风力发电机组的电气控制关键技术研究与应用

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1、风力发电机组的电气控制关键技术研究与应用郑春芳山西水利职业技术学院摘要：研宂丫现阶段恒变速发电的特点，分析丫风力发电机组的电气控制原理以及不同情况下对发电机规格的选择。以变速发电为重点研宂内容，介绍了棊于同步发电机的“直接在线”发电和基于绕线异步机的双馈发电系统，研宄风力涡轮机特性以及风力发电机组的电气控制原理。为解决传统变速发电机成木较高，发电效率较低的问题，设计新型风力发电机组一一锥形转子风力发电机组，能够在节约投资的基础上保证供电系统的需求。关键词：风力发电;恒速发电;直接在线;锥形转子;作者简介：郑春芳（1982—），女，硕士研究生，毕业于太原理工大学，助教，现就职于…西水利职业技术

2、学院，从事专业课教学工作。收稿曰期:2017-06-03ResearchandApplicationofKeyTechnologyofElectricalControlforWindTurbineZhengChunfangShanxiConservancyTechnicalCollege;Abstract：Thispaperanalyzescharacteristicsofthisstageofconstantpowertransmission,analysisofwindturbineelectriccontrolprincipleandthedifferentcircumstanceso

3、fthegeneratorspecificationschoice.Basedonthevariablepowerasthekeyresearchcontents,introducesthedoublyfedgeneratorsystembasedonsynchronousgeneratordirectonlinegenerationandbasedonasynchronouselectricalmachine.Researchoncontrolprincipleofwindturbinecharacteristicsandwindturbine.Inordertosolvethetradi

4、tionalpowergeneratorwithhighcost,lowefficiencyproblem,designofnewwindturbine-conicalrotorwindpowergeneratortoensurethepowersupplysystembasedonthedemandofsavinginvestment.Keyword：windpowergeneration;constantspeedpowergeneration;directonline;conicalrotor;Received：2017-06-03引言风能作为当今世界的可再生能源，对于解决目前能源与环

5、境问题具有重耍作用，由于风能分布较广、蕴藏量丰富以及无污染的特性，使其在全球范围内应用较广。风力发电是继火力、水力等传统发电方式后的新型发电方式，涉及空气动力学、机械、电机和控制诸多技术领域，极人地减少了人类对自然环境的污染m。通过研究风力发电机涡轮机输出功率与风速和转速的关系，制定合理的控制策略。发电吋通常采用恒速发电和变速发电两类方法，而变速发电又分为基于同步发电机的“直接在线”发电和基于绕线异步机的“双馈”发电，电机控制系统与桨叶倾角控制在电机运转过程中起着重要的作用m。木文将新型控制策略成用于发电机组，设计锥形转子发电机组，较传统发电可节约35%投资。1风力涡轮机特性分析风速、转速以

6、及奖叶倾角等因素对原动机功率产生的影响，在奖叶倾角刀固定为最小值的条件下，风速不同会导致转速有差异，产生的电能也取决于风速的变化。涡轮机转速、输出功率还与桨叶倾角刀有关，关系曲线示于图1。分析图1，倾角不同时对应曲线也不相同，且每条曲线会分为上升与下降两个阶段，其中下降段是稳定工作区段，倾角越大，叶尖速比与功率系数越大。0.500.400.300.200.1001234567891011叶尖速比，A图1Cp=f(A)下载原图2恒速发电和变速发电现阶段风力发电技术分为恒速发电与变速发电两大类。2.1恒速发电恒速发电一般使用笼型异步电机，电机风速变化时转速保持恒定的发电方式称为恒速发电。发电时涡

7、轮机拖动异步发电机转动，由于只工作在机械特性的线性区，转差率很小。当风速变化时，通过调整桨叶倾角刀来控制输出功率和转速皿。恒速发电又称“刚性”风力发电，具有对野外环境适应性较强、电气系统简单等优点，但对发电设备要求较高，因风速变化时发电效率较低，就要求倾角控制响应快，调节机构易疲劳损坏。综合分析，采用恒速发电时，电机功率一般小于5000kW。2.2变速发电变速发电采用同步发电机或双馈发电机，风速变化时，转速也