在高等院校培养相关专门人才已成当务之急。
实验内容实验1 风速，螺旋桨转速（也是发电机转速），发电机感应电动势之间关系测量 实验2 测量扭曲型可变浆距3叶螺旋桨风轮叶尖速比λ与功率系数C P 关系 实验3 切入风速到额定风速区间功率调节实验实验4 额定风速到切出风速区间功率调节实验 － 变浆距调节 实验5 风帆型3叶螺旋桨风轮叶尖速比λ与功率系数C P 关系的测量 实验6 平板型4叶螺旋桨风轮叶尖速比λ与功率系数C P 关系的测量实验原理1、风能与风速测量风是风力发电的源动力，风况资料是风力发电场设计的第一要素。
风力发电系统实验
四川大学电气信息学院课程题目：风力发电系统实验专业班级：电力108班姓名：郭焱林孟庆伦王飞鹏杜越梁政学号：1143031056 1143031208 11430312281143031227 1143031247第二章风力发电系统实验§ 2.1 风力发电实验2.1.1 风力发电机调速一、实验类别/学时验证/2 学时二、实验目的1．掌握永磁发电机、永磁变频电机、变频调速器工作原理，以及模拟风力发电过程中，它们之间的机械、电磁关系。
2. 掌握变频器使用方法。
三、实验原理同步发电机是目前使用最多的一种发电机。
同步发电机的定子与异步发电机相同，由定子铁心和三相定子绕组组成；转子由转子铁心、转子绕组(即励磁绕组)、集电环和转子轴等组成,转子上的励磁绕组经集电环、电刷与直流电源相连，通以直流励磁电流来建立磁场。
为了便于起动，磁极上一般还装有笼型起动绕组。
同步发电机结构如图 2-1 所示。
图2-1 同步发电机结构图2-2 同步发电机转子结构a) 隐极式b) 凸极式同步发电机的转子有凸极式和隐极式两种，其结构如图 2-2 所示。
隐极式的同步发电机转子呈圆柱体状，其定、转子之间的气隙均匀，励磁绕组为分布绕组，分布在转子表面的槽内。
凸极式转子具有明显的磁极，绕在磁极上的励磁绕组为集中绕组，定、转子间的气隙不均匀。
凸极式同步发电机结构简单、制造方便，一般用于低速发电场合；隐极式的同步发电机结构均匀对称，转子机械强度高，可用于高速发电。
大型风力发电机组一般采用隐极式同步发电机。
同步发电机的励磁系统一般分为两类：一类用直流发电机作为励磁电源的直流励磁系统，另一类用整流装置将交流变成直流后供给励磁的整流励磁系统。
发电机容量大时,一般采用整流励磁系统。
同步发电机在风力机的拖动下，转子(含磁极)以转速 n 旋转，旋转的转子磁场切割定子上的三相对称绕组，在定子绕组中产生频率为 f1 的三相对称的感应电动势和电流输出，从而将机械能转化为电能。
_风力发电实验指导
风力发电实验风能是一种清洁的可再生能源，蕴量巨大。
全球的风能约为2.7×10 8万千瓦，其中可利用的风能为2×10 6万千瓦，比地球上可开发利用的水能总量要大10倍。
随着全球经济的发展，对能源的需求日益增加，对环境的保护更加重视，风力发电越来越受到世界各国的青睐。
大力发展风电等新能源是我国的重大战略决策，也是我国经济社会可持续发展的客观要求。
发展风电不但具有巨大的经济效益，而且与自然环境和谐共生，不对环境产生有害影响。
近几年，随着我国的风电设备制造技术取得突破，风力发电取得飞速发展。
据2011年4月《国家电网公司促进风电发展白皮书》。
截至2010年底，全国风电并网容量2956万千瓦，“十一五”期间年均增速接近100%。
2010年，全国风电机组平均利用小时数2097小时。
蒙东、蒙西、吉林、黑龙江风电发电量占全社会用电量的比例分别达到21.1%、8.7%、5.6%、4.6%，风电利用已达到较高水平。
预计到2015年，我国风电规模将超过9000万千瓦，2020年将达到1.5亿千瓦以上。
与其它能源相比，风力，风向随时都在变动中。
为适应这种变动，最大限度地利用风能，近年来在风叶翼型设计，风力发电机的选型研制，风力发电机组的控制方式，并网发电的安全性等方面，都进行了大量的研究，取得重大进展，为风力发电的飞速发展奠定了基础。
