交流励磁风力发电技术讲稿

.,1,上海交通大学蔡旭，凌志斌,交流励磁风力发电技术,.,2,风力发电方式从定桨距恒速恒频发展到变桨距变速恒频技术目的最大风能捕获提高风能采集、利用程度提高风电机组运行效率,.,3,变速恒频风力发电机理,风能利用系数Pw通过桨叶旋转面积的功率Pm风力机吸收输出的机械功率叶尖速比（桨叶尖线速度与风速之比）R桨叶半径v风速桨叶旋转角速度风能利用率与叶尖速比的关系只有特定的叶尖速比下，风能利用系数最大,.,4,风力机输出功率与转速关系,每一风速下，一定转速时才能有最大功率输出定桨距风力机恒转速下只有一种风速各种风速下最大功率点连线为最佳功率曲线各种风速下均能获得最大风能，发电机必须变速运行,风力机输出功率特性,.,5,变速恒频发电类型,(1)交-直-交变换方式（直驱式）,变频器全功率,.,6,变速恒频发电类型,(2)交流励磁方式（双馈式）,绕线式异步发电机转子绕组变频器励磁变频器只需提供转差功率,.,7,双馈风电单机组控制关键技术,风电场控制与接入电网关键技术,.,8,按主控命令控制发电机的阻力转矩恒定发电机的输出频率,发出输入转矩与输出转矩的指令，控制发电机调速完成最大功率跟踪,.,9,转子绕组经变频器进行交流励磁，提供转差功率，达到变速下输出恒频电能的目的。当发电机转速n0发电机处于亚同步发电状态，变频器进行正序低频交流励磁，变频器向转子绕组输入功率。当发电机转速n同步速n1时，s0发电机处于超同步发电状态，变频器进行负序低频交流励磁，转子绕组向变频器输入功率。当发电机转速n=同步速n1时，s=0发电机处于同步发电状态，变频器进行直流励磁。,.,10,实现P、Q的解耦控制,.,11,稳定电容电压控制，实现双PWM变换器间的解耦,.,12,双PWM变换器协调控制及有功无功解耦控制,机组低电压穿越控制技术,双馈电机在亚同步-同步-超同步下过渡控制问题,机组过速、过电压控制问题,有功-无功功率运行边界及控制策略,电能质量控制技术,机组控制系统与风电场继电保护、监控、调度等之间接口与配合问题,最大风能捕获,.,13,原理性的方法：按风速及最佳功率曲线得到发电功率P，对变换器发出P指令,风速信号,P指令,.,14,转速信号,P指令,风速信号只控制机组的切入、切出,风速信号,一种逼近过程控制方法,.,15,亚同步状态,同步状态是不稳定态,需要主控制与变换器协调控制,超同步状态,.,16,机组过速,变换器达到P最大功率边界,主控制与变换器协调控制切变换器、投入CROBAR、调桨等等,.,17,单机组电控接入风电场监控系统及相互间协调控制技术,电网异常工况下风电不脱网控制技术,风电并网引起的电网稳定性问题、可靠性问题评价,电网接纳风电能力的研究,风电机组的远程监控技术,.,18,风电场内部电网,大电网,风场模型,风力机模型,齿轮箱模型,发电机模型,变换器模型,电网模型,变桨系统模型,.,19,.,20,.,21,.,22,.,23,.,24,.,25,.,26,.,27,.,28,.,29,虚拟风场,虚拟风力机,直流调速控制器,直流电机,双馈发电机,并联上网,基于dSPACE的电控系统,变换器与主控制器,建立风场数学模型,建立风力机数学模型,.,30,.,31,.,32,.,33,.,34,模块化设计,集成单机组控制、多机组控制关键技术的软件总体架构,.,35,启动区,最大风能捕获区,恒速区,恒功率区,降额功率输出区,停止区,.,36,.,37,.,38,.,39,.,40,.,41,定子电压,定子电流,转子电流,有功功率,无功功率,