第一篇：試論風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制方法改進(jìn)策略研究

試論風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制方法改進(jìn)策略研究 摘要： 風(fēng)能是地球表面大量空氣流動(dòng)所產(chǎn)生的動(dòng)能，具有不穩(wěn)定性、隨機(jī)性及密度低等特點(diǎn)。在利用風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電時(shí)，如何有效地對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行控制直接關(guān)系到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能夠高效運(yùn)行。該文簡要闡述了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組內(nèi)涵及主要類型；其次，提出滑模變結(jié)構(gòu)控制、最優(yōu)控制、模糊控制以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制四種現(xiàn)代化的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)，改進(jìn)傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)，以推動(dòng)我國風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制方法相關(guān)研究的深入。關(guān)鍵詞： 風(fēng)力；發(fā)電機(jī)；控制技術(shù)；改進(jìn)研究

中圖分類號(hào)：TP211 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）06-1326-02On the Wind Turbine Control Method for Improving Strategy

Ayiguli.maimaiti，ZHANG Wei

（Wind Energy Institute of Xinjiang Uygur Autonomous Region，Urumqi 830000，China）Abstract： Wind energy is the kinetic energy of the earth’s surface generated by the volume of air flow，with no stability，and low density and randomness.In the use of wind energy to generate electricity，and how effectively controlled wind turbine is directly related to the wind turbine can be run efficiently.This article briefly describes the meaning of the wind turbine and the main types； Secondly，variable structure control，optimal control，fuzzy control and artificial neural network control four modern wind turbine control technology to improve the traditional wind turbine control technology to promote China’s wind turbine control method in-depth research.Key words： wind； generator； control technologies； improvement

風(fēng)能資源是一種極具大規(guī)模發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕茉础Ｒ恍┌l(fā)達(dá)國家憑借自身技術(shù)優(yōu)勢(shì)和地理優(yōu)勢(shì)，早已開始利用風(fēng)能資源發(fā)電。而我國風(fēng)力發(fā)電事業(yè)起步相對(duì)較晚，各方面技術(shù)與發(fā)達(dá)國家存在一定差距。特別是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)明顯落后發(fā)達(dá)國家，致使我國風(fēng)力發(fā)電事業(yè)耗費(fèi)巨大成本，卻難獲得對(duì)等的產(chǎn)出。由此看來，引入新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)，改進(jìn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制方法是我國風(fēng)力發(fā)電事業(yè)發(fā)展的必然要求。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及主要分類

1.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

風(fēng)力發(fā)電電源由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、支撐發(fā)電機(jī)組的塔架、蓄電池充電控制器、逆變器、卸荷器、并網(wǎng)控制器、蓄電池組等組成；風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)；風(fēng)輪中含葉片、輪轂、加固件等組成；它有葉片受風(fēng)力旋轉(zhuǎn)發(fā)電、發(fā)電機(jī)機(jī)頭轉(zhuǎn)動(dòng)等功能。

1.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要分類

1）基于失速型的分離發(fā)電機(jī)組

基于失速型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組種類較少，現(xiàn)有的主要包括兩種，即定槳距失速型和變槳距失速型等兩種。在這兩種類型中，定槳距失速型主要利用風(fēng)輪葉片的失速作用，來實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)在風(fēng)力較大情況下的功率進(jìn)行準(zhǔn)確控制，然后，利用該型機(jī)組上的葉尖擾流器對(duì)極端情況下的停機(jī)問題進(jìn)行控制。對(duì)于變槳距失速型，其發(fā)電機(jī)組則與定槳距失速型存在差異，主要通過低風(fēng)速下的槳距角來實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出功率的控制，在高風(fēng)速情況下則利用葉片槳距角的改變來對(duì)功率輸出進(jìn)行控制。

