第一篇：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)

20世紀(jì)90年代，L.Xu, Bhowink, Machromoum, R.Pena等學(xué)者對雙饋電機(jī)在變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了理論、仿真分析和試驗研究，為雙饋電機(jī)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用打下了理論基礎(chǔ)。同時，電力電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，使得采用電力電子元件(IGBT等)和脈寬調(diào)制(PWM)控制的變流技術(shù)在雙饋電機(jī)控制系統(tǒng)中得到了應(yīng)用，這大大促進(jìn)了雙饋電機(jī)控制技術(shù)在風(fēng)電系統(tǒng)中的應(yīng)用。八十年代以后，功率半導(dǎo)體器件發(fā)展的主要方向是高頻化、大功率、低損耗和良好的可控性，并在交流調(diào)速領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，使其控制性能可以和直流電機(jī)媲美。九十年代微機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，加速了雙饋電機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用步伐。近十年來是雙饋電機(jī)最重要的發(fā)展階段，變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組已由基本控制技術(shù)向優(yōu)化控制策略方向發(fā)展。其勵磁控制系統(tǒng)所用變流裝置主要有交交變流器和交直交變流器兩種結(jié)構(gòu)形式:(1)交交變流器的特點是容量大，但是輸出電壓諧波多，輸入側(cè)功率因數(shù)低，使用功率元件數(shù)量較多。(2)采用全控電力電子器件的交直交變流器可以有效克服交交變流器的缺點，而且易于控制策略的實現(xiàn)和功率雙向流動，非常適用于變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的勵磁控制。

為了改善發(fā)電系統(tǒng)的性能，國內(nèi)外學(xué)者對變速恒頻雙饋發(fā)電機(jī)組的勵磁控制策略進(jìn)行了較深入的研究，主要為基于各種定向方式的矢量控制策略和直接轉(zhuǎn)矩控制策略。我國科研機(jī)構(gòu)從上世紀(jì)九十年代開始了對變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制技術(shù)的研究，但大多數(shù)研究還僅限于實驗室，只有部分研究成果在中，在小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的勵磁控制系統(tǒng)中得到應(yīng)用。因此，加快雙饋機(jī)組的勵磁控制技術(shù)的研究進(jìn)度對提高我國風(fēng)電機(jī)組自主化進(jìn)程具有重要意義。

除了上面提到的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)勵磁控制技術(shù)研究以外，變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)還有許多研究熱點包括:

(I)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的軟并網(wǎng)軟解列研究

軟并網(wǎng)和軟解列是目前風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的一個重要部分。一般的，當(dāng)電網(wǎng)容量比發(fā)電機(jī)的容量大得多的時候，可以不考慮發(fā)電機(jī)并網(wǎng)的沖擊電流，鑒于目前并網(wǎng)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組已經(jīng)發(fā)展到兆瓦級水平，所以必須要限制發(fā)電機(jī)在并網(wǎng)和解列時候的沖擊電流，做到對電網(wǎng)無沖擊或者沖擊最小。

(2)無速度傳感器技術(shù)在雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用的研究

近年，雙饋電機(jī)的無位置以及無速度傳感器控制成了風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的一個重要研究方向，在雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中需要知道電機(jī)轉(zhuǎn)速以及位置信息，但是速度以及位置傳感器的采用提高了成本并且?guī)砹艘恍┎槐?。理論上可以通過電機(jī)的電壓和電流實時計算出電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)無速度傳感器控制。如果采用無傳感器控就可以使發(fā)電機(jī)和逆變器之間連線消除，降低了系統(tǒng)成本，增強(qiáng)了控制系統(tǒng)的抗干擾性和可靠性。

(3)電網(wǎng)故障狀態(tài)下風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)不間斷運(yùn)行等方面

并網(wǎng)型雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的定子繞組連接電網(wǎng)上，在運(yùn)行過程中，各種原因引起的電網(wǎng)電壓波動、跌落甚至短路故障會影響發(fā)電機(jī)的不間斷運(yùn)行。電網(wǎng)發(fā)生突然跌落時，發(fā)電機(jī)將產(chǎn)生較高的瞬時電磁轉(zhuǎn)矩和電磁功率，可能造成發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的機(jī)械損壞或熱損壞，所以三相電網(wǎng)電壓突然跌落時的系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行控制策略的研究是目前研究焦點問題之一。

此外，雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定以及無功極限方面也是目前研究的熱點。

在大型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行過程中，經(jīng)常需要把風(fēng)力發(fā)電機(jī)組接入電力系統(tǒng)并列運(yùn)行。發(fā)電機(jī)并網(wǎng)是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)正常運(yùn)行的“起點”，也是整個風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)能夠良好運(yùn)行的前提。其主要要求是限制發(fā)電機(jī)在并網(wǎng)時的瞬變電流，避免對電網(wǎng)造成過大的沖擊，并網(wǎng)過程是否平穩(wěn)直接關(guān)系到含風(fēng)電電網(wǎng)的穩(wěn)定性和發(fā)電機(jī)的安全性。當(dāng)電網(wǎng)的容量比發(fā)電機(jī)的容量大的多(大于25倍)的時候，發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時的沖擊電流可以不考慮。但風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量越來越大，目前己經(jīng)發(fā)展到兆瓦級水平，機(jī)組并網(wǎng)對電網(wǎng)的沖擊已經(jīng)不能忽視。比較嚴(yán)重的后果不但會引起電網(wǎng)電壓的大幅下降，而且還會對發(fā)電機(jī)組各部件造成損害;而且，長時間的并網(wǎng)沖擊，甚至還會造成電力系統(tǒng)的解列以及威脅其它發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。

因此必須通過合適的發(fā)電機(jī)并網(wǎng)方式來抑制并網(wǎng)沖擊電流。

目前，實現(xiàn)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)的方式主要有兩種，一種被稱為準(zhǔn)同期方式，另一種被稱為自同期方式。準(zhǔn)同期方式是將已經(jīng)勵磁的發(fā)電機(jī)在達(dá)到同期條件后并入電網(wǎng);自同期方式則是將沒有被勵磁的發(fā)電機(jī)在達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時并入電網(wǎng)，隨即給發(fā)電機(jī)加上勵磁，接著轉(zhuǎn)子被拉入同步。自同期方式由于當(dāng)發(fā)電機(jī)合閘時，沖擊電流較大，母線電壓跌落較多而很少采用。因此，現(xiàn)在發(fā)電機(jī)的主要并網(wǎng)方式為準(zhǔn)同期方式，它能控制發(fā)電機(jī)快速滿足準(zhǔn)同期條件，從而實現(xiàn)準(zhǔn)確、安全并網(wǎng)。

異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)

異步發(fā)電機(jī)投入運(yùn)行時，由于靠轉(zhuǎn)差率來調(diào)整負(fù)荷，其輸出的功率與轉(zhuǎn)速近乎成線性關(guān)系，因此對機(jī)組的調(diào)速要求不像同步發(fā)電機(jī)那么嚴(yán)格精確，不需要同步設(shè)備和整步操作，只要轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時就可并網(wǎng)。但異步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)也存在一些問題。例如直接并網(wǎng)時會產(chǎn)生過大的沖擊電流(約為異步發(fā)電機(jī)額定電流的4～7倍)，并使電網(wǎng)電壓瞬時下降。隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電機(jī)容量的不斷增大，這種沖擊電流對發(fā)電機(jī)自身部件的安全以及對電網(wǎng)的影響也愈加嚴(yán)重。過大的沖擊電流，有可能使發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)連接的主回路中自動開關(guān)斷開;而電網(wǎng)電壓的較大幅度下降；則可能會使低壓保護(hù)動作，從而導(dǎo)致異步發(fā)電機(jī)根本不能并網(wǎng)。另外，異步發(fā)電機(jī)還存在著本身不能輸出無功功率、需要無功補(bǔ)償、過高的系統(tǒng)電壓會造成發(fā)電機(jī)磁路飽和等問題。