风电的飞速发展提供大量的就业与个人发展机会，普及风电知识，在高等院校培养相关专门人才已成当务之急。
实验内容实验1 风速，螺旋桨转速（也是发电机转速），发电机感应电动势之间关系测量 实验2 测量扭曲型可变浆距3叶螺旋桨风轮叶尖速比λ与功率系数C P 关系 实验3 切入风速到额定风速区间功率调节实验实验4 额定风速到切出风速区间功率调节实验 － 变浆距调节 实验5 风帆型3叶螺旋桨风轮叶尖速比λ与功率系数C P 关系的测量 实验6 平板型4叶螺旋桨风轮叶尖速比λ与功率系数C P 关系的测量实验原理1、风能与风速测量风是风力发电的源动力，风况资料是风力发电场设计的第一要素。
《基于永磁同步电机的直驱型风力发电系统控制策略的研究》范文
《基于永磁同步电机的直驱型风力发电系统控制策略的研究》篇一一、引言随着环境保护意识的提高和可再生能源的快速发展，风力发电已成为一种重要的清洁能源。
在风力发电系统中，直驱型风力发电系统因结构简单、维护方便等优点受到广泛关注。
而基于永磁同步电机的直驱型风力发电系统，因其高效率、高可靠性及低成本的特性，成为风力发电领域的研究热点。
本文将深入研究基于永磁同步电机的直驱型风力发电系统的控制策略，以期提高系统的性能和稳定性。
二、系统概述基于永磁同步电机的直驱型风力发电系统主要由风轮机、永磁同步发电机（PMSM）、整流器、逆变器及控制系统等部分组成。
其中，永磁同步电机作为发电机的核心部分，其性能直接影响到整个系统的运行效率。
直驱式结构省略了齿轮箱等传统机构，使得系统结构更加简单，降低了维护成本。
三、控制策略研究（一）最大功率点跟踪（MPPT）控制策略最大功率点跟踪是风力发电系统中的重要控制策略，其目的是使风力发电机在风速变化时，始终保持在最佳工作点，以获取最大功率。
针对永磁同步电机直驱型风力发电系统，MPPT控制策略主要通过调整电机的转速和输出电压，实现最大功率的输出。
（二）矢量控制策略矢量控制是一种先进的电机控制方法，它通过对电机电流的矢量进行控制，实现对电机转矩的精确控制。
在直驱型风力发电系统中，矢量控制策略可以根据风速的变化，实时调整电机的输出转矩和转速，使系统始终保持最佳工作状态。
（三）无传感器控制策略无传感器控制策略是近年来研究的热点，它通过检测电机的电压和电流信号，估算电机的转速和位置信息，从而实现对电机的精确控制。
在直驱型风力发电系统中，无传感器控制策略可以省去机械传感器，降低系统的复杂性和成本。
四、仿真与实验分析为了验证所提控制策略的有效性，本文进行了仿真和实验分析。
首先，利用仿真软件搭建了基于永磁同步电机的直驱型风力发电系统模型，并对各种控制策略进行了仿真分析。
其次，通过实验对仿真结果进行了验证。
风力发电技术试验说明书
指导老师:联系方式:E_mail:风力发电技术实验指导书概述本文详述了介绍了风力发电技术的基本原理与实验内容。
包括湍流风速建模、风速估计、最优转矩控制、叶尖速比控制、变桨控制、限功率控制等。
基于风力机模拟器硬件实验平台，在LabVIEW上位机软件编写控制算法，并将其应用到实验平台。
小组成员姓名: 学号：姓名: 学号：姓名: 学号：姓名: 学号：姓名: 学号：日期：2016年9月23日预备知识------实验平台基本结构风力机模拟实验平台结构图上图所示，硬件主要包括：1）电机对拖机组电机对拖机组完成风力机传动链的动态模拟，其中不同类型风力机可选不同对拖形式，包括齿轮箱可选，高速/中速/低速可选，容量（5kW~500kW）可选。
其中原动机的选择交/直流电机可选（推荐使用感应电机），发电机可选择永磁或双馈电机。
2）原动机驱动器及整流/逆变变流设备本模拟试验系统统一采用技术成熟、可靠稳定的VACON工业变频器，功能上，该实验平台中的变流设备接受上层PLC控制器的运行指令（转速/转矩/电压）完成发电机与电动机的伺服控制（闭环转矩/转速控制）。