2）雙饋?zhàn)兯俸泐l型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

該類型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)分論葉片槳距角的調(diào)節(jié)，還可以采用能夠變速的雙饋性發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)恒頻恒壓電能的輸出。如果風(fēng)速低于額定速度，該類型機(jī)組能夠利用轉(zhuǎn)速和葉片槳距角的改變，將發(fā)電機(jī)組控制在狀態(tài)下運(yùn)行，確保輸出功率為最大；在風(fēng)速高于額定速率時(shí)，可以利用葉片槳距角的改變，將發(fā)電機(jī)組的功率控制在額定的功率。

3）直驅(qū)型性風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

該類型發(fā)電機(jī)組是一種不帶齒輪箱的變槳距變速發(fā)電機(jī)組，其中的風(fēng)輪軸能夠與低速發(fā)電機(jī)直接相連接。所以，在使用中，該類型的發(fā)電機(jī)組需要采用全功率變流器。

4）混合型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

該類型的發(fā)電組中包含有單級(jí)齒輪箱以及中速發(fā)電機(jī)，可以認(rèn)為是直驅(qū)型和傳統(tǒng)型的混合類型。在使用中，該類型的發(fā)電機(jī)組也需要采用全功率變流器。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的現(xiàn)代控制技術(shù)

2.1滑模變結(jié)構(gòu)控制

風(fēng)電機(jī)組屬于非線性系統(tǒng)，在實(shí)際使用過程中復(fù)雜多變，也容易受到風(fēng)向、陣風(fēng)或負(fù)載等變化的影響，所以也不能建立一個(gè)完善的數(shù)學(xué)模型對(duì)其進(jìn)行控制。使用滑模變結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制，將其當(dāng)作一種間斷性的開關(guān)。在設(shè)定系統(tǒng)的匹配條件后，就只能做定向的滑模運(yùn)動(dòng)，不受系統(tǒng)參數(shù)變化擾動(dòng)、高速響應(yīng)、魯棒性高、設(shè)計(jì)輕盈、方便實(shí)現(xiàn)等眾多優(yōu)點(diǎn)，確保在參數(shù)不穩(wěn)定時(shí)仍可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定。符合了風(fēng)力系統(tǒng)最大功率的設(shè)計(jì)要求，促進(jìn)了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的良好控制?；Ｗ兘Y(jié)構(gòu)控制能夠較好地抑制外加的干擾對(duì)雙向反饋?zhàn)兯俜€(wěn)頻型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的不利作用，保證了控制系統(tǒng)的魯棒性，唯一的缺點(diǎn)就是系統(tǒng)的抖振現(xiàn)象。最近有學(xué)者提到可以使用高階滑模變控制方法，就是在高階微分上使用不連續(xù)的控制量，延續(xù)了傳統(tǒng)滑模的優(yōu)勢(shì)，還能較好地消除系統(tǒng)的抖振，使得輸出功率維持在穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2最優(yōu)控制

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行處在風(fēng)速多變、干擾多、非線性的惡劣條件下，所以用數(shù)學(xué)模型來做不到對(duì)系統(tǒng)的精確控制，而利用線性模型設(shè)計(jì)的最優(yōu)系統(tǒng)來進(jìn)行控制，可以查找附近的工作點(diǎn)，并借助反饋系統(tǒng)完成大范圍的精確解耦線性化，進(jìn)一步保證風(fēng)能、風(fēng)力的最大搜集與控制，這就是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中所謂的最優(yōu)控制。該系統(tǒng)可以很好地處理有功、無功率輸出、電功率變化小等之間的相互矛盾，還能較好地抑制因線路故障導(dǎo)致的電壓波動(dòng)。

2.3模糊控制

模糊控制屬于高級(jí)控制策略，它用到了語言規(guī)則、模糊推理兩種方法，對(duì)被控制對(duì)象不需要很精確的數(shù)學(xué)模型，對(duì)非線性因素也不敏感，魯棒性非常高。模糊控制是一種具有代表性的智能控制方法，在增強(qiáng)風(fēng)能利用率、進(jìn)行最大功率跟蹤和變速穩(wěn)頻等方面顯示出了巨大的作用。