目前，國內(nèi)外采用異步發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)方式主要有以下幾種。

(1)直接并網(wǎng)方式

這種并網(wǎng)方法要求并網(wǎng)時發(fā)電機(jī)的相序與電網(wǎng)的相序相同，當(dāng)風(fēng)力機(jī)驅(qū)動的異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速(90%一100%)時即可完成自動并網(wǎng)，見圖(2-6)所示，自動并網(wǎng)的信號由測速裝置給出，然后通過自動空氣開關(guān)合閘完成并網(wǎng)過程。這種并網(wǎng)方式比同步發(fā)電機(jī)的準(zhǔn)同步并網(wǎng)簡單，但并網(wǎng)瞬間存在三相短路現(xiàn)象，并網(wǎng)沖擊電流達(dá)到4～5倍額定電流，會引起電力系統(tǒng)電壓的瞬時下降。這種并網(wǎng)方式只適合用于發(fā)電機(jī)組容量較小或與大電網(wǎng)相并的場合。

(2)準(zhǔn)同期并網(wǎng)方式

與同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同步并網(wǎng)方式相同，在轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時，先用電容勵磁，建立額定電壓，然后對已勵磁建立的發(fā)電機(jī)電壓和頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)和校正，使其與系統(tǒng)同步。當(dāng)發(fā)電機(jī)的電壓、頻率、相位與系統(tǒng)一致時，將發(fā)電機(jī)投入電網(wǎng)運(yùn)行，見圖(2-7)所示。采用這種方式，若按傳統(tǒng)的步驟經(jīng)整步到同步并網(wǎng)，則仍須要高精度的調(diào)速器和整步、同期設(shè)備，不僅要增加機(jī)組的造價，而且從整步達(dá)到準(zhǔn)同步并網(wǎng)所花費的時間很長，這是我們所不希望的。該并網(wǎng)方式合閘瞬間盡管沖擊電流很小，但必須控制在最大允許的轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)運(yùn)行，以免造成網(wǎng)上飛車。

(3)降壓并網(wǎng)方式

降壓并網(wǎng)是在異步發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)之間串接電阻或電抗器或者接入自禍變壓器，以便達(dá)到降低并網(wǎng)合閘瞬間沖擊電流幅值及電網(wǎng)電壓下降的幅度。因為電阻、電抗器等元件要消耗功率，在發(fā)電機(jī)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行后必須將其迅速切除。顯然這種并網(wǎng)方法的經(jīng)濟(jì)性較差。

(4)晶閘管軟并網(wǎng)方式

這種并網(wǎng)方式是在異步發(fā)電機(jī)定子與電網(wǎng)之間通過每相串入一只雙向晶閘管連接起來，來對發(fā)電機(jī)的輸入電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。雙向晶閘管的兩端與并網(wǎng)自動開關(guān)K2的動合觸頭并聯(lián)，如圖2-9所示。

接入雙向晶閘管的目的是將發(fā)電機(jī)并網(wǎng)瞬間的沖擊電流控制在允許的限度內(nèi)。圖(2-9)示出軟并網(wǎng)裝置的原理。通過采集US和IS的幅值和相位，對晶閘管的導(dǎo)通角進(jìn)行控制。具體的并網(wǎng)過程是:當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組接收到由控制系統(tǒng)微處理機(jī)發(fā)出的啟動命令后，先檢查發(fā)電機(jī)的相序與電網(wǎng)的相序是否一致，若相序正確，則發(fā)出松閘命令，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開始啟動；當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(約為99 %-100%同步轉(zhuǎn)速)，雙向晶閘管的控制角同時由180度到0度逐漸同步打開，與此同時，雙向晶閘管的導(dǎo)通角則同時由0度到180度逐漸增大，此時并網(wǎng)自動開關(guān)K2未動作，動合觸點未閉合，異步發(fā)電機(jī)即通過晶閘管平穩(wěn)地并入電網(wǎng)，隨著發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的繼續(xù)升高，電機(jī)的轉(zhuǎn)差率趨于零，當(dāng)轉(zhuǎn)差率為零時，雙向晶閘管已全部導(dǎo)通，并網(wǎng)自動開關(guān)K2動作，短接雙向晶閘管，異步發(fā)電機(jī)的輸出電流將不再經(jīng)雙向晶閘管，而是通過已閉合的自動開關(guān)K2流入電網(wǎng)。在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后，應(yīng)立即在發(fā)電機(jī)端并入補(bǔ)償電容，將發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)(cos }p)提高到0.95以上。由于風(fēng)速變化的隨機(jī)性，在達(dá)到額定功率前，發(fā)電機(jī)的輸出功率大小是隨機(jī)變化的，因此對補(bǔ)償電容的投入與切除也需要進(jìn)行控制，一般是在控制系統(tǒng)中設(shè)有幾組容量不同的補(bǔ)償電容，根據(jù)輸出無功功率的變化，控制補(bǔ)償電容的分段投入或切除。這種并網(wǎng)方法的特點是通過控制晶閘管的導(dǎo)通角，來連續(xù)調(diào)節(jié)加在負(fù)載上的電壓波形，進(jìn)而改變負(fù)載電壓的有效值。目前，采用晶閘管軟切入裝置((SOFT CUT-IN)已成為大型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中不可缺少的組成部分，用于限制發(fā)電機(jī)并網(wǎng)以及大小電機(jī)切換時的瞬態(tài)沖擊電流，以免對電網(wǎng)造成過大的沖擊。

晶閘管軟并網(wǎng)技術(shù)雖然是目前一種較為先進(jìn)的并網(wǎng)方法，但它也對晶閘管器件以及與之相關(guān)的晶閘管觸發(fā)電路提出了嚴(yán)格的要求，即晶閘管器件的特性要一致、穩(wěn)定以及觸發(fā)電路可靠，只有發(fā)電機(jī)主回路中的每相的雙向晶閘管特性一致，并且控制極觸發(fā)電壓、觸發(fā)電流一致，全開通后壓降相同，才能保證可控硅導(dǎo)通角在0度到180度范圍內(nèi)同步逐漸增大，才能保證發(fā)電機(jī)三相電流平衡，否則會對發(fā)電機(jī)

不利。

適合交流勵磁雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)技術(shù)

目前，適合交流勵磁雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)方式主要是基于定子磁鏈定向矢量控制的準(zhǔn)同期并網(wǎng)控制技術(shù)，包括空載并網(wǎng)方式，獨立負(fù)載并網(wǎng)方式，以及孤島并網(wǎng)方式。另外，對于垂直軸型的雙饋機(jī)組，由于不能自動起動，所以必須采用“電動式”并網(wǎng)方式。下面對各種并網(wǎng)方式的實現(xiàn)原理分別給予了簡要介紹。

(1)空載并網(wǎng)技術(shù)

所謂空載并網(wǎng)就是并網(wǎng)前雙饋發(fā)電機(jī)空載，定子電流為零，提取電網(wǎng)的電壓信息(幅值、頻率、相位)作為依據(jù)提供給雙饋發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)，通過引入定子磁鏈定向技術(shù)對發(fā)電機(jī)的輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，使建立的雙饋發(fā)電機(jī)定子空載電壓與電網(wǎng)電壓的頻率、相位和幅值一致。當(dāng)滿足并網(wǎng)條件時進(jìn)行并網(wǎng)操作，并網(wǎng)成功后控制策略從并網(wǎng)控制切換到發(fā)電控制。如圖(2-10)所示。

（2)獨立負(fù)載并網(wǎng)技術(shù)

