风力发电机组控制技术

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1、风力发电机组控制技术主讲赵丽君电话13613141217参考书《风力发电机组的控制技术》（第2版）叶杭冶，机械工业出版社《风力发电》尹炼，中国电力出版社《风能与风力发电技术》刘万琨，化学工业出版社《风能技术》武鑫（译），科学出版社2.1定桨距风力机的特点节距角的改变对功率的影响如下图，它主要改变了叶片对气流的失速点，这是随空气密度调整节距角的依据。在低风速区，不同的节距角所对应的功率曲线几乎是重合的；在高风速区，节距角的变化，对其最大输出功率的影响是十分明显的。由于机组的叶片节距角和转速都是固定不变的，使机组功率曲线上只有一点有最大功率系数。02

2、468101214161810008006004002000.10.20.30.40.5功率输出/kW风速/(m/s)功率/kW2.1定桨距风力机的特点六、节距角与额定转速的设定对功率输出的影响设计的最大功率系数并不出现在额定功率上，因风力发电机并不经常工作在额定风速点。额定转速低的机组，低风速下有较高的功率系数；额定转速高的机组，高风速下有较高的功率系数。即为双速电机依据。定桨距风力发电机应尽量提高低风速的功率系数和考虑高风速的失速性能。2.2机组的基本运行过程叶尖阻尼板已收回；一、待机状态风速v＞3m/s但没达到切入转速或机组从小功率切出，没

3、有并网的自由转动状态。控制系统做好切入电网的准备；机械刹车已松开；液压系统压力保持在设定值；风轮处于迎风状态；风况、电网和机组的所有状态参数检测正常，一旦风速增大，转速升高，即可并网。2.2机组的基本运行过程机组在自然风作用下升速、并网的过程。需具备的条件为：二、风力发电机组的自启动及启动条件电网：连续10分钟没有出现过电压、低电压；0.1秒内电压跌落小于设定值；电网频率在设定范围内；没有出现三相不平衡等现象。机组：发电机温度、增速器油温在设定值范围以内；液压系统各部位压力在设定值以内；液压油位和齿轮润滑油位正常；制动器摩擦片正常；扭缆开关复位；

4、控制系统DC24V、AC24V、DC5V、DC±15V电源正常；非正常停机故障显示均已排除；维护开关在运行位置。风况：连续10分钟风速在机组运行范围内(3.0m/s~25m/s)。2.2机组的基本运行过程三、风轮对风偏航角度通过风向测定仪测定。10分钟调整一次，调整中释放偏航刹车。启动条件满足后，控制叶尖扰流器的电磁阀打开，压力油进入叶片液压缸，扰流器被收回与叶片主体合为一体。四、制动解除控制器收到扰流器回收信号后，压力油进入机械盘式制动器液压缸，松开盘式制动器。2.2机组的基本运行过程五、风力发电机组的并网1.大小发电机的软并网程序发电机转速已

5、达到预置的切入点，该点的设定应低于发电机同步转速。连接在发电机与电网之间的开关元件晶闸管被触发导通。当发电机达到同步转速时，晶闸管导通角完全打开，转速超过同步转速进入发电状态。进入发电状态后，晶闸管导通角继续完全导通。2.2机组的基本运行过程五、风力发电机组的并网2.从小发电机向大发电机的切换小发电机向大发电机切换的控制，一般以平均功率或瞬时功率参数为预置切换点。小发电机功率曲线大发电机功率曲线切换点P1P2风速功率首先断开小发电机接触器，再断开旁路接触器。此时，发电机脱网，风力将带动发电机转速迅速上升，在到达同步转速1500r/min附近时，再

6、次执行大发电机的软并网程序。小发电机向大发电机的切换2.2机组的基本运行过程五、风力发电机组的并网3.大发电机向小发电机的切换小发电机功率曲线大发电机功率曲线切换点P1P2风速功率首先断开大发电机接触器，再断开旁路接触器。由于发电机在此之前仍处于出力状态，转速在1500r/min以上，脱网后转速将进一步上升。迅速投入小发电机接触器，执行软并网，由电网负荷将发电机转速拖到小发电机额定转速附近。只要转速不超过超速保护的设定值，就允许执行小发电机软并网。2.3机组的基本控制要求一、控制系统的基本功能根据风速信号自动进行启动、并网或从电网切出。根据风向信

7、号自动对风。根据功率因数及输出电功率大小自动进行电容切换补偿。脱网时保证机组安全停机。运行中对电网、风况和机组状态进行监测、分析与记录，异常情况判断及处理。2.3机组的基本控制要求二、主要监测参数及作用电力参数电网三相电压、发电机输出的三相电流、电网频率、发电机功率因数等。风力参数风速：每秒采集一次，10分钟计算一次平均值。v＞3m/s时发电机，v＞25m/s停机。风向：测量风向与机舱中心线的偏差，一般采用两个风向标进行补偿。控制偏航系统工作，风速低于3m/s偏航系统不会工作。判断并网条件、计算电功率和发电量、无功补偿、电压和电流故障保护。发电机

8、功率与风速有着固定的函数关系，两者不符可作为机组故障判断的依据。2.3机组的基本控制要求机组参数转速：机组有发电机转速和风轮转速两个测点