典型的例子如：1）當(dāng)將其使用于變槳距并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中時(shí)，有效調(diào)節(jié)了控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，還調(diào)整了風(fēng)輪的槳距角、風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速和葉尖速比等，保證了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率和頻率的穩(wěn)定輸出。與以往使用的PID控制器相比，抖振現(xiàn)象大大減少，系統(tǒng)的效率與質(zhì)量明顯得到提高。

2）依靠TS模糊模型系統(tǒng)，將局部的非線性功能用于風(fēng)力混合動(dòng)力發(fā)電系統(tǒng)中，再使用語言規(guī)將其劃分為低級(jí)系統(tǒng)。配合最合適的分割時(shí)間序列，再使用線性二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)一步提高控制。該方法比過去的控制方式更能抵制外界的擾動(dòng)，可以較好地適應(yīng)風(fēng)速與負(fù)載實(shí)時(shí)變化的惡劣條件。

3）將最優(yōu)的模糊控制邏輯使用到雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)速，此時(shí)依靠整流器和逆變器可以有效調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，盡量保證轉(zhuǎn)速與風(fēng)速的變化同步，最大程度提高風(fēng)能利用率；如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)速，此時(shí)通過模糊控制器來調(diào)節(jié)槳距角，不搜集多余的風(fēng)能，減少風(fēng)能捕獲率。這種通過風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)、釋放能量的方法，使得功率傳輸鏈易于控制，保證了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率的穩(wěn)定輸出。

模糊控制理論憑借自身的優(yōu)點(diǎn)，又將人工智能、仿人智能、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)綜合在一起，使其在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制領(lǐng)域躋身前列。

2.4人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是一種智能控制技術(shù)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論綜合了人類和生物的適應(yīng)性、學(xué)習(xí)和判斷能力等，所以該理論的自適應(yīng)與自組織性比較高，可以監(jiān)視和察覺風(fēng)力快速變化的不確定性，也促進(jìn)了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的智能化水平大為提高。

風(fēng)速的預(yù)測(cè)必須依靠風(fēng)的性質(zhì)、預(yù)測(cè)周期和地點(diǎn)，所以使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論進(jìn)行短期風(fēng)速預(yù)測(cè)，確定時(shí)間序列模型來計(jì)算風(fēng)速的變化，采用反向傳播和回歸兩種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方式來預(yù)測(cè)采集到的風(fēng)速變化量。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)學(xué)模型沒有精確的要求，它是一種非線性系統(tǒng)，它的自適應(yīng)性與良好的控制能力可以在風(fēng)速、風(fēng)向不確定的實(shí)際環(huán)境保證系統(tǒng)高效、穩(wěn)定的運(yùn)行，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能。在風(fēng)力不確定與擾動(dòng)較多的實(shí)際環(huán)境中，首先會(huì)考慮到將滑模變結(jié)構(gòu)完善為積分模糊滑模變來進(jìn)行變量的控制，解除了精確數(shù)學(xué)模型和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制不可分割性的限制。最近有研究中提到，在控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的系統(tǒng)時(shí)，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法的發(fā)展將最具優(yōu)勢(shì)。但是它只有在風(fēng)速超過額定風(fēng)速時(shí)適用，而忽視了風(fēng)速低于預(yù)設(shè)風(fēng)速的情況。結(jié)束語

不同的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)的運(yùn)用，各自具有各自的優(yōu)勢(shì)。但總體而言，目前我國風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)仍然以引進(jìn)或借鑒國外優(yōu)秀技術(shù)為主。我國在此方面的自主研發(fā)仍然處于起步階段。為實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的科學(xué)、高效地控制，保證其正常運(yùn)行，必須不斷的深入研究風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)，在對(duì)現(xiàn)有控制技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)的同時(shí)，加強(qiáng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)的自主研發(fā)，以促進(jìn)我國在這方面的不斷進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

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第二篇：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本控制策略