獨立負(fù)載并網(wǎng)技術(shù)的基本思路為:并網(wǎng)前雙饋電機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行(如電阻性負(fù)載)，根據(jù)電網(wǎng)信息和定子電壓、電流對雙饋電機(jī)和負(fù)載的值進(jìn)行控制，在滿足并網(wǎng)條件時進(jìn)行并網(wǎng)。獨立負(fù)載并網(wǎng)方式的特點是并網(wǎng)前雙饋電機(jī)已經(jīng)帶有獨立負(fù)載，定子有電流，因此并網(wǎng)控制所需要的信息不僅取自于電網(wǎng)側(cè)，同時還取自于雙饋電機(jī)定子側(cè)。

負(fù)載并網(wǎng)方式發(fā)電機(jī)具有一定的能量調(diào)節(jié)作用，可與風(fēng)力機(jī)配合實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的控制，降低了對風(fēng)力機(jī)調(diào)速能力的要求，但控制較為復(fù)雜。

(3)孤島并網(wǎng)方式

孤島并網(wǎng)控制方案可分為3個階段。第一階段為勵磁階段，見圖(2-12)所示，從電網(wǎng)側(cè)引入一路預(yù)充電回路接交—直—交變流器的直流側(cè)。預(yù)充電回路由開關(guān)K1、預(yù)充電變壓器和直流充電器構(gòu)成。

當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定轉(zhuǎn)速要求后，K1閉合，直流充電器通過預(yù)充電變壓器給交—直—交變流器的直流側(cè)充電。充電結(jié)束后，電機(jī)側(cè)變流器開始工作，供給雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)勵磁電流。此時，控制雙饋電機(jī)定子側(cè)電壓逐漸上升，直至輸出電壓達(dá)到額定值，勵磁階段結(jié)束。

第二階段為孤島運(yùn)行階段。首先將Kl

斷開，然后啟動網(wǎng)側(cè)變流器，使之開始升壓運(yùn)行，將直流側(cè)

升壓到所需值。此時，能量在網(wǎng)側(cè)變流器，電機(jī)側(cè)變流器以及雙饋電機(jī)之間流動，它們共同組成一個孤島運(yùn)行方式。

第三階段為并網(wǎng)階段。在孤島運(yùn)行階段，定子側(cè)電壓的幅值、頻率和相位都與電網(wǎng)側(cè)相同。此時閉合開關(guān)K2，電機(jī)與電網(wǎng)之間可以實現(xiàn)無沖擊并網(wǎng)。并網(wǎng)后，可通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的槳距角來增加風(fēng)力機(jī)輸入能量，從而達(dá)到發(fā)電的目的。

(4)“由動式”并網(wǎng)方式

前面介紹的幾種并網(wǎng)方式都是針對具有自起動能力的水平軸雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的準(zhǔn)同期并網(wǎng)方式，對于垂直軸型的雙饋機(jī)組(又稱達(dá)里厄型風(fēng)力機(jī))由于不具備自啟動能力，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在靜止?fàn)顟B(tài)下的起動可由雙饋電機(jī)運(yùn)行于電動機(jī)工況來實現(xiàn)。

如圖(2-13)所示，為實現(xiàn)系統(tǒng)起動在轉(zhuǎn)子繞組與轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器之間安裝一個單刀雙擲開關(guān)K3，在進(jìn)行并網(wǎng)操作時，首先操作K3將雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子經(jīng)電阻短路，然后閉合K1連接電網(wǎng)與定子繞組。在電網(wǎng)電壓作用下雙饋電機(jī)將以感應(yīng)電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻方式逐漸起動。通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子串電阻的大小，可以提高起動轉(zhuǎn)矩減小起動電流，從而緩解機(jī)組起動過程的暫態(tài)沖擊。當(dāng)雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸上升并接近同步轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)子電流將下降到零。在此條件下，操作K3斷開串聯(lián)電阻后將轉(zhuǎn)子繞組與轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器相連接，同時觸發(fā)轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器投入勵磁。最后在成功投入勵磁后，調(diào)節(jié)勵磁使雙饋發(fā)電機(jī)迅速進(jìn)入定子功率或轉(zhuǎn)速控制狀態(tài)，完成機(jī)組起動過程。

這種并網(wǎng)方式實現(xiàn)方法簡單，通過適當(dāng)?shù)捻樞蚩刂凭湍軌驅(qū)崿F(xiàn)不具備自起動能力的雙饋發(fā)電機(jī)組的起動與并網(wǎng)的需要，如果電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)安裝有“CrowBarProtection”保護(hù)裝置，則通過控制器投切“CrowBar Protection”就可以實現(xiàn)系統(tǒng)的起動與準(zhǔn)同期并網(wǎng)。

空載并網(wǎng)方式并網(wǎng)前發(fā)電機(jī)不帶負(fù)載，不參與能量和轉(zhuǎn)速的控制，所以為了防止在并網(wǎng)前發(fā)電機(jī)的能量失衡而引起的轉(zhuǎn)速失控，應(yīng)由原動機(jī)來控制發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速。獨立負(fù)載并網(wǎng)方式并網(wǎng)前接有負(fù)載，發(fā)電機(jī)參與原動機(jī)的能量控制，表現(xiàn)在一方面改變發(fā)電機(jī)的負(fù)載，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的能量輸出，另一方面在負(fù)載一定的情況下，改變發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的同時，改變能量在電機(jī)內(nèi)部的分配關(guān)系。前一種作用實現(xiàn)了發(fā)電機(jī)能量的粗調(diào)，后一種實現(xiàn)了發(fā)電機(jī)能量的細(xì)調(diào)。可以看出，空載并網(wǎng)方式需要原動機(jī)具有足夠的調(diào)速能力，對原動機(jī)的要求較高;獨立負(fù)載并網(wǎng)方式，發(fā)電機(jī)具有一定的能量調(diào)節(jié)作用，可與原動機(jī)配合實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的控制，降低了對原動機(jī)調(diào)速能力的要求，但控制復(fù)雜，需要進(jìn)行電壓補(bǔ)償和檢測更多的電壓、電流量。孤島并網(wǎng)方式是一種近年來才提出的比較新穎的一種并網(wǎng)方式，在并網(wǎng)前形成能量回路，轉(zhuǎn)子變換器的能量輸入由定子提供，降低了并網(wǎng)時的能量損耗。

其中空載并網(wǎng)方式由于具有控制策略簡單，控制效果好，而在實際機(jī)組中廣泛采用，而負(fù)載并網(wǎng)方式、孤島并網(wǎng)方式以及“電動式”并網(wǎng)方式由于存在控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，系統(tǒng)穩(wěn)定性差等缺點目前仍然停留在理論探索階段。

雙饋發(fā)電機(jī)并網(wǎng)控制與功率控制的切換

雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制的目的是對發(fā)電機(jī)的輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，使建立的DFIG的定子空載電壓與電網(wǎng)電壓的幅值、頻率、和相位保持一致，當(dāng)滿足并網(wǎng)條件時進(jìn)行并網(wǎng)操作，并網(wǎng)成功后進(jìn)行最大風(fēng)能追蹤控制

.并網(wǎng)成功后一方面變槳距系統(tǒng)將槳葉節(jié)距角置于0以獲得最佳風(fēng)能利用系數(shù)，與此同時轉(zhuǎn)子勵磁系統(tǒng)開始進(jìn)行最大功率點跟蹤(Maximum Power pointTracking,MPPT)控制，以捕獲最大風(fēng)能。并網(wǎng)切換前后控制策略有較大差異，如果直接切換，則控制系統(tǒng)重新從零開始調(diào)節(jié)，必然引起轉(zhuǎn)子電壓的突變，從而造成并網(wǎng)瞬間系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩，這種振蕩可能短時間內(nèi)使系統(tǒng)輸出有很大的偏差，致使控制量超過系統(tǒng)可能的最大允許范圍，容易造成發(fā)電機(jī)損壞，而這在實際的并網(wǎng)過程中是十分不利的。為此，要達(dá)到發(fā)電機(jī)順利、安全并網(wǎng)的目的還必須實現(xiàn)控制策略的無擾切換，使轉(zhuǎn)子輸出電壓平穩(wěn)的過渡到新的穩(wěn)定狀態(tài)。

