《风电场接入分析》PPT课件

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1、风力发电机组模型及其控制第二章谢桦联系方式：51687109电气楼611hxie@bjtu.edu.cnWindPowerinPowerSystems北京交通大学电气学院Contents风力机分类概述恒速风机的原理及控制双馈风机的原理及控制直驱式风机的原理及控制重点：主流风力发电机组结构、运行特点和控制方法。难点：风电机组的并网控制。WindPowerinPowerSystems北京交通大学电气学院风力机分类概述以速度控制为标准，把风力机分为恒速和变速两种主要的类型。恒速风机又可以分为失速型、桨距可控型和主动失速型。变速风机现在常见的型号有双馈电机（DFIG）和直驱式永磁同步电机（DM

2、SG）。WindPowerinPowerSystems北京交通大学电气学院风力机分类概述风力发电机InductionGenerator感应发电机InductionGenerator感应发电机InductionGenerator感应发电机无无功控制有无功控制FixedSpeed恒速VariableSpeed变速失速型变桨型主动失速InductionGeneratorwithVariableRotorResistance转子电阻可调的感应发电机DFIG双馈电机直驱式永磁同步电机&带齿轮箱永磁同步电机WindPowerinPowerSystems北京交通大学电气学院风力机分类概述恒速风机恒速

3、风机多采用鼠笼型感应发电机并通过变压器直连电网。因为鼠笼型感应发电机经常从电网吸收无功功率，所以此类型风力机使用电容器组来进行无功功率补偿，使用软启动器获得更平稳的电网电压。无论恒速风力机使用哪种功率控制原理，风的波动都要转化成机械波动，进而转化成电功率波动。弱电网中，这些波动会引起连接点电压波动。恒速风力机从公共电网中吸收的无功功率随电压波动变化（除非有电容器组），增加了电压波动和传输线损耗。因而，此类型的主要缺点是它不支持任何速度控制，需要刚性电网，其机械约束也必须能容忍高机械应力。恒速风机又可以分为失速型、浆距可控型和主动失速型。返回WindPowerinPowerSystems

4、北京交通大学电气学院风力机分类概述失速型失速控制是传统类型，早在20世纪80年代和90年代就被许多丹麦风力机制造商采用（即上风向失速调节型三桨叶风力机）。相对低廉的价格、简单和坚固耐用的特性使其十分流行。但是失速控制型风力机不能实现辅助启动，这意味着无法控制风力机功率。返回WindPowerinPowerSystems北京交通大学电气学院风力机分类概述桨距可控型桨距控制型风力机已经商业化。它的主要优点是可控功率、可控启动和紧急停车。主要缺点是高风速时即使很小的风速变化也会导致很大的输出功率波动。桨距机构的反应速度不足以避免这样的功率波动。桨叶调节能补偿风的缓慢变化，但阵风情况是不能补偿

5、的。返回WindPowerinPowerSystems北京交通大学电气学院风力机分类概述主动失速型主动失速控制基本上具备了所有失速调节型风力机的电能质量特性。主动失速控制能使全系统得到更好的利用，桨叶和轮毂的灵活组合也使其具备紧急停车和启动功能。缺点是桨距机构及其控制器的成本较高。返回WindPowerinPowerSystems北京交通大学电气学院风力机分类概述变速风机变速风力机在很宽的风速范围内都能达到最大气动效率。变速运行使它可以连续地调节（加速或减速）风力机转速ω以适应风速v的变化。这种方式下，叶尖速比λ在对应最大功率系数的设定值上保持恒定。与恒速系统相比，变速系统的发电机转矩

6、相当恒定，风速变化被发电机转速的变化所吸收。变速风力机的电气系统比恒速风力机更复杂。它的典型配置是感应或同步发电机，通过功率变换器并网。功率变换器控制发电机转速；即，风速变化引起的功率波动主要通过风轮发电机转速，从而通过风力机转子速度变化吸收。变速风力机的优点在于增强了能量捕获能力，改善了电能质量以及减小了风力机的机械应力；缺点是有电力电子设备损耗，需要使用更多器件和因使用电力电子设备而增加成本。变速风力机类型的引入增加了可应用发电机类型，也提供了发电机类型与功率变换器类型组合的自由度。返回WindPowerinPowerSystems北京交通大学电气学院风力机分类概述转子电阻可调的感

7、应发电机此类型对应的是含可变转子电阻的有限变速风力机，丹麦风力机制造商Vestas公司在20世纪90年代中期开始使用。它用绕线感应发电机直接并网；用电容器组进行无功功率补偿；用软启动器使并网更平稳。此类型的独特之处是有可变附加转子电阻，能用安装在转子轴上的光控变换器改变其电阻值，从而使总转子电阻是可控的。光耦替代了昂贵的、需要电刷和支架的滑环，并且转子电阻可变使得转差也可变。这种方式下，系统的功率输出是可控的，可变转子电阻的大小决定了动态速度控