风力发电组的控制技术

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1、风力发电纽的控制技术风力发电系统屮的控制技术和伺服传动技术是其屮的关键技术，这是因为自然风速的大小和方向是随机变化的，风力发电机组的切入（电网）和切出（电网）、输入功率的限制、风轮的主动对风以及对运行过程屮故障的检测和保护必须能够自动控制。同时，风力资源丰富的地区通常都是海岛或边远地区甚至海上，分散布置的风力发电机组通常要求能够无人值班运行和远程监控，这就对风力发电机组的控制系统的可靠性捉出了很高的要求。与一般工业控制过程不同，风力发电机组的控制系统是综合性控制系统。它不仅要监视电网、风况和机组运行参数，对机组进行并网与脱网控制，以确保运行过程的安全性与可靠性，而H•还要根据风速与风

2、向的变化，对机组进行优化控制，以提高机组的运行效率和发电量。20世纪80年代屮期开始进入风力发电市场的定桨距风力发电机组，主要解决了风力发电机组的并网问题和运行的安全性与可靠性问题，采用了软并网技术、空气动力刹车技术、偏航与自动解缆技术，这些都是并网运行的风力发电机组需耍解决的最基本的问题。rti于功率输出是由桨叶自身的性能来限制的，桨叶的节距角在安装时已经固定；而发电机转速由电网频率限制。因此，只要在允许的风速范围内，定桨距风力发电机组的控制系统在运行过程屮对由于风速变化引起输岀能量的变化是不作任何控制的。这就人人简化了控制技术和相应的伺服传动技术，使得定桨距风力发电机组能够在较短

3、时间内实现商业化运行。20世纪90年代后，风力发电机组的町靠性已经不是问题，变桨距风力发电机纽开始进入风力发电市场。采用全桨变距的风力发电机组，起动时可对转速进行控制，并网示可对功率进行控制，使风力机的起动性能和功率输出特性都有显著和改善。风力发电机纽的液压系统不再是简单的执行机构，作为变距系统，它自身组成闭环控制系统，采用了电液比例阀或电液伺服阀，使控制系统的水平提高到一个新的阶段。由于变距风力发电机组在额定风速以下运行时的效果仍不理想，到20世纪90年代中期，基于变距技术的各种变速风力发电机组开始进入风电场。变速风力发电机组的控制系统与定速风力发电机组的控制系统的根木区别在于，变

4、速风力发电机组是把风速信号作为控制系统的输入变量来进行转速和功率控制的。变速风力发电机组的主要特点是：低于额定风速时，它能跟踪最佳功率曲线，使风力发电机组具冇授高的风能转换效率；高于额定风速时,它增加了传动系统的柔性，使功率输出更加稳定，特别是解决了高次谐波与功率因素等问题后，达到了高效率、高质量地向电网捉供电力的冃的。可以说，风力发电机组的控制技术从机组的定桨距恒速运行发展到基于变距技术的变速运行，□经基本实现了风力发电机组从能够向电网提供电力到理想地向电网提供电力的最终目标。口我国的季风环流□风的形成Z局地坏流未知(5JJ14II)1558未知(5月14II)1255□风的形成之

5、季风环流未知（5月14日）1220□风的形成Z人气环流未知（5月14口）1581」风速的描述（9月17日）1131□风力发电的二十五种书实未知(4M211)1886H□风电与生态环境未知（4丿j2日）1155□全国风电场装机悄况统计衣风电场（12月14口）1178□风能密度风电场（10月28丨1）1428□风力资源的估算风电场(10JJ28H)1942风电场」空气动力学基础（12月24日）3590许刚整理空气动力学基础1.动量理论在本文中，我们将推导出作用在风机叶轮上的功率P和推力T（忽略摩擦阻力）。图⑴由于受到风轮的影响，上游自由风速V。逐渐减小，在风轮平面内速度减小为3。上游大气

6、压力为Po,随着向叶轮的推进，压力逐渐增加，通过叶轮后，压力降低了4P,然后冇又逐渐增加到Po(当速度为U1时)。根据伯努力方程H=l/2(pv2)+P(1)p—空气密度H—总压根据公式(1),pV()2/2+P0=pu2/2+Plpu12/2+P0=pu2/2+p2Pi-p2=AP由上式可得AP=p(V02-U!2)/2(2)运用动量方程，可得作用在风伦上的推力为：T=m(VrV2)式中m=pSV,是单位吋间内的质量流量所以：T=pSu(Vo-ui)所以：压力差AP=T/S=pu(Vo-u,)由(2)和(3)式可得：u=l/2[(Vo-u,)](4)由(4)式可见叶轮平面内的风速u

7、是上游风速和下游风速的平均值，因此，如果我们用下式來表不Uou=(l-a)*V0(5)a称为轴向诱导因子，则山可表示为：W=(l・2a)*V()(6)功率P和推力T可分别表示为：T=AP*A(7)P=AP*u*A(8)根据方程(2),(3)和(6)可得：P=2pa(l-a)2*Vo3A(9)T=2pa(l-a)V()2A(10)通过定义功率和推力系数：CP=4a(l-a)2(11)CT=4a(l-a)(12)方程(9)和(10)可写成如下形式：P=O.5p