交流励磁风力发电技术讲稿

1、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

2、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 n 0 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

3、入功率。 当发电机转速n 同步速 n1 时，s 0 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

4、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