雙饋發(fā)電機(jī)的解列控制

基于雙饋電機(jī)的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，在風(fēng)速達(dá)到最低啟動風(fēng)速(切入風(fēng)速)后開始進(jìn)行并網(wǎng)控制使空載定子電壓跟隨電網(wǎng)電壓，風(fēng)電機(jī)組平穩(wěn)的并入電網(wǎng)，運(yùn)行發(fā)電。在風(fēng)力機(jī)并入電網(wǎng)后會根據(jù)風(fēng)速大小的不同實施不同的控制策略，包括MPPT控制、恒轉(zhuǎn)速控制及恒功率控制。當(dāng)高于停機(jī)風(fēng)速(切出風(fēng)速)時，便會將風(fēng)機(jī)從電網(wǎng)中切出，即解列控制。解列控制的要求是在斷網(wǎng)瞬間定子電流為零。由于在斷網(wǎng)前雙饋電機(jī)實施恒功率控制，所以在解列控制中一方面要通過變槳距系統(tǒng)將槳葉節(jié)距角刀調(diào)至90，即順槳狀態(tài)，以減少風(fēng)輪吸收的機(jī)械能降低轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，另一方面通過轉(zhuǎn)子勵磁系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)子電流的轉(zhuǎn)矩分量和勵磁分量逐漸減小到零，從而使得雙饋電機(jī)的定子電流逐漸變化到零，最后在零電流狀態(tài)下與電網(wǎng)脫開，完成軟切出過程。oo

第二篇：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)

（時間:2007-10-9 23:28:46 共有

來源：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制技術(shù)

當(dāng)平均風(fēng)速高于3m/s時，風(fēng)輪開始逐漸起動；風(fēng)速繼續(xù)升高，當(dāng)v>4m/s時，機(jī)組可自起動直到某一設(shè)定轉(zhuǎn)速，此時發(fā)電機(jī)將按控制程序被自動地聯(lián)入電網(wǎng)。一般總是小發(fā)電機(jī)先并網(wǎng)；當(dāng)風(fēng)速繼續(xù)升高到7～8m/s，發(fā)電機(jī)將被切換到大發(fā)電機(jī)運(yùn)行。如果平均風(fēng)速處于8～20m/s，則直接從大發(fā)電機(jī)并網(wǎng)。發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)過程，是通過三相主電路上的三組晶閘管完成的。當(dāng)發(fā)電機(jī)過渡到穩(wěn)定的發(fā)電狀態(tài)后，與晶閘管電路平行的旁路接觸器合上，機(jī)組完成并網(wǎng)過程，進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。為了避免產(chǎn)生火花，旁路接觸器的開與關(guān)，都是在晶閘管關(guān)斷前進(jìn)行的。

(一)大小發(fā)電機(jī)的軟并網(wǎng)程序

1)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速已達(dá)到預(yù)置的切人點，該點的設(shè)定應(yīng)低于發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速。

2)連接在發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)之間的開關(guān)元件晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通(這時旁路接觸器處于斷開狀態(tài))，導(dǎo)通角隨發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速的接近而增大，隨著導(dǎo)通角的增大，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的加速度減小。

3)當(dāng)發(fā)電機(jī)達(dá)到同步轉(zhuǎn)速時，晶閘管導(dǎo)通角完全打開，轉(zhuǎn)速超過同步轉(zhuǎn)速進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)。

4)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)后，晶閘管導(dǎo)通角繼續(xù)完全導(dǎo)通，但這時絕大部分的電流是通過旁路接觸器輸送給電網(wǎng)的，因為它比晶閘管電路的電阻小得多。

并網(wǎng)過程中，電流一般被限制在大發(fā)電機(jī)額定電流以下，如超出額定電流時間持續(xù)3.0s，可以斷定晶閘管故障，需要安全停機(jī)。由于并網(wǎng)過程是在轉(zhuǎn)速達(dá)到同步轉(zhuǎn)速附近進(jìn)行的，這時轉(zhuǎn)差不大，沖擊電流較小，主要是勵磁涌流的存在，持續(xù)30～40ms。因此無需根據(jù)電流反饋調(diào)整導(dǎo)通角。晶閘管按照0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°、180°導(dǎo)通角依次變化，可保證起動電流在額定電流以下。晶閘管導(dǎo)通角由0°大到180°完全導(dǎo)通，時間一般不超過6s，否則被認(rèn)為故障。晶閘管完全導(dǎo)通1s后，旁路接觸器吸合，發(fā)出吸合命令1s內(nèi)應(yīng)收到旁路反饋信號，否則旁路投入失敗，正常停機(jī)。在此期間，晶閘管仍然完全導(dǎo)通，收到旁路反饋信號后，停止觸發(fā)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)入正常運(yùn)行。

(二)從小發(fā)電機(jī)向大發(fā)電機(jī)的切換

為提高發(fā)電機(jī)運(yùn)行效率，風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用了雙速發(fā)電機(jī)。低風(fēng)速時，小發(fā)電機(jī)工作，高風(fēng)速時，大發(fā)電機(jī)工作。小發(fā)電機(jī)為6極繞組，同步轉(zhuǎn)速為43人次瀏覽）無圖

1000r/min，大發(fā)電機(jī)為4極繞組，同步轉(zhuǎn)速1500r/min小發(fā)電機(jī)向大發(fā)電機(jī)切換的控制，一般以平均功率或瞬時功率參數(shù)為預(yù)置切換點。例如NEGMicon 750kW機(jī)組以10min平均功率達(dá)到某一預(yù)置值P1或4min平均功率達(dá)到預(yù)置值P2為切換依據(jù)。采用瞬時功率參數(shù)時，一般以5min內(nèi)測量的功率值全部大于某一預(yù)置值P1，或lmin內(nèi)的功率全部大于預(yù)置P2值作為切換的依據(jù)。

執(zhí)行小發(fā)電機(jī)向大發(fā)電機(jī)的切換時，首先斷開小發(fā)電機(jī)接觸器，再斷開旁路接觸器。此時，發(fā)電機(jī)脫網(wǎng)，風(fēng)力將帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速迅速上升，在到達(dá)同步轉(zhuǎn)速1500r/min附近時，再次執(zhí)行大小發(fā)電機(jī)的軟并網(wǎng)程序。

(三)大發(fā)電機(jī)向小發(fā)電機(jī)的切換

當(dāng)發(fā)電機(jī)功率持續(xù)10min內(nèi)低于預(yù)置值P3時,或10min內(nèi)平均功率低于預(yù)置值P4時，將執(zhí)行大發(fā)電機(jī)向小發(fā)電機(jī)的切換。

首先斷開大發(fā)電機(jī)接觸器，再斷開旁路接觸器。由于發(fā)電機(jī)在此之前仍處于出力狀態(tài)，轉(zhuǎn)速在1500r/min以上，脫網(wǎng)后轉(zhuǎn)速將進(jìn)一步上升。由于存在過速保護(hù)和計算機(jī)超速檢測，因此，應(yīng)迅速投入小發(fā)電機(jī)接觸器，執(zhí)行軟并網(wǎng)，由電網(wǎng)負(fù)荷將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速拖到小發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速附近。只要轉(zhuǎn)速不超過超速保護(hù)的設(shè)定值，就允許執(zhí)行小發(fā)電機(jī)軟并網(wǎng)。

