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    風力發電機組控制系統論文

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    風力發電機組控制系統論文

    1風力發電機組控制系統的構成分析

    在風力發電機組中,其控制系統關系著機組是否能夠安全穩定的運行。控制系統可以分為本體系統與電控系統,也叫做總體控制。其中,本體系統又可以分成空氣動力學系統、發電機系統以及變流系統和其附屬結構;電控系統是由各種不同類型的模塊組成的,分為變槳控制、偏航控制以及變流控制等等。與此同時,本體系統和電控系統之間已經實現信號的轉換,比如空氣動力系統里,槳距主要受變槳控制系統控制,這樣做能夠發揮風能轉化的效率,同時也能使得功率平穩。由于風電機組的標準不同,其控制系統也是不一樣的。根據功率可以將發電機組分定槳距和變槳距發電機組以及變速型機組三種。其控制技術也是由原來的定槳距恒速恒頻控制向變槳距恒速恒頻發展,而后再發展到變槳距變速恒頻技術。

    2對定槳距風力發電機組的控制分析

    在定槳距風力發電機組里,主要運用的是定槳距風力機與雙速異步發電機,所采用的控制系統是恒速恒頻技術。運用這種技術,確保了機組運行的安全和穩定。定槳距恒速恒頻技術主要應用了軟并網技術、偏航技術以及空氣動力剎車技術等等。發電機與電網之間有晶閘管,晶閘管的開度對于沖擊電流有很大的影響。使用恒速恒頻技術對晶閘管的開度進行調控,進而來對并網瞬間產生的電流進行限制。風力發電機組控制系統的相關分析文/江康貴蒲上哲在風力發電中,發電機組的控制技術是確保機組正常運轉的關鍵。風力發電機組的控制系統是一個綜合性較強的系統,因此,加強對控制系統的研究分析,對于確保機組安全穩定運行至關重要。本文擬對機組中的幾種控制系統進行分析。摘要此外,利用這種技術,經過傳感、檢測等能夠實現自動偏航以及自動解纜的功效。在定槳距風力發電機組中,槳葉的節角距是固定不變的,如果風速比額定的風速要大很多時,那么槳葉本身的自動失速就會失去效能,不能讓輸出的功率更加的平穩。

    3對變槳距風力發電機組的控制系統分析

    變槳距風力發電機組所使用的電機是可以調節滑差的繞線式異步發電機,風力機使用的是變槳距風力機。和定槳距風力發電機組相比較,變槳距風力發電機組有更大的優勢,主要表現在輸出功率更加的平穩,此外,還有在額定點上有著非常高的風能利用系數,同時還有非常好啟動性能以及非常好的制動性。變槳距風力發電機組的控制系統主要使用了轉速控制器1和2,以及功率控制器。為了能夠最大限度的將由風速引發的功率波動降低,機組還應用了轉子電流控制技術。這種技術可以對轉子的電阻進行調節,從而確保轉子電流對恒定電流的給定值進行有效的跟蹤,進而保證輸出功率的穩定。在發電機并入電網以前,發電機的轉速信號控制著系統的節距值大小,發電機的轉速有控制器1控制,變槳距系統會依據給定的速度參考值,對節距角進行調整,從而讓風輪擁有比較大的啟動轉矩。在并網以后,發電機組主要由控制器2和功率控制進行管控。與此同時,要把發電機組的轉差調整到1%,節距的大小應根據實際的風速進行調整。在風速比額定值高的時候,伴隨著風力的不斷加大,風力機逐漸的吸收更多的風能,發電機的轉速也將變快。對于轉速的調節,主要通過改變節距來進行。隨著槳距角的改變,發電機輸出的功率就會維持在一個穩定的值上,不會出現大的波動。某個時段的風速不穩定,一會上升一會下降。上升的時候,輸出功率也隨之上升,轉子電流給定值相應的改變,從而使得轉子電流控制器工作,將轉子回路的電阻改變,提升發電機轉差率,那么發電機的轉速會逐漸上升。此時,風力又開始降低,在功率控制的作用下,發電機的轉速也隨著下降。這樣,在風速上升和下降的過程中,發電機的輸出功率基本上沒有出現變化,這樣就維持了功率的穩定,確保了發電機安全穩定的運行。

    4對變速風力發電機組的分析

    與恒速恒頻技術相比,使用變速恒頻技術,能夠在風速較低的情況下,葉尖速比能夠一直處于最佳的狀態,從而獲得最大的風能。如果風速比較大,使用風輪轉速的變化,對部分能量進行調節,進而增加傳動系統的韌性,確保輸出功率的穩定性。變速風力發電機組的總體控制可以分為三個區:恒定、轉速恒定以及功率恒定。在恒定區,隨著風速的變化,發電機的轉速也出現了變化。受功率—轉速曲線的影響,發電機的轉速達到一定的值后就保持不變,然后進入轉速恒定區。在這個區里,轉速控制對發電機的轉速進行控制,確保轉速不變。當風力進一步增大,功率也增大,達到極限后,功率進入恒定區。變速風力發電機組的控制系統主要就是變速恒頻技術。雙饋異步發電機在繞線轉子異步發電機的轉子上裝有三相對稱的繞組,同時,三相對稱交流電又與這三線繞組接通,從而產生了一個旋轉磁場,這個磁場的轉速和交流電的頻率以及電機的極對數的關系非常密切,我們可以通過下面的公式來看:在這個公式中,n2代表的是繞組被接入頻率是f2的交流電之后所產生的旋轉磁場相對于轉子本身的旋轉速度,p代表的是極對數。從上面的公式中,我們可以得知,只要頻率發生改變,既可以使得轉速發生變化;如果通入轉子的交流電的相序發生變化,那么磁場的旋轉方向就會發生變化。我們可以假設n1是電網頻率為50Hz的時候發電機的轉速,n是發電機的轉速,因此,只要是n±n2=n1,那么異步電機的定子繞組感應電動勢的頻率就不會發生改變,始終維持在50Hz。

    5結語

    綜上所述,當前風力發電已經越來越引起人們的關注了。風力發電機組中,控制系統對于維持機組的未定具有非常重要的作用。本文主要分析了三種控制系統:定槳距風力發電控制系統、變槳距風力發電控制系統以及變速恒頻控制系統,這三種控制系統隨著風速的變化能夠實現對輸出功率的調整,使其保持平穩的狀態,進而維持了風力發電機組的安全穩定。

    作者:江康貴蒲上哲單位:汕頭市眾業達電器設備有限公司

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