风力发电机组的变距控制系统

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 风力发电机组的变距控制系统 摘 要：近些年，国内的风力发 电已经取得了较为喜人的成绩，人们一 提到风力发电，就会想到低碳、节能、 环保这些代名词。尤其是在石油资源、 煤炭资源面临枯竭的窘迫形势下，风力 发电的发展更需要加大研究力度，以期 其能早日发挥更加广泛的用途。在下文 叙述中就对风力发电机组的变距控制系 统做出研究分析，以供参考。 中国论文网 /3/view-13014314.htm 关键词：风力发电；发电机组； 变距控制；控制系统 在风力发电机组的快速发展下， l 电机组的整体结构和控制功能目前 已经在很大程度上得到了完善，并且其 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 功能作用更加的齐全、高效，经过不断 地实验验证研究得出，变距控制系统的 发电机组因为其功能优势已经逐渐的可 以取代定距控制系统的发电机组，那么 变距控制系统的发电机组具体有怎样的 功能优势，在下文中通过对系统的分析 以做出论述。 一、变距控制系统的发电机组基 本概述 变距系统主要包含着两种控制方 式，即并网前的速度控制与并网后的功 率控制。由于异步电机的功率与速度是 严格对应的，功率控制最终也是通过速 度控制来实现的。变距叶轮的桨叶在静 止时，节距角为 90，这时气流对桨叶 不产生力矩，整个桨叶实际上是一块阻 尼板。当风速达到起动风速时，桨叶向 0方向转动，直到气流对桨叶产生一定 的攻角，叶轮开始起动。叶轮从起动到 额定转速，其桨叶的节距角随转速的升 高是一个连续变化的过程。当转速达到 额定转速后，电机并入电网。这时电机 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 转速受到电网频率的牵制，变化不大， 主要取决于电机的滑差，电机的转速控 制实际上已转为功率控制。如图 1 所示， 在发电机并入电网前，发电机转速由速 度控制器 A 根据发电机转速反馈信号直 接控制，发电机并入电网后，速度控制 器 B 与功率控制器起作用。变距系统的 执行机构是液压系统，节距控制器的输 出信号经 D/A 转换后变成电压信号控制 比例阀，驱动液压缸活塞，推动变桨距 机构，使桨叶节距角变化。 二、变距控制系统的控制分析 （一）速度控制分析 变距风力发电机组的速度控制包 括两个部分，脱网状态和并网状态下的 速度控制。1、脱网状态下的速度控制。 转速控制系统在风力发电机组进入待机 状态或从待机状态重新起动时投入工作， 在这些过程中通过对节距角的控制，转 速以一定的变化率上升。控制器也用于 在同步转速时的控制。当发电机转速在 同步转速10r/min 内持续 1s 发电机将 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 切入电网。发电机转速通过主轴上的感 应传感器测量，每个周期信号被送到微 处理器作进一步的处理以产生新的控制 信号。2、并网状态下的速度控制。如 图 2 所示，发电机并入电网后，速度控 制系统 E 起作用。速度控制系统 B 受发 电机转速和风速的双重控制。在达到额 定值前，速度给定值随功率给定值按比 例增加。额定的速度给定值是 1560r/min，相应的发电机转差率是百分 之四。如果风速和功率输出一直低于额 定值，发电机转差率将降低到百分之二， 节距控制将根据风速调整到最佳状态， 以优化叶尖速比。 （二）功率控制分析 功率控制系统，为了有效地控制 高速变化的风速引起的功率波动，新型 的变桨距风力发电机组采用了 RCC 技 术。通过对发电机转子电流的控制来迅 速改变发电机转差率，从而改变风轮转 速，吸收由于瞬变风速引起的功率波动。 该控制系统由功率伺服环（内环）和通 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 过测量转速产生功率参考曲线（外环） 两部分构成，称为双闭环控制。其中外 环是转速控制环，使输出交流电频率控 制在 50Hz。内环，也就是功率控制环， 实际上是一个发电机转子电流控制环。 转子电流控制器由快速数字式 PI 控制 器和一个等效变阻器构成。它根据给定 的电流值，通过改变转子电路的电阻来 改变发电机的转差率。在额定功率时， 发电机的转差率能够从 1%到 10%变化 （1515-1650r/min） ，相应的转子平均电 阻从 0 到 100%变化。当功率变化时， PI 控制器迅速调整转子电阻，使转子电 流跟踪给定值。如果从主控制器传出的 电流给定值是恒定的，它将保持转子电 流恒定的，从而使功率输出保持不变。 转子电流控制器的动作时间在毫秒级以 下，变桨距机构的动作以秒计，因此在 短暂的风速变化时，仅仅依靠转