第一篇：風(fēng)力發(fā)電機組檢測與控制

?風(fēng)力發(fā)電機組檢測與控制?

課程編號:

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

總 學(xué) 分：

3適用對象: 風(fēng)能與動力工程專業(yè)本科學(xué)生

先修課程：?自動控制原理、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)電機組檢測與控制系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)原理；掌握與風(fēng)力發(fā)電機組相關(guān)信號、過程參數(shù)的檢測方法；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)電機組設(shè)計、運行與維護(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)電機組對檢測與控制系統(tǒng)的要求，學(xué)習(xí)掌握機組主要測量參數(shù)的測量原理，控制對象與控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理。

?基本內(nèi)容?：風(fēng)力發(fā)電機組檢測與控制系統(tǒng)的組成，機組運行過程電氣、風(fēng)力、機組狀態(tài)參數(shù)檢測，機組啟動、運行、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，課堂討論和實驗為輔的教學(xué)手段，結(jié)合控制系統(tǒng)實驗臺使學(xué)生有直觀形象的知識掌握。

五、推薦教材和教學(xué)參考書

教材：自編

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

六、補充說明

大綱執(zhí)筆者：呂躍剛大綱校對者： 大綱審核者： 制定日期：

第二篇：風(fēng)力發(fā)電機組

6．1一般規(guī)定

6.1.1單位工程可按風(fēng)力發(fā)電機組、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)電機組安裝工程驗收

6.2.1每臺風(fēng)力發(fā)電機組的安裝工程為一個單位工程．它由風(fēng)力發(fā)電機組基礎(chǔ)、風(fēng)力發(fā)電機組安裝、風(fēng)力發(fā)電機監(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)的強度不應(yīng)低于設(shè)計強度的75％。

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

1）風(fēng)輪、傳動機構(gòu)、增速機構(gòu)、發(fā)電機、偏航機構(gòu)、氣動剎車機構(gòu)、機械剎車機構(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械

性能應(yīng)良好，無接觸不良和卡澀現(xiàn)象。

4)冷卻裝置運行正常，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。操動機構(gòu)的聯(lián)動正常，無卡澀現(xiàn)象。

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

8)開關(guān)操動機構(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。

第三篇：風(fēng)力發(fā)電機組的基本控制策略

風(fēng)力發(fā)電機組的基本控制策略

2008年10月29日 星期三 16:29

(一)風(fēng)力發(fā)電機組的工作狀態(tài)

風(fēng)力發(fā)電機組總是工作在如下狀態(tài)之一：①運行狀態(tài)；②暫停狀態(tài)；③停機狀態(tài)；④緊急停機狀態(tài)。每種工作狀態(tài)可看作風(fēng)力發(fā)電機組的一個活動層次，運行狀態(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)機組所處的狀態(tài)，按設(shè)定的控制策略對調(diào)向系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、變槳距系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、晶閘管等進(jìn)行操作，實現(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)運行狀態(tài)：

1)機械剎車松開；

2)允許機組并網(wǎng)發(fā)電；

3)機組自動調(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)機械剎車松開；

2)液壓泵保持工作壓力；

3)自動調(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)電機組空轉(zhuǎn)。

這個工作狀態(tài)在調(diào)試風(fēng)力發(fā)電機組時非常有用，因為調(diào)試風(fēng)力機的目的是

要求機組的各種功能正常，而不一定要求發(fā)電運行。

(3)停機狀態(tài)

1)機械剎車松開

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)失去壓力而實現(xiàn)機械旁路；

3)液壓系統(tǒng)保持工作壓力；

4)調(diào)向系統(tǒng)停止工作。

(4)緊急停機狀態(tài)：

1)機械剎車與氣動剎車同時動作；

2)緊急電路(安全鏈)開啟；

3)計算機所有輸出信號無效；

4)計算機仍在運行和測量所有輸入信號。

當(dāng)緊停電路動作時，所有接觸器斷開，計算機輸出信號被旁路，使計算機沒有可能去激活任何機構(gòu)。

第四篇：風(fēng)力發(fā)電機組控制技術(shù)學(xué)習(xí)心得體會

風(fēng)力發(fā)電機組控制技術(shù)學(xué)習(xí)心得體會

在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，控制技術(shù)和伺服傳動技術(shù)是其中的關(guān)鍵技術(shù)。這是因為自然風(fēng)速的大小和方向是隨機變化的，風(fēng)力發(fā)電機組的切入和切出、輸入功率的限制、風(fēng)輪的主動對風(fēng)以及對運行過程中故障的檢測和保護(hù)必須能夠自動控制。同時，風(fēng)力資源豐富的地區(qū)通常都是海島或邊遠(yuǎn)地區(qū)甚至海上，分散布置的風(fēng)力發(fā)電機組通常要求能夠無人值班運行和遠(yuǎn)程監(jiān)控，這就對風(fēng)力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)的可靠性提出了很高的要求。