3）主控PLC主控PLC作为整个系统的主控器进行实时的状态监测与运行控制，本模拟实验系统采用BECKHOFF高性能工业PC。
功能上，主控PLC完成风力机模型及控制算法的嵌入与实时模拟，计算实时指令的下达与运行状态信息的接收，同时对各个节点进行状态监测与保护。
4）上位机系统完成PC调试功能，包含基于文本的数据保存功能与系统调试。
以文本形式保存的所有运行数据可以通过MATLAB进行数据后处理，模拟实验平台提供对应的数据后处理函数库。
另外，可通过LabVIEW，TwinCAT或高级语言进行人机界面的编程实现。
实验一组合风速模型的生成1．实验目的（#一级标题，宋体小三）在进行风力发电实验室模拟时，风速模拟的逼真性直接影响整个发电系统的性能研究与测试，在研究并网风电场运行、规划及动态特性等有关问题时就需要建立与之相适应的风速模型，从而能够对风速的变化进行模拟，研究在一定风速条件下系统的性能。
风力发电教学实验指导书
风⼒发电教学实验指导书⼤型风⼒发电缩⽐模型实验指导⼿册⽬录实验⼀：认识实验实验⼆：风速模拟及风速与输出功率实验实验三：⼤型风⼒发电机缩⽐模型⾃动运⾏演⽰实验实验⼀：认识实验实验⽬的：通过认识⼤型风⼒发电缩⽐模型，了解风⼒发电机组的各部分组成及基本功能。
实验内容：1、实验台结构本实验台由操作台、电⽓控制柜、执⾏平台、配电柜四部分组成。
操作台为⼈机交互平台，其中包括操作按钮以及显⽰器⾯板。
电⽓控制柜为电⽓元件安放平台，其中电源部分和控制部分。
执⾏平台由直流拖动电机和交流双馈发电机以及相应的机械结构组成。
实验⼀：风速模拟实验模拟风源电源以及调节系统：系统配备的⼀个模拟风源，且其输出的风速⼤⼩可以⽆极调节，主要⽤于⼤型风⼒发电机⾃动运⾏状态下模拟室外风源，来进⾏跟风偏航、变浆等试验。
其在操作台上的控制如图：按下“风机电源”打开模拟风源，调节风机转速电位器可对其输出风速进⾏调节，推动⽀架结构可对风向进⾏调整（注意向⼀个⽅向旋转最多2圈，防⽌绕线）电⽓柜硬件说明电⽓柜为本设备的主要控制机构，其包括了断路器、PLC、变流器、驱动器、接触器、继电器、开关电源、电流互感器、电压互感器等等。
电⽓柜内元器件安装位置图断路器、空⽓开关断路器为设备的供电电源开关器件，其位置如下：变流器变流器为VACON 变流器，其为发电机运动的直接控制单元，其由整流器INU 和逆变器AFE 组成。
变流器的主要作⽤与组成：变流器是使电源系统的电压、频率、相数和其他电量或特性发⽣变化的电器设备。
包括整流器（交流变直流）、逆变器（直流变交流)。
变流器除主电路(分别为整流电路、逆变电路、交流变换电路和直流变换电路）外，还需有控制功率开关元件通断的触发电路和实现对电能的调节、控制的控制电路。
变流器的触发电路包括脉冲发⽣器和脉冲输出器两部分。
前者根据控制信号的要求产⽣⼀定频率、⼀定宽度或⼀定相位的脉冲；后者将此脉冲的电平放⼤为适合变流器中功率开关元件需要的驱动信号。
永磁风力发电机书籍
永磁风力发电机书籍
以下是一些关于永磁风力发电机的书籍推荐：
1. 《永磁风力发电原理与技术》- 杨玉涛
该书全面介绍了永磁风力发电机的原理和技术，包括永磁材料、电机结构、电磁理论等内容。
2. 《永磁风力发电机》- 崔海滨
该书详细介绍了永磁风力发电机的设计、制造和测试方法，是一本理论与实践相结合的实用指南。
3. 《永磁同步发电机设计与应用》- 沈有鹏
该书重点介绍了永磁同步发电机的原理、设计和应用，包括双馈风力发电机和直驱风力发电机等内容。
4. 《永磁发电机技术与应用》- 赖建民
该书综合讲解了永磁电机的原理、设计和应用，包括永磁同步发电机的磁路设计、控制系统设计等方面。
5. 《风力发电技术与应用》- 梁觉
该书介绍了风力发电的基本原理、发展现状和关键技术，其中包括永磁风力发电机的设计和应用。
希望以上书籍能够对您有所帮助！。