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本控制策略

2008年10月29日 星期三 16:29

(一)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的工作狀態(tài)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組總是工作在如下狀態(tài)之一：①運(yùn)行狀態(tài)；②暫停狀態(tài)；③停機(jī)狀態(tài)；④緊急停機(jī)狀態(tài)。每種工作狀態(tài)可看作風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的一個(gè)活動(dòng)層次，運(yùn)行狀態(tài)處在最高層次，緊停狀態(tài)處在最低層次。

為了能夠清楚地了解機(jī)組在各種狀態(tài)條件下控制系統(tǒng)是如何反應(yīng)的，必須對(duì)每種工作狀態(tài)作出精確的定義。這樣，控制軟件就可以根據(jù)機(jī)組所處的狀態(tài)，按設(shè)定的控制策略對(duì)調(diào)向系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、變槳距系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、晶閘管等進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。

以下給出了四種工作狀態(tài)的主要特征及其簡要說明。

(1)運(yùn)行狀態(tài)：

1)機(jī)械剎車松開；

2)允許機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電；

3)機(jī)組自動(dòng)調(diào)向；

4)液壓系統(tǒng)保持工作壓力；

5)葉尖阻尼板回收或變槳距系統(tǒng)選擇最佳工作狀態(tài)。

(2)暫停狀態(tài)：

1)機(jī)械剎車松開；

2)液壓泵保持工作壓力；

3)自動(dòng)調(diào)向保持工作狀態(tài)；

4)葉尖阻尼板回收或變距系統(tǒng)調(diào)整槳葉節(jié)距角向90°方向；

5)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組空轉(zhuǎn)。

這個(gè)工作狀態(tài)在調(diào)試風(fēng)力發(fā)電機(jī)組時(shí)非常有用，因?yàn)檎{(diào)試風(fēng)力機(jī)的目的是

要求機(jī)組的各種功能正常，而不一定要求發(fā)電運(yùn)行。

(3)停機(jī)狀態(tài)

1)機(jī)械剎車松開

2)液壓系統(tǒng)打開電磁閥使葉尖阻尼板彈出，或變距系統(tǒng)失去壓力而實(shí)現(xiàn)機(jī)械旁路；

3)液壓系統(tǒng)保持工作壓力；

4)調(diào)向系統(tǒng)停止工作。

(4)緊急停機(jī)狀態(tài)：

1)機(jī)械剎車與氣動(dòng)剎車同時(shí)動(dòng)作；

2)緊急電路(安全鏈)開啟；

3)計(jì)算機(jī)所有輸出信號(hào)無效；

4)計(jì)算機(jī)仍在運(yùn)行和測(cè)量所有輸入信號(hào)。

當(dāng)緊停電路動(dòng)作時(shí)，所有接觸器斷開，計(jì)算機(jī)輸出信號(hào)被旁路，使計(jì)算機(jī)沒有可能去激活任何機(jī)構(gòu)。

第三篇：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組檢測(cè)與控制

?風(fēng)力發(fā)電機(jī)組檢測(cè)與控制?

課程編號(hào):

課程名稱：?風(fēng)力發(fā)電機(jī)組檢測(cè)與控制?英文名稱：《monitoring and control of wind turbine generator system 》總 學(xué) 時(shí)：48

總 學(xué) 分：

3適用對(duì)象: 風(fēng)能與動(dòng)力工程專業(yè)本科學(xué)生

先修課程：?自動(dòng)控制原理、風(fēng)力發(fā)電原理?