要研究一套可靠的風(fēng)電控制系統(tǒng)，首先要了解風(fēng)力機工作的基本原理，包括風(fēng)力機的能量轉(zhuǎn)換過程、空氣動力特性、簡化葉素動量理論和渦流理論等。掌握以上知識，才能知道在何種情況下應(yīng)進(jìn)行何種控制以及對哪些參數(shù)進(jìn)行控制才能達(dá)到相應(yīng)效果。

在對風(fēng)力機的控制策略進(jìn)行歸納后得出風(fēng)力機的控制要素主要有以下幾部分：轉(zhuǎn)速、偏航、停機、發(fā)電機。其中轉(zhuǎn)速控制分為定槳距控制和變槳距控制，變槳距控制又可分為恒速恒頻和變速恒頻控制。定槳距控制的策略是在風(fēng)速過大時采取失速控制以防轉(zhuǎn)速過大，變槳距控制則相對靈活主要通過調(diào)節(jié)槳距角和轉(zhuǎn)速使風(fēng)力機的運行符合要求。

目前風(fēng)力發(fā)電機組的控制技術(shù)從機組的定槳距恒速運行發(fā)展到基于變速恒頻技術(shù)的變速運行，對于風(fēng)力機的變速恒頻運行，除需要了解風(fēng)力機的原理之外，還需掌握風(fēng)電機組控制系統(tǒng)的特性。這種特性主要是風(fēng)力機的功率因數(shù)與葉尖速比和槳距角的關(guān)系。對于某一固定的槳距角，存在唯一的最佳速比使得功率因數(shù)最大。而對于任意的葉尖速比，槳距角為0度時功率因數(shù)相對最大，槳距角增大，功率因數(shù)明顯減小。根據(jù)這種特性，變速恒頻控制的策略就是在額定功率前都將槳距角置于最小的位置，一般3度左右，這時調(diào)節(jié)發(fā)電機的轉(zhuǎn)速n，使得葉尖速比始終對應(yīng)最佳功率因數(shù)點。當(dāng)風(fēng)速超過額定風(fēng)速時，則增大槳距角使風(fēng)力機的功率穩(wěn)定在允許范圍之內(nèi)。

可以說，這種控制策略已經(jīng)基本實現(xiàn)了風(fēng)力發(fā)電機組從能夠向電網(wǎng)提供電力到理想地向電網(wǎng)提供電力的最終目標(biāo)。而依據(jù)這種策略研發(fā)風(fēng)電機組的控制系統(tǒng)則是我們今后工作的重要一環(huán)

第五篇：風(fēng)力發(fā)電機組并網(wǎng)技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電機組并網(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)在雙饋電機控制系統(tǒng)中得到了應(yīng)用，這大大促進(jìn)了雙饋電機控制技術(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媲美。九十年代微機控制技術(shù)的發(fā)展，加速了雙饋電機在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用步伐。近十年來是雙饋電機最重要的發(fā)展階段，變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機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)電機的勵磁控制系統(tǒng)中得到應(yīng)用。因此，加快雙饋機組的勵磁控制技術(shù)的研究進(jìn)度對提高我國風(fēng)電機組自主化進(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)電機的容量大得多的時候，可以不考慮發(fā)電機并網(wǎng)的沖擊電流，鑒于目前并網(wǎng)運行的發(fā)電機組已經(jīng)發(fā)展到兆瓦級水平，所以必須要限制發(fā)電機在并網(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的電壓和電流實時計算出電機的轉(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)電機和逆變器之間連線消除，降低了系統(tǒng)成本，增強了控制系統(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)不間斷運行等方面

并網(wǎng)型雙饋風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)的定子繞組連接電網(wǎng)上，在運行過程中，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)電機的不間斷運行。電網(wǎng)發(fā)生突然跌落時，發(fā)電機將產(chǎn)生較高的瞬時電磁轉(zhuǎn)矩和電磁功率，可能造成發(fā)電機系統(tǒng)的機械損壞或熱損壞，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)運行過程中，經(jīng)常需要把風(fēng)力發(fā)電機組接入電力系統(tǒng)并列運行。發(fā)電機并網(wǎng)是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)正常運行的“起點”，也是整個風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)能夠良好運行的前提。其主要要求是限制發(fā)電機在并網(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)電機的安全性。當(dāng)電網(wǎng)的容量比發(fā)電機的容量大的多(大于25倍)的時候，發(fā)電機并網(wǎng)時的沖擊電流可以不考慮。但風(fēng)力發(fā)電機組的單機容量越來越大，目前己經(jīng)發(fā)展到兆瓦級水平，機組并網(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)電機組的正常運行。