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永磁同步风力发电系统实验指导书
一、实验目的
1. 学习永磁同步风力发电系统的原理及其组成
2. 学习永磁同步风力发电系统并网过程及并网连续运行过程
3. 了解永磁同步风力发电系统MPPT控制方法与过程
二、实验器材
永磁同步风力发电系统V-Wind-YC、功率分析仪
三、实验内容与步骤
1. 了解整个永磁同步发电系统的组成和各个部分的主要功能（包括异步原动机、永磁同步电机、变频器、双向变流器等）。
2. 掌握永磁同步风力发电系统的并网过程和脱网过程。
（1）系统开机前准备
1）检查供电状态，2）接通控制电源，3）检查通信。
（2）启动网测变流器
在上位机主界面的“网测通讯”区域，点击“启动网测”按钮。
（3）启动风机
在上位机主界面的“变频器通讯”区域，在“给定转速”框中输入转速值，然后点击“启动风机”按钮。
（4）并网运行
在上位机主界面的“机测通讯”区域，点击“并网”按钮，并设置定子有功和定子无功。
（5）脱网
将给定定子有功和无功均设为0，并网输出功率逐渐下降，然后点击“脱网”按钮，脱网完成。
（6）停机
脱网完成后，将给定转速设为0，当风机逐渐停止后，点击“停止风机”按钮，然后点击“网测通讯”区域的“停止网测”按钮，最后关闭主电路旋钮。
3. 掌握永磁同步风力发电系统的自由并网试验。
（1）并网运行
将风机转速设为300r/min，电机转速稳定后，点击“并网”按钮。
（2）低速并网运行
电机转速为300r/min时，手动设定机侧有功功率500W至2000W，记录机侧相电流有效值、网测相电压有效值、网测相电流有效值、机侧有功和网测有功，填入表1中。
（3）额定速并网运行
电机转速设为1000r/min，手动设定机侧有功功率1000W至4000W，记录机侧相电流有效值、网测相电压有效值、网测相电流有效值、机侧有功和网测有功，填入表2中。
（4）离网
离网时，先将机侧给定有功设为0，等待实际功率降为零后，点击“离网”按钮使机侧脱网。
4. 永磁同步风力发电机最大功率跟踪实验
（1）MPPT运行
手动将给定转速设为300r/min，在电机稳定后，进行转子励磁，励磁完成后点击“并网”按钮。
成功并网后点击“MPPT”按钮，“MPPT”按钮变绿，此时控制系统按风力机模拟环境运行发电，原动机根据设定的模拟风场特性运行，变流器进行MPPT最大功率跟踪运行。
（2）低速风况模拟
当风速小于12m/s，则风力场最大功率点在运行转速范围之内。
此时在跟踪算法控制下，电机转速调整至最大功率点，输出功率为风机在此风速下能输出的最大功率。
将基本风设为6m/s，8m/s，10m/s，记录此时电机转速和实时机侧有功功率，填入表3中。
（3）额定转速风况模拟
当风速大于12m/s小于14m/s时，则风力场最大功率点高于最大运行转速1000r/min，此时发电机只能运行在1000r/min，但因风场在此运行点其最大输出转矩小于电机额定转矩，最大输出功率小于3000W，因此电机采用恒转速运行模式。
将基本风设为12m/s，变流器根据基本风的设定，自行调速模拟风速到额定转速1000r/min左右。
记录此时电机转速和实时机侧有功功率，填入表3中。
（4）超速风况模拟
当风速大于14m/s时，风场在1000r/min运行点其最大输出转矩大于电机额定转矩，最大输出功率大于3000W，因此风机必须进行变桨操作，电机采用最大转速的恒功率运行模式。
当将基本风设为14m/s，16m/s，18m/s时，记录机侧有功功率和变浆角度，填入表4中。
（5）退出风速模拟
再次点击MPPT按钮，MPPT按钮变灰，则关闭MPPT模式，此时转换为自由运行模式，在自由模式下按照脱网操作方式进行脱网。
四、实验数据及结果分析
1. 画出实验接线图。
2. 用功率分析仪测试试验波形，并进行分析。
3 将观察到的实验现象和测试数据记录到表格中，并对记录的数据进行分析。
五、总结。