【《变速恒频风电机组的控制概述》2100字】

PAGE1PAGE变速恒频风电机组的控制概述目录TOC\o"1-3"\h\u4556变速恒频风电机组的控制概述 1203961.1变速恒频风电机组的控制目标 146141.2变速控制策略 1154801.3恒频控制策略 31.1变速恒频风电机组的控制目标对于变速恒频风电机组而言,当一个机组处于额定的风速以下才能正常运行时,风电机组就应当尽可能地改善其风力转换和效率。而为了更好地实现转换效率,主要是通过传感器来控制驱动发电机转矩,使风轮的旋转的速度可以根据风速的变化而变化,是风电机组的运行一直维持最佳叶尖速比运行来实现。根据各种风力机械的特点,此时可以让桨距角度保持原来的工作状态,此时空气载荷比额定风速小,因此也不需要通过改变桨距角来控制和调整载荷。当风轮运转到一个额定的风速之上时,为了能让机组依然可以最大效率地吸收风能，可以通过变桨控制做到。通过这一操作，大大地减少了风能了的损失，同时也控制了风轮上的负重,将其限制在一个安全的设计值之内。但因为风轮本身惯性，不会立刻停止，而是会持续运行一段时间,变桨器的控制对于风电机组的影响一般都是有数秒的延迟效果,这样就会非常不容易导致引发各种功率波动。此时,应当对发电机进行控制，实现快速调节和驱动作用,应采用转矩控制。双馈风力发电机机组除了能够最大效率地吸收风能外，还应保证自身的运行稳定，而且，还应该满足一下的条件：①减小传动链的转矩峰值。②通过动态阻尼来抑制传动链振动。③避免过量的变桨动作和发电机转矩调节。④通过对大型风电电站机组内部塔架上的内部振动负荷进行实时控制,尽量度地降低机组塔架在此基础上的振动负荷。⑤避免轮毂和叶片的突变负载。1.2变速控制策略在过去的各种风力发电过程中,因为会受到传统的控制技术和电力专业的电子元器件水平的约束,一般都会通过选择使用恒速永磁容量发电的方式,这时候风力发电机的最佳转速并没有改变,必须一直保持恒定的数值,让每一台风力发电机在不同的风速运行时都必须保持相等的转速,这样就会极大地浪费了风力资源,直接导致了发电机发电的效率降低,而且,还会加速发电机中的机械应力和物理摩擦损耗,原动机也会受损,也就会大大降低了发电工作的效率。因此,变速恒频风力发电技术已经越来越被各个公司企业和前线的科研人员们所重视。其主要特点之一就是这种风力机的转速都可以自由变化,而且还能够通过适当的调速来控制,使得这种风力机的叶尖速比能够在最大程度上接近甚至可以达到最优值,并且还没有太多的影响风力机输出电能的频率,从而使风能的综合利用率得到极大提升。变速控制是指当风速变化时，或者由于环境改变，天气变化，温度变化等各个因素，为了降低这些因素对于机组的影响，用不同的速度来应对这些条件变化，让机组的运转状态最大化地适应当时的环境使其能够在工况和曲线上表现为一种可以预期的工作性质。风电机组在风中获取的机械功率为Pm=12ρA式中：ρ空气密度A风轮扫掠面积v风速由此我们可以清楚看出,在一定的转动风速和风轮功率已知系数条件下,风轮所转动取得的转矩与风轮功率已知系数直接密切关联相关。图1.1功率系数与叶尖速比的关系如上图1.1所示，调节叶尖速比λ=vT式中：vT可获取最佳功率系数，随着风速调节风电机组的转速，这就是变速恒频风电机组进行转速调节的基本目标。而控制风电机转速可以通过控制发电机转矩来实现。图1.2发电机转矩与转速的关系上图1.2为发电机转速和发电机转矩的关系。Z1阶段为机组未并网,风速小或者风轮未加速到并网转速,Z2为过渡阶段,当达到Z3阶段时,双馈风力发电机组通过各种控制让机组到最佳叶尖速比,此时，双馈风力发电机组通过控制获得的功率系数是最优的,使得风能的转化率最大,转矩与转速呈二次方关系。Z4为过渡阶段,当风速过大时,可能会对风机造成机械损伤,因此要通过变桨来限制功率。Z5阶段即为恒功率运行阶段,转矩与转速的乘积为机组的额定功率。系统是通过使用变速器控制方式来实现对风轮输出功率最大化的体现,以及变桨器控制方式可以实现对风轮输入功率的自动调整。1.3恒频控制策略风力发电机组与电网在并联运转时,要求其中风电工作的频率必须与电网相同,也就是说频率必须保持恒定。双馈风力发电机的定子绕组要全部与电网相连，转子用三个频率、相角、幅值不同的交流电送给励磁器,通过这样的操作就可以产生一个磁场，一个在转子绕组中的较为低速并且旋转方向相反的磁场，这个磁场的转速会和定子绕组旋转时的转速相加,加起来的数值直接会和定子旋转时的速度相匹配，双馈风力发电机经过这样的操作，就可以让定子输出的电压值与电网同步。双馈风力发电机转子机组在旋转时遇到风的速度变化时，就会随之调节,让其转速也会根据不同的风力的变化而变化,此时对转子进行风速控制,改变转子上励磁电流(也就是说,转子可以选择安装有一定磁场的电子转速)以及补偿驱动器使电机的电子转速发生变化,实现变速恒频。转子侧和电网侧各设置有一个交流变流器,当发电机超同步运动时,转子向电网输出功率,转子侧的交流变压器则是处于整流状态,电网侧的交流变压