由于風(fēng)力機(jī)是一個巨大的慣性體,當(dāng)它轉(zhuǎn)速降低時要釋放出巨大的能量，這些能量在過渡過程中將全部加在小發(fā)電機(jī)軸上而轉(zhuǎn)換成電能，這就必然使過渡過程延長。為了使切換過程得以安全、順利地進(jìn)行，可以考慮在大發(fā)電機(jī)切出電網(wǎng)的同時釋放葉尖擾流器，使轉(zhuǎn)速下降到小發(fā)電機(jī)并網(wǎng)預(yù)置點以下，再由液壓系統(tǒng)收回葉尖擾流器。稍后，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速上升，重新切人電網(wǎng)。國產(chǎn)FD23—200/40kW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組便是采用這種方式進(jìn)行切換的。

NEGMicon750/200kW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組也是采用這種方式進(jìn)行切換的。

(四)電動機(jī)起動

電動機(jī)起動是指風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在靜止?fàn)顟B(tài)時，把發(fā)電機(jī)用作電動機(jī)將機(jī)組起動到額定轉(zhuǎn)速并切人電網(wǎng)。電動機(jī)起動目前在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計中不再進(jìn)入自動控制程序。因為氣動性能良好的槳葉在風(fēng)速v>4m／s的條件下即可使機(jī)組順利地自起動到額定轉(zhuǎn)速。

電動機(jī)起動一般只在調(diào)試期間無風(fēng)時或某些特殊的情況下，比如氣溫特別低，又未安裝齒輪油加熱器時使用。電動機(jī)起動可使用安裝在機(jī)艙內(nèi)的上位控制器按鈕或是通過主控制器鍵盤的起動按鈕操作，總是作用于小發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)分為發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和電動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。發(fā)電機(jī)起動瞬間，存在較大的沖擊電流(甚至超過額定電流的10倍)，將持續(xù)一段時間(由靜止至同步轉(zhuǎn)速之前)，因而發(fā)電機(jī)起動時需采用軟起動技術(shù)，根據(jù)電流反饋值，控制起動電流，以減小對電網(wǎng)沖擊和機(jī)組的機(jī)械振動。電動機(jī)起動時間不應(yīng)超出60s，起動電流小于小發(fā)電機(jī)額定電流的3倍

第三篇：大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)控制技術(shù)的研究

大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)控制技術(shù)的研究

摘要：本文綜合了幾種常用風(fēng)力發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)控制技術(shù)，分析比較了它們各自應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電上的優(yōu)缺點，并指出風(fēng)力發(fā)電技術(shù)今后的發(fā)展趨勢為：無刷雙饋發(fā)電機(jī)將在變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，最后對在鄱陽湖風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中應(yīng)用無刷雙饋發(fā)電機(jī)的具體案例進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)無刷雙饋電機(jī)

一．引言

近年來，全球化能源危機(jī)日趨嚴(yán)重，資源短缺和環(huán)境惡化，使各國開始重視開發(fā)和利用可再生、無污染的能源。風(fēng)能，是當(dāng)今可再生的、資源豐富的清潔能源。由于電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，使許多新的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)不斷提出，如異步發(fā)電機(jī)、同步發(fā)電機(jī)、磁阻電機(jī)等，但由于這些系統(tǒng)成本比較高，在增加風(fēng)能捕獲能力的同時，要求系統(tǒng)增加更多成本，是的額外的捕獲風(fēng)能變得意義不大。目前，交流勵磁變速恒頻發(fā)電技術(shù)在理論上是最優(yōu)化的一種調(diào)節(jié)技術(shù)。此方法通過在雙饋發(fā)機(jī)轉(zhuǎn)自側(cè)施加三相交流電進(jìn)行勵磁，來調(diào)節(jié)勵磁電流的幅值、頻率和相位，使定子側(cè)輸出恒頻恒壓。這樣不但可以大大提高能量轉(zhuǎn)換效率，還能實現(xiàn)有功和無功功率的解耦控制，提高電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力和穩(wěn)定性。因此，運(yùn)用該技術(shù)進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)控制，具有非常重要的意義。

二．風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)控制技術(shù)

1.同步發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)

在并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中普遍應(yīng)用的是同步發(fā)電機(jī)。它在運(yùn)行中，既能輸出有功功率，又能提供無功功率，輸出的電能質(zhì)量高，已被電力系統(tǒng)廣泛應(yīng)用。不過，把它移植到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組使用時，效果卻不夠理想，這是因為風(fēng)速隨機(jī)變化，作用在轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩很不穩(wěn)定，使得并網(wǎng)時其調(diào)速性能達(dá)不到期望的精度，使得并網(wǎng)比較難。圖1為其常見的原理圖。

圖1 同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

2.異步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)

異步發(fā)電機(jī)投入運(yùn)行時，由于靠轉(zhuǎn)差率來調(diào)整負(fù)荷，因此對機(jī)組的調(diào)速精度要求不高，只要轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速就可并網(wǎng)，而且并網(wǎng)后不會產(chǎn)生震蕩和失步，運(yùn)行非常穩(wěn)定。同時也存在一些問題，如直接并網(wǎng)時產(chǎn)生的過大沖擊電流造成電壓大幅度下降，對系統(tǒng)安全運(yùn)行構(gòu)成威脅；它本身不發(fā)無功功率，需要無功補(bǔ)償?shù)?。圖2為其總體發(fā)電結(jié)構(gòu)圖。

圖2 異步電機(jī)并網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

3.無刷雙饋發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)

無刷雙饋電機(jī)（BDFM）作為一種新型電機(jī)，結(jié)構(gòu)與運(yùn)行機(jī)理異于傳統(tǒng)電機(jī)。它的定子上有兩套級數(shù)不同的繞組。一個為功率繞組，直接接電網(wǎng)；另一個為控制繞組，通過雙向變頻器接電網(wǎng)。其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)為籠型結(jié)構(gòu)，無需電刷和滑環(huán)，但流過定子勵磁繞組的功率僅為無刷雙饋電機(jī)總功率的一小部分。采用無刷雙饋發(fā)電機(jī)的控制方案后，不僅可實現(xiàn)變速恒頻控制，降低變頻器的容量，還可在矢量控制策略下實現(xiàn)有功和無功的靈活控制，起到無功補(bǔ)償?shù)淖饔?。無刷雙饋發(fā)電機(jī)取消了電刷和滑環(huán)，結(jié)構(gòu)簡單，堅固可靠，適用于風(fēng)力發(fā)電的工作環(huán)境，保障了并網(wǎng)后風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。輸出側(cè)直接接電網(wǎng)而不經(jīng)過變頻器，使得并網(wǎng)后的電能質(zhì)量更好。圖

3為無刷雙饋電機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的原理圖。

圖3無刷雙饋電機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的原理圖

如上圖所示，無刷雙饋發(fā)電機(jī)的變速恒頻控制，就是根據(jù)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速的變化相應(yīng)的控制轉(zhuǎn)子勵磁電流的頻率，使無刷雙饋發(fā)電機(jī)輸出的電壓頻率與電網(wǎng)保持一致。傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組多采用異步發(fā)電機(jī)，并網(wǎng)時對電網(wǎng)的沖擊大，而無刷雙饋發(fā)電機(jī)可通過對轉(zhuǎn)子勵磁電流的控制，實現(xiàn)軟并網(wǎng)，避免并網(wǎng)時發(fā)生電流沖擊和電壓波動。在并網(wǎng)前用電壓傳感器分別檢測出電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)功率繞組的頻率、幅值、相位和相序，并通過雙向變流器調(diào)節(jié)控制繞組的勵磁電流，使功率繞組輸出的電壓與電網(wǎng)相應(yīng)電壓頻率、幅值和相位一致，這就滿足了自動并網(wǎng)運(yùn)行。

三．無刷雙饋發(fā)電機(jī)在鄱陽湖風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的應(yīng)用