一、課程性質(zhì)、目的和任務(wù)

該課程為風(fēng)能與動(dòng)力工程本科專業(yè)學(xué)生必修課，目的使學(xué)生了解風(fēng)力發(fā)電機(jī)組檢測(cè)與控制系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)原理；掌握與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相關(guān)信號(hào)、過程參數(shù)的檢測(cè)方法；控制系統(tǒng)構(gòu)成與控制方法分析。為今后從事風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)、運(yùn)行與維護(hù)工作打下基礎(chǔ)。

二、教學(xué)要求和內(nèi)容

?基本要求?：學(xué)習(xí)并掌握不同風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對(duì)檢測(cè)與控制系統(tǒng)的要求，學(xué)習(xí)掌握機(jī)組主要測(cè)量參數(shù)的測(cè)量原理，控制對(duì)象與控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理。

?基本內(nèi)容?：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組檢測(cè)與控制系統(tǒng)的組成，機(jī)組運(yùn)行過程電氣、風(fēng)力、機(jī)組狀態(tài)參數(shù)檢測(cè)，機(jī)組啟動(dòng)、運(yùn)行、故障等過程控制。

三、教學(xué)安排及方式

采取以課堂講授為主，課堂討論和實(shí)驗(yàn)為輔的教學(xué)手段，結(jié)合控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)使學(xué)生有直觀形象的知識(shí)掌握。

五、推薦教材和教學(xué)參考書

教材：自編

參考書：《風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制技術(shù)》葉杭冶編著 機(jī)械工業(yè)出版社

六、補(bǔ)充說明

大綱執(zhí)筆者：呂躍剛大綱校對(duì)者： 大綱審核者： 制定日期：

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(gè)單位工程是由若干個(gè)分部工程組成的，它具有獨(dú)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(yàn)收申請(qǐng),單位工程驗(yàn)收領(lǐng)導(dǎo)小組應(yīng)及時(shí)組織驗(yàn)收。同類單位工程完工驗(yàn)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(yàn)收。對(duì)于不同類單位工程，如完工日期相近，為減少組織驗(yàn)收次數(shù)，單位工程驗(yàn)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(yàn)收。

6.1.3單位工程完工驗(yàn)收必須按照設(shè)計(jì)文件及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。驗(yàn)收重點(diǎn)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(yàn)收結(jié)束后，建設(shè)單位應(yīng)向項(xiàng)目法人單位報(bào)告驗(yàn)收結(jié)果，工程合格應(yīng)簽發(fā)單位工程完工驗(yàn)收鑒定(單位工程完工驗(yàn)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(yàn)收

6.2.1每臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安裝工程為一個(gè)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(gè)分部工程組成。各分部工程完工后必須及時(shí)組織有監(jiān)理參加的自檢驗(yàn)收。

6．2．2驗(yàn)收應(yīng)檢查項(xiàng)目?！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(hào)、鋼筋網(wǎng)結(jié)構(gòu)及綁扎、混凝土試塊試驗(yàn)報(bào)告及澆注工藝等應(yīng)符合設(shè)計(jì)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(shí)基礎(chǔ)的強(qiáng)度不應(yīng)低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75％。

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

1）風(fēng)輪、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、增速機(jī)構(gòu)、發(fā)電機(jī)、偏航機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)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(hào)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(hào)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(jì)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(hào)、外形尺寸、垂直度、端面平

行度等應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

3)塔筒、法蘭焊接應(yīng)經(jīng)探傷檢驗(yàn)并符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

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

5電纜。

1)在驗(yàn)收時(shí)，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(jí)、銘牌出力、回路電阻、油

溫應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

2)繞組、套管和絕緣油等試驗(yàn)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(jì)、顯示部件完好準(zhǔn)確，熔絲保護(hù)、防爆裝

置和信號(hào)裝置等部件應(yīng)完好、動(dòng)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(jì)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(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)要求。

6．2．3驗(yàn)收應(yīng)具備的條件。|

1各分部工程自檢驗(yàn)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(yàn)收記錄、缺陷整改情況報(bào)告及有關(guān)設(shè)備、材料、試件的試驗(yàn)報(bào)告等資料應(yīng)齊全完整，并已分類整理完畢。

6．2．4主要驗(yàn)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(hào)、技術(shù)性能指標(biāo)及技術(shù)說明書、試驗(yàn)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(yàn)收記錄、報(bào)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(duì)缺陷提出處理意見。

