风力发电电气技术-许洪华

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1、风电机组电气控制、连接技术与雷电防护研讨会风力发电电气技术风力发电电气技术许洪华研究员北京科诺伟业科技有限公司中国科学院电工研究所2009年7月7日目目录录一、概述一、概述二、主控系统技术二、主控系统技术三、监控系统技术三、监控系统技术四、变流器技术四、变流器技术五、变桨距技术五、变桨距技术六、蒸发冷却风力发电机六、蒸发冷却风力发电机七、国内电控研制存在问题及建议七、国内电控研制存在问题及建议第2页一一、概、概述述¾¾风力发电的主流机型风力发电的主流机型::平行轴、变速、变桨距平行轴、变速、变桨距¾¾风力发电电气技术风力发电电

2、气技术VV主控系统技术主控系统技术VV监控系统技术监控系统技术VV变流器技术变流器技术VV变桨距技术变桨距技术VV发电机发电机第3页主流机型双馈式变速恒频风力发电机组总体结构图主流机型双馈式变速恒频风力发电机组总体结构图风力发电电控系统：V主控制系统:大脑V监控系统:眼睛和耳朵V变流器:心脏V变桨距系统:小脑第4页二、主控制系统技术二、主控制系统技术（（一）、主控制系统技术的分类一）、主控制系统技术的失速型：特征是固定桨距、失速型叶片，鼠笼异步发电机特征是固定桨距、失速型叶片，鼠笼异步发电机技术难点在于风电机组的软并网，无功补

3、偿电容的投切，大小电机切换等。变速变桨型：双馈、直驱、半直驱双馈、直驱、半直驱技术难点在于最佳叶尖速比控制，额定功率时的恒功率控制等。采用模糊逻辑控制、神经网络智能控制、鲁棒控采用模糊逻辑控制、神经网络智能控制、鲁棒控制等，使风电机组控制向更加智能方向发展制等，使风电机组控制向更加智能方向发展第5页11、失速型主控制系统技术、失速型主控制系统技术失速型主控制系统总体结构失速型主控制系统总体结构第6页11、失速型主控制系统技术、失速型主控制系统技术失速型主控制系统功能结构失速型主控制系统功能结构第7页功能示意图就地监控和远程监控

4、输入用户命令，修改参数显示系统运行状态、数据和故障情况无功补偿装置软切入控制主控制器发电机启动与切换控制运行监控，系统起/停根据无功功率信号分组切启动电流控制其他功能模块起/停入或切出补偿电容三相不平衡保护电网、风况监测制动系统液压系统偏航系统机械刹车机构刹车机构压力保持根据风向变化调向气动刹车机构叶尖系统压力保持自动解除电缆缠绕11、失速型主控制系统技术、失速型主控制系统技术失速型主控制系统基本运行过程失速型主控制系统基本运行过程¢¢开机自检：对于第一次上电需要该过程。机组自动检测电网开机自检：对于第一次上电需要该过程。机组

5、自动检测电网、风况、环境温度、机组本身状态（如：各种温度、压力油、风况、环境温度、机组本身状态（如：各种温度、压力油位、控制电源、安全链、维护开关位置等）；位、控制电源、安全链、维护开关位置等）；¢¢待机：自检通过后，开始执行待机：自检通过后，开始执行““制动解除制动解除””即松闸和即松闸和““机舱机舱对风对风””。如风速低于启动风速，机组处于待机状态；。如风速低于启动风速，机组处于待机状态；¢¢启动与并网：风轮在风的升力作用下开始旋转，当转速达到启动与并网：风轮在风的升力作用下开始旋转，当转速达到并网转速时，执行并网过程；并

6、网转速时，执行并网过程；¢¢启动方式：自动启动；顶部机舱启动；塔底操作面板启动；启动方式：自动启动；顶部机舱启动；塔底操作面板启动；远程启动（在中央监控室）。远程启动（在中央监控室）。第9页11、失速型主控制系统技术、失速型主控制系统技术失速型主控制系统基本运行过程失速型主控制系统基本运行过程¢¢液压系统的压力控制和温度控制；液压系统的压力控制和温度控制¢¢故障检测与复位：人工手动复位和自动复位；故障检测与复位：人工手动复位和自动复位；¢¢偏航与解缆：当风向改变时执行自动偏航；人工偏航包偏航与解缆：当风向改变时执行自动偏航；人

7、工偏航包括：顶部机舱手动偏航；塔底操作面板手动偏航；远程括：顶部机舱手动偏航；塔底操作面板手动偏航；远程偏航。当电缆缠绕时执行解缆操作。偏航。当电缆缠绕时执行解缆操作。¢¢脱网：当机组运行自身和外部条件不满足时，机组执行脱网：当机组运行自身和外部条件不满足时，机组执行脱网程序。脱网程序。第10页11、失速型主控制系统技术、失速型主控制系统技术失速型主控制系统软并网控制失速型主控制系统软并网控制软并网的工作原理是在发电机主回路中并联晶闸管装置，控制器在规定的并网时间内，向晶闸管发出触发脉冲，控制晶闸管的导通角不断增加，即控制电机

8、的定子电压逐步提高及限制最大电流,以达到电机软并网的目的。UUaU0第11页11、失速型控制系统技术、失速型控制系统技术失速型控制系统无功补偿控制失速型控制系统无功补偿控制¢¢由于异步发电机要从电网吸收滞后的无功电流来励磁，使由于异步发电机要从电网吸收滞后的无功电流来励磁，使