1.無刷雙饋發(fā)電機(jī)的發(fā)電系統(tǒng)原理圖

圖4無刷雙饋發(fā)電機(jī)的發(fā)電系統(tǒng)原理圖

由圖4可知，整個發(fā)電系統(tǒng)由風(fēng)機(jī)、齒輪箱、無刷雙饋發(fā)電機(jī)、變換器及其控制構(gòu)成。其中無刷雙饋發(fā)電機(jī)和變換器是發(fā)電系統(tǒng)的主要部分。

2.變換器電路的結(jié)構(gòu)

圖5為變換器的結(jié)構(gòu)圖。

圖5變換器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

3.發(fā)電系統(tǒng)的網(wǎng)側(cè)變換器

圖6為網(wǎng)側(cè)變換器的結(jié)構(gòu)圖。

圖6 變換器的結(jié)構(gòu)圖

由圖可知，變流器結(jié)構(gòu)包括6個電力電子開關(guān)器件組成的逆變環(huán)節(jié)、輸出濾波器和其它輔助控制環(huán)節(jié)。

4.無刷雙饋電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的仿真

（1）仿真模型的建立

圖7為假想的鄱陽湖風(fēng)力發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型。由該圖可知，本系統(tǒng)是雙閉環(huán)串級調(diào)速系統(tǒng)，它由速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器、觸發(fā)電路、速度變換等部分組成，其中整流器和逆變器是主要電能轉(zhuǎn)換部分。

圖7 無刷雙饋電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)仿真模型

其中子系統(tǒng)為變流器和電機(jī)部分的仿真圖。結(jié)構(gòu)如圖8所示。

圖8變流器及電機(jī)的仿真模型

（2）仿真結(jié)果

參數(shù)設(shè)置：假定給定轉(zhuǎn)速n=1500r/min,轉(zhuǎn)矩T=15N*m,電壓u=220v交流電。仿真結(jié)果如圖9所示。從上到下為轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)子電流i的波形。由圖可知，在1s時進(jìn)行了調(diào)速，使轉(zhuǎn)速n下降，轉(zhuǎn)子電流i基本保持不變。

圖9 仿真結(jié)果

四．結(jié)論

本文對三種不同的大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)控制技術(shù)進(jìn)行了分析，指出了它們各自的優(yōu)缺點。在此基礎(chǔ)上，提出無刷雙饋發(fā)電機(jī)將在變速恒頻風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。最后，假想無刷雙饋發(fā)電機(jī)在鄱陽湖風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的應(yīng)用，并對此進(jìn)行了分析，還對無刷雙饋發(fā)電機(jī)的雙閉環(huán)串級調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究。由仿真結(jié)果可知，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速急速上升并趨于穩(wěn)速運(yùn)行，在t=1s時另加一突增恒值負(fù)載，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速即可下落，直到與此負(fù)載相對應(yīng)的轉(zhuǎn)速便穩(wěn)定運(yùn)行。這說明系統(tǒng)實際速度能夠?qū)崿F(xiàn)對給定輸入與擾動輸入信號的良好跟蹤。由于采用PI調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)速—電流雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，具有良好的動態(tài)過程。

第四篇：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

6．1一般規(guī)定

6.1.1單位工程可按風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、升壓站、線路、建筑、交通五大類進(jìn)行劃分，每個單位工程是由若干個分部工程組成的，它具有獨立的、完整的功能。

6.1.2單位工程完工后，施工單位應(yīng)向建設(shè)單泣提出驗收申請,單位工程驗收領(lǐng)導(dǎo)小組應(yīng)及時組織驗收。同類單位工程完工驗收可按完工日期先后分別進(jìn)行，也可按部分或全部同類單位工程一道組織驗收。對于不同類單位工程，如完工日期相近，為減少組織驗收次數(shù)，單位工程驗收領(lǐng)導(dǎo)小組也可按部分或全部各類單位工程一道組織驗收。

6.1.3單位工程完工驗收必須按照設(shè)計文件及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。驗收重點是檢查工程內(nèi)在質(zhì)量，質(zhì)監(jiān)部門應(yīng)有簽證意見。

6.1.4單位工程完工驗收結(jié)束后，建設(shè)單位應(yīng)向項目法人單位報告驗收結(jié)果，工程合格應(yīng)簽發(fā)單位工程完工驗收鑒定(單位工程完工驗收鑒定書內(nèi)容與格式參見附錄A)。

6．2風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝工程驗收

6.2.1每臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安裝工程為一個單位工程．它由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝、風(fēng)力發(fā)電機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、塔架、電纜、箱式變電站、防雷接地網(wǎng)七個分部工程組成。各分部工程完工后必須及時組織有監(jiān)理參加的自檢驗收。

6．2．2驗收應(yīng)檢查項目?！?、l風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)。

1)基礎(chǔ)尺寸、鋼筋規(guī)格、型號、鋼筋網(wǎng)結(jié)構(gòu)及綁扎、混凝土試塊試驗報告及澆注工藝等應(yīng)符合設(shè)計要求。

2)基礎(chǔ)澆注后應(yīng)保養(yǎng)28天后方可進(jìn)行塔架安裝，塔架安裝時基礎(chǔ)的強(qiáng)度不應(yīng)低于設(shè)計強(qiáng)度的75％。

3)基礎(chǔ)埋設(shè)件應(yīng)與設(shè)計相符。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝。

1）風(fēng)輪、傳動機(jī)構(gòu)、增速機(jī)構(gòu)、發(fā)電機(jī)、偏航機(jī)構(gòu)、氣動剎車機(jī)構(gòu)、機(jī)械剎車機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)、液壓系

統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等部件、系統(tǒng)應(yīng)符合合同中的技

術(shù)要求。． ：

2）液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、齒輪箱等無漏、滲油現(xiàn)象，且油品符合要求，油位應(yīng)正常。

3)機(jī)艙、塔內(nèi)控制柜、電纜等電氣連接應(yīng)安全可靠，相序正確。接地應(yīng)牢固可靠。應(yīng)有防振、防潮、防

磨損等安全措施。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)。

1)各類控制信號傳感器等零部件應(yīng)齊全完整，連接正

確，無損傷，其技術(shù)參數(shù)、規(guī)格型號應(yīng)符合合同中的技術(shù)要求。

2)機(jī)組與中央監(jiān)控、遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備安裝連接應(yīng)符合設(shè)

計要求。塔架。

1)表面防腐涂層應(yīng)完好無銹色、無損傷。

2)塔架材質(zhì)、規(guī)格型號、外形尺寸、垂直度、端面平

行度等應(yīng)符合設(shè)計要求。

3)塔筒、法蘭焊接應(yīng)經(jīng)探傷檢驗并符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

4)塔架所有對接面的緊固螺栓強(qiáng)度應(yīng)符合設(shè)計要求。

應(yīng)利用專門裝配工具擰緊到廠家規(guī)定舶力矩。檢查

各段塔架法蘭結(jié)合面，應(yīng)接觸良好，符合設(shè)計要求。

5電纜。

1)在驗收時，應(yīng)按GB50168的要求進(jìn)行檢查。

2)電纜外露部分應(yīng)有安全防護(hù)措施。

6箱式變電站。

1)箱式變電站的電壓等級、銘牌出力、回路電阻、油

溫應(yīng)符合設(shè)計要求。

2)繞組、套管和絕緣油等試驗均應(yīng)遵照GB50150的規(guī)

定進(jìn)行。

3)部件和零件應(yīng)完整齊全，壓力釋放閥、負(fù)荷開關(guān)、接地開關(guān)、低壓配電裝置、避雷裝置等電氣和機(jī)械

性能應(yīng)良好，無接觸不良和卡澀現(xiàn)象。

4)冷卻裝置運(yùn)行正常，散熱器及風(fēng)扇齊全。

5)主要表計、顯示部件完好準(zhǔn)確，熔絲保護(hù)、防爆裝

置和信號裝置等部件應(yīng)完好、動作可靠。

6)一次回路設(shè)備絕緣及運(yùn)行情況良好。

7)變壓器本身及周圍環(huán)境整潔、無滲油，照明良好，標(biāo)志齊全。

7防雷接地網(wǎng)。

1)防雷接地網(wǎng)的埋設(shè)、材料應(yīng)符合設(shè)計要求。

2)連接處焊接牢靠、接地網(wǎng)引出處應(yīng)符合要求，且標(biāo)