5對(duì)工程作出評(píng)價(jià)。．

6做好驗(yàn)收簽證工作。

6．3升壓站設(shè)備安裝調(diào)試工程驗(yàn)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(gè)分部工程。各分部工程完工后必須及時(shí)組織有監(jiān)理參加的自檢驗(yàn)收。

6．3．2驗(yàn)收應(yīng)檢查項(xiàng)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(chǔ)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(jì)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(dòng)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(cè)溫裝置指示正確，整定值符合要求。

10）全部電氣試驗(yàn)應(yīng)合格，保護(hù)裝置整定值符合規(guī)定，操作及聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)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(hào)、規(guī)格應(yīng)符合設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)構(gòu)的聯(lián)動(dòng)正常，無卡澀現(xiàn)象。

7)組合電器及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的聯(lián)動(dòng)應(yīng)正常，無卡澀。

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

安裝牢靠，動(dòng)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(dòng)部件動(dòng)作靈活可靠．聯(lián)鎖傳動(dòng)裝置動(dòng)

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(dòng)試驗(yàn)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(jì)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(jì)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(dòng)作

靈活可靠。

5)低壓成套配電柜交接試驗(yàn)和箱、柜內(nèi)的裝置應(yīng)符合設(shè)計(jì)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(gè)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(jì)要求。

3)工頻接地電阻值及設(shè)計(jì)要求的其他測(cè)試參數(shù)應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定。

6.3.3驗(yàn)收應(yīng)具備的條件。

l各分部工程自查驗(yàn)收必須全部合格。

2倒送電沖擊試驗(yàn)正常，且有監(jiān)理簽證。

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

6．3．4主要驗(yàn)收工作。

l檢查電氣安裝調(diào)試是否符合設(shè)計(jì)要求。

2檢查制造廠提供的產(chǎn)品說明書：試驗(yàn)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(bào)告、各分部工程驗(yàn)收記錄和報(bào)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(duì)缺陷提出處理意見。

6對(duì)工程作出評(píng)價(jià)。

7做好驗(yàn)收簽證工作。

第五篇：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(diǎn)，并指出風(fēng)力發(fā)電技術(shù)今后的發(fā)展趨勢(shì)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(duì)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(shí)，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(lì)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(lì)磁，來調(diào)節(jié)勵(lì)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(shí)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(shí)，效果卻不夠理想，這是因?yàn)轱L(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(shí)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(shí)，由于靠轉(zhuǎn)差率來調(diào)整負(fù)荷，因此對(duì)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(huì)產(chǎn)生震蕩和失步，運(yùn)行非常穩(wěn)定。同時(shí)也存在一些問題，如直接并網(wǎng)時(shí)產(chǎn)生的過大沖擊電流造成電壓大幅度下降，對(duì)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(jí)數(shù)不同的繞組。一個(gè)為功率繞組，直接接電網(wǎng)；另一個(gè)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(lì)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(shí)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(shí)現(xiàn)有功和無功的靈活控制，起到無功補(bǔ)償?shù)淖饔谩o刷雙饋發(fā)電機(jī)取消了電刷和滑環(huán)，結(jié)構(gòu)簡單，堅(jiān)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(lì)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(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊大，而無刷雙饋發(fā)電機(jī)可通過對(duì)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的控制，實(shí)現(xiàn)軟并網(wǎng)，避免并網(wǎng)時(shí)發(fā)生電流沖擊和電壓波動(dòng)。在并網(wǎng)前用電壓傳感器分別檢測(cè)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(lì)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(dòng)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(gè)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(gè)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(jí)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(shí)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(duì)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(diǎn)。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(duì)此進(jìn)行了分析，還對(duì)無刷雙饋發(fā)電機(jī)的雙閉環(huán)串級(jí)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(shí)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(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速便穩(wěn)定運(yùn)行。這說明系統(tǒng)實(shí)際速度能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)給定輸入與擾動(dòng)輸入信號(hào)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(dòng)態(tài)過程。