志明顯。

3)接地網(wǎng)接地電阻應(yīng)符臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計要求。

6．2．3驗收應(yīng)具備的條件。|

1各分部工程自檢驗收必須全部合格，2施工、主要工序和隱蔽工程檢查簽證記錄、分部工程完工驗收記錄、缺陷整改情況報告及有關(guān)設(shè)備、材料、試件的試驗報告等資料應(yīng)齊全完整，并已分類整理完畢。

6．2．4主要驗收工作。

l檢查風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、箱式變電站的規(guī)格型號、技術(shù)性能指標(biāo)及技術(shù)說明書、試驗記錄、合格證件、安裝圖紙、備品配件和專用工器具及其清單等。+

2檢查各分部工程驗收記錄、報告及有關(guān)施工中的關(guān)鍵工序和隱蔽工程檢查、簽證記錄等資料。

3按6.2.2的要求檢查工程施工質(zhì)量。

4對缺陷提出處理意見。

5對工程作出評價。．

6做好驗收簽證工作。

6．3升壓站設(shè)備安裝調(diào)試工程驗收

6．3．1升壓站設(shè)備安裝調(diào)試單位工程包括主變壓器、高壓電器、低壓電器、母線裝置、盤柜及二次回路接線、低壓配電設(shè)備等的安裝調(diào)試及電纜鋪設(shè)、防雷接地裝置八個分部工程。各分部工程完工后必須及時組織有監(jiān)理參加的自檢驗收。

6．3．2驗收應(yīng)檢查項目。

l主變壓器。

1)本體、冷卻裝置及所有附件應(yīng)無缺陷，且不滲油。

2)油漆應(yīng)完整，相色標(biāo)志正確。

3)變壓器頂蓋上應(yīng)無遺留雜物，環(huán)境清潔無雜物。

4)事故排油設(shè)施應(yīng)完好，消防設(shè)施安全。

5)儲油柜、冷卻裝置、凈油器等油系統(tǒng)上的油門均應(yīng)

打開，且指示正確。

6)接地引下線及其與主接地網(wǎng)的連接應(yīng)滿足設(shè)計要求，接地應(yīng)可靠。．

7)分接頭的位置應(yīng)符合運(yùn)行要求。有載調(diào)壓切換裝置

遠(yuǎn)方操作應(yīng)動作可靠，指示位置正確。

8)變壓器的相位及繞組的接線組別應(yīng)符合并列運(yùn)行要

求。

9)測溫裝置指示正確，整定值符合要求。

10）全部電氣試驗應(yīng)合格，保護(hù)裝置整定值符合規(guī)定，操作及聯(lián)動試驗正確

11)冷卻裝置運(yùn)行正常，散熱裝置齊全。高、低壓電器。

1)電器型號、規(guī)格應(yīng)符合設(shè)計要求。

2)電器外觀完好，絕緣器件無裂紋，絕緣電阻值符合要求，絕緣良好。

3)相色正確，電器接零、接地可靠。

4)電器排列整齊．連接可靠，接觸良好，外表清潔完

整。

5)高壓電器的瓷件質(zhì)量應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)瓷

產(chǎn)品技術(shù)條件的規(guī)定。

6)斷路器無滲油，油位正常。操動機(jī)構(gòu)的聯(lián)動正常，無卡澀現(xiàn)象。

7)組合電器及其傳動機(jī)構(gòu)的聯(lián)動應(yīng)正常，無卡澀。

8)開關(guān)操動機(jī)構(gòu)、傳動裝置、輔助開關(guān)及閉鎖裝置應(yīng)

安裝牢靠，動作靈活可靠，位置指示正確．無滲漏。

9)電抗器支柱完整，無裂紋，支柱絕緣子的接地應(yīng)良

好。

10)避雷器應(yīng)完整無損，封口處密封良好。

11)低壓電器活動部件動作靈活可靠．聯(lián)鎖傳動裝置動

作正確，標(biāo)志清晰。通電后操作靈活可靠，電磁器件

無異常響聲，觸頭壓力，接觸電阻符合規(guī)定。

12)電容器布置接線正確，端子連接可靠。保護(hù)回路完

整，外殼完好無滲油現(xiàn)象，支架外殼接地可靠，室內(nèi)通風(fēng)良好。

13)互感器鄉(xiāng)}觀應(yīng)完整無缺損，油浸式互感器應(yīng)無滲油，油位指示正常，保護(hù)間隙的距離應(yīng)符含規(guī)定，相色 應(yīng)正確，接地良好。

3盤、柜及二次圓路接線。

1)固定和接地應(yīng)可靠，漆層完好、清潔整齊。

2)電器元件齊全完好，安裝位置正確，接線準(zhǔn)確，固

定連接可靠，標(biāo)志齊全清晰，絕緣符合要求。

3)手車開關(guān)柜推入與拉出應(yīng)靈活，機(jī)械閉鎖可靠。

4)柜內(nèi)一次設(shè)備的安裝質(zhì)量符合要求，照明裝置齊全。

5)盤、柜及電纜管道安裝后封堵完好，應(yīng)有防積水、防結(jié)冰、防潮、防雷措施。

6)操作與聯(lián)動試驗正確。

7)所有二次回路接線準(zhǔn)確，連接可靠。標(biāo)志齊全清晰，絕緣符合要求。

4母線裝置。

1)金屬加工、配制，螺栓連接、焊接等應(yīng)符合國家現(xiàn)

行標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定。

2)所有螺栓、墊圈、閉口銷、鎖緊銷、彈簧墊圈、鎖

緊螺母齊全、可靠。

3)母線配制及安裝架設(shè)應(yīng)符合設(shè)計規(guī)定，且連接正確．

一接觸可靠。

4)瓷件完整、清潔，軟件和瓷件膠合完整無損，充油

套管無滲油。油位正確。

5)油漆應(yīng)完好，相色正確，接地良好。

5電纜。．

1)規(guī)格符合規(guī)定，排列整齊，無損傷，相色、路徑標(biāo)

志齊全、正確、清晰。

2)電纜終端、接頭安裝牢固，彎曲半徑、有關(guān)距離、接線相序和排列符合要求，接地良好。

3)電纜溝無雜物，蓋板齊全，照明、通風(fēng)、排水設(shè)施、防火措施符合設(shè)計要求。

4)電纜支架等的金屬部件防腐層應(yīng)完好。低壓配電設(shè)備。

1)設(shè)備柜架和基礎(chǔ)必須接地或接零可靠。

2)低壓成套配電柜、控制柜、照明配龜箱等應(yīng)有可靠的電擊保護(hù)。

3)手車、抽出式配電柜推拉應(yīng)靈活，無卡澀、碰撞現(xiàn)

象。

4)箱(盤)內(nèi)配線整齊，無絞接現(xiàn)象，箱內(nèi)開關(guān)動作

靈活可靠。

5)低壓成套配電柜交接試驗和箱、柜內(nèi)的裝置應(yīng)符合設(shè)計要求及有關(guān)規(guī)定。

6)設(shè)備部件齊全，安裝連接應(yīng)可靠。防雷接地裝置。

1)整個接地網(wǎng)外露部分的連接應(yīng)可靠，接地線規(guī)格正

確，防腐層應(yīng)完好，標(biāo)志齊全明顯。

2)避雷針(罩)的安裝位置及高度應(yīng)符合設(shè)計要求。

3)工頻接地電阻值及設(shè)計要求的其他測試參數(shù)應(yīng)符合設(shè)計規(guī)定。

6.3.3驗收應(yīng)具備的條件。

l各分部工程自查驗收必須全部合格。

2倒送電沖擊試驗正常，且有監(jiān)理簽證。

3設(shè)備說明書、合格證、試驗報告、安裝記錄、調(diào)度記錄等資料齊全完整。

6．3．4主要驗收工作。

l檢查電氣安裝調(diào)試是否符合設(shè)計要求。

2檢查制造廠提供的產(chǎn)品說明書：試驗記錄、合格證件、安裝圖紙、備品備件和專用工具及其清單。

3檢查安裝調(diào)試記錄和報告、各分部工程驗收記錄和報告及施工中的關(guān)鍵工序和隱蔽工程檢查簽證記錄等資料。

4按6.3.2的要求檢查工程質(zhì)量。

5對缺陷提出處理意見。

6對工程作出評價。

7做好驗收簽證工作。

第五篇：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行維護(hù)技術(shù)

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風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行維護(hù)技術(shù)

摘要：風(fēng)力發(fā)電機(jī)是集電氣、機(jī)械、空氣動力學(xué)等各學(xué)科于一體的綜合產(chǎn)品，各部分緊密聯(lián)系，息息相關(guān)。風(fēng)力機(jī)維護(hù)的好壞直接影響到發(fā)電量的多少和經(jīng)濟(jì)效益的 高低；風(fēng)力機(jī)本身性能的好壞，也要通過維護(hù)檢修來保持，維護(hù)工作及時有效可以發(fā)現(xiàn)故障隱患，減少故障的發(fā)生，提高風(fēng)機(jī)效率。

隨著科技的進(jìn)步，風(fēng)電事業(yè)的不斷發(fā)展。風(fēng)能公司下屬的達(dá)坂城風(fēng)力發(fā)電場的規(guī)模也日益擴(kuò)大，單機(jī)容量從30kW逐漸升至600kW，風(fēng)機(jī)也由原來的引進(jìn) 進(jìn)口設(shè)備，發(fā)展到了如今自己生產(chǎn)、設(shè)計的國產(chǎn)化風(fēng)機(jī)。伴隨著風(fēng)機(jī)種類和數(shù)量的增加，新機(jī)組的不斷投運(yùn)，舊機(jī)組的不斷老化，風(fēng)機(jī)的日常運(yùn)行維護(hù)也是越來越重 要。現(xiàn)在就風(fēng)機(jī)的運(yùn)行維護(hù)作一下探討。

一．運(yùn)行

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)是采用工業(yè)微處理器進(jìn)行控制，一般都由多個CPU并列運(yùn)行，其自身的抗干擾能力強(qiáng)，并且通過通信線路與計算機(jī)相連，可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，這大大降低了運(yùn)行的工作量。所以風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工作就是進(jìn)行遠(yuǎn)程故障排除和運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析及故障原因分析。

1．遠(yuǎn)程故障排除

風(fēng)機(jī)的大部分故障都可以進(jìn)行遠(yuǎn)程復(fù)位控制和自動復(fù)位控制。風(fēng)機(jī)的運(yùn)行和電網(wǎng)質(zhì)量好壞是息息相關(guān)的，為了進(jìn)行雙向保護(hù)，風(fēng)機(jī)設(shè)置了多重保護(hù)故障，如電網(wǎng) 電壓高、低，電網(wǎng)頻率高、低等，這些故障是可自動復(fù)位的。由于風(fēng)能的不可控制性，所以過風(fēng)速的極限值也可自動復(fù)位。還有溫度的限定值也可自動復(fù)位，如發(fā)電 機(jī)溫度高，齒輪箱溫度高、低，環(huán)境溫度低等。風(fēng)機(jī)的過負(fù)荷故障也是可自動復(fù)位的。

除了自動復(fù)位的故障以外，其它可遠(yuǎn)程復(fù)位控制故障引起的原因有以下幾種：

（1）風(fēng)機(jī)控制器誤報故障；

（2）各檢測傳感器誤動作；

（3）控制器認(rèn)為風(fēng)機(jī)運(yùn)行不可靠。

2．運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

對風(fēng)電場設(shè)備在運(yùn)行中發(fā)生的情況進(jìn)行詳細(xì)的統(tǒng)計分析是風(fēng)電場管理的一項重要內(nèi)容。通過運(yùn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，可對運(yùn)行維護(hù)工作進(jìn)行考核量化，也可對風(fēng)電場的設(shè)計，風(fēng)資源的評估，設(shè)備選型提供有效的理論依據(jù)。

每個月的發(fā)電量統(tǒng)計報表，是運(yùn)行工作的重要內(nèi)容之一，其真實可靠性直接和經(jīng)濟(jì)效益掛鉤。其主要內(nèi)容有：風(fēng)機(jī)的月發(fā)電量，場用電量，風(fēng)機(jī)的設(shè)備正常工作時間，故障時間，標(biāo)準(zhǔn)利用小時，電網(wǎng)停電，故障時間等。

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風(fēng)機(jī)的功率曲線數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析，可對風(fēng)機(jī)在提高出力和提高風(fēng)能利用率上提供實踐依據(jù)。例如，在對國產(chǎn)化風(fēng)機(jī)的功率曲線分析后，我們對后三臺風(fēng)機(jī)的安裝 角進(jìn)行了調(diào)節(jié)，降低了高風(fēng)速區(qū)的出力，提高了低風(fēng)速區(qū)的利用率，減少了過發(fā)故障和發(fā)電機(jī)溫度過高故障，提高了設(shè)備的可利用率。通過對風(fēng)況數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分 析，我們掌握了各型風(fēng)機(jī)隨季節(jié)變化的出力規(guī)律，并以此可制定合理的定期維護(hù)工作時間表，以減少風(fēng)資源的浪費。

3．故障原因分析

我們通過對風(fēng)機(jī)各種故障深入的分析，可以減少排除故障的時間或防止多發(fā)性故障的發(fā)生次數(shù)，減少停機(jī)時間，提高設(shè)備完好率和可利用率。如對150kW風(fēng) 機(jī)偏航電機(jī)過負(fù)荷這一故障的分析，我們得知有以下多種原因?qū)е略摴收系陌l(fā)生，首先機(jī)械上有電機(jī)輸出軸及鍵塊磨損導(dǎo)致過負(fù)荷，偏航滑靴間隙的變化引起過負(fù) 荷，偏航大齒盤斷齒發(fā)生偏航電機(jī)過負(fù)荷，在電氣上引起過負(fù)荷的原因有軟偏模塊損壞，軟偏觸發(fā)板損壞，偏航接觸器損壞，偏航電磁剎車工作不正常等。又如，在 對Jacobs系列風(fēng)機(jī)控制電壓消失故障分析中，我們采用排除實驗法，將安全鏈當(dāng)中有可能引起該故障的測量信號元件用信號繼電器和短接線進(jìn)行電路改造，最 終將故障原因定位在過速壓力開關(guān)的整定上，將該故障的發(fā)生次數(shù)減少，提高了設(shè)備使用率，減少了閘墊的更換次數(shù)，降低了運(yùn)行成本。

二．維護(hù)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)是集電氣、機(jī)械、空氣動力學(xué)等各學(xué)科于一體的綜合產(chǎn)品，各部分緊密聯(lián)系，息息相關(guān)。風(fēng)力機(jī)維護(hù)的好壞直接影響到發(fā)電量的多少和經(jīng)濟(jì)效益的高 低；風(fēng)力機(jī)本身性能的好壞，也要通過維護(hù)檢修來保持，維護(hù)工作及時有效可以發(fā)現(xiàn)故障隱患，減少故障的發(fā)生，提高風(fēng)機(jī)效率。