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

目前，實現(xiàn)發(fā)電機并網(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)電機在達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時并入電網(wǎng)，隨即給發(fā)電機加上勵磁，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)電機的主要并網(wǎng)方式為準(zhǔn)同期方式，它能控制發(fā)電機快速滿足準(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)電機組并網(wǎng)

異步發(fā)電機投入運行時，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，因此對機組的調(diào)速要求不像同步發(fā)電機那么嚴(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)電機組電機容量的不斷增大，這種沖擊電流對發(fā)電機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)電機根本不能并網(wǎng)。另外，異步發(fā)電機還存在著本身不能輸出無功功率、需要無功補償、過高的系統(tǒng)電壓會造成發(fā)電機磁路飽和等問題。

目前，國內(nèi)外采用異步發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電機組并網(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)電機的相序與電網(wǎng)的相序相同，當(dāng)風(fēng)力機驅(qū)動的異步發(fā)電機轉(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)電機的電壓、頻率、相位與系統(tǒng)一致時，將發(fā)電機投入電網(wǎng)運行，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)電機進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運行后必須將其迅速切除。顯然這種并網(wǎng)方法的經(jīng)濟性較差。

(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)電機組接收到由控制系統(tǒng)微處理機發(fā)出的啟動命令后，先檢查發(fā)電機的相序與電網(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)電機組開始啟動；當(dāng)發(fā)電機轉(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)電機即通過晶閘管平穩(wěn)地并入電網(wǎng)，隨著發(fā)電機轉(zhuǎn)速的繼續(xù)升高，電機的轉(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)電機并網(wǎng)后，應(yīng)立即在發(fā)電機端并入補償電容，將發(fā)電機的功率因數(shù)(cos }p)提高到0.95以上。由于風(fēng)速變化的隨機性，在達(dá)到額定功率前，發(fā)電機的輸出功率大小是隨機變化的，因此對補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償電容，根據(jù)輸出無功功率的變化，控制補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)電機組中不可缺少的組成部分，用于限制發(fā)電機并網(wǎng)以及大小電機切換時的瞬態(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)電機三相電流平衡，否則會對發(fā)電機

不利。

適合交流勵磁雙饋風(fēng)力發(fā)電機組的并網(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)電機的控制系統(tǒng)，通過引入定子磁鏈定向技術(shù)對發(fā)電機的輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，使建立的雙饋發(fā)電機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)前雙饋電機帶負(fù)載運行(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定子側(cè)。

負(fù)載并網(wǎng)方式發(fā)電機具有一定的能量調(diào)節(jié)作用，可與風(fēng)力機配合實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的控制，降低了對風(fēng)力機調(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，電機側(cè)變流器開始工作，供給雙饋電機轉(zhuǎn)子側(cè)勵磁電流。此時，控制雙饋電機定子側(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，電機側(cè)變流器以及雙饋電機之間流動，它們共同組成一個孤島運行方式。

第三階段為并網(wǎng)階段。在孤島運行階段，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)機的槳距角來增加風(fēng)力機輸入能量，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)電機組的準(zhǔn)同期并網(wǎng)方式，對于垂直軸型的雙饋機組(又稱達(dá)里厄型風(fēng)力機)由于不具備自啟動能力，風(fēng)力發(fā)電機組在靜止?fàn)顟B(tài)下的起動可由雙饋電機運行于電動機工況來實現(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將以感應(yīng)電動機轉(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，從而緩解機組起動過程的暫態(tài)沖擊。當(dāng)雙饋感應(yīng)發(fā)電機轉(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)電機迅速進(jìn)入定子功率或轉(zhuǎn)速控制狀態(tài)，完成機組起動過程。

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)電機組的起動與并網(wǎng)的需要，如果電機轉(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)電機的能量失衡而引起的轉(zhuǎn)速失控，應(yīng)由原動機來控制發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速。獨立負(fù)載并網(wǎng)方式并網(wǎng)前接有負(fù)載，發(fā)電機參與原動機的能量控制，表現(xiàn)在一方面改變發(fā)電機的負(fù)載，調(diào)節(jié)發(fā)電機的能量輸出，另一方面在負(fù)載一定的情況下，改變發(fā)電機轉(zhuǎn)速的同時，改變能量在電機內(nèi)部的分配關(guān)系。前一種作用實現(xiàn)了發(fā)電機能量的粗調(diào)，后一種實現(xiàn)了發(fā)電機能量的細(xì)調(diào)?？梢钥闯觯蛰d并網(wǎng)方式需要原動機具有足夠的調(diào)速能力，對原動機的要求較高;獨立負(fù)載并網(wǎng)方式，發(fā)電機具有一定的能量調(diào)節(jié)作用，可與原動機配合實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的控制，降低了對原動機調(diào)速能力的要求，但控制復(fù)雜，需要進(jìn)行電壓補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)電機的解列控制

基于雙饋電機的變速恒頻風(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)電機組平穩(wěn)的并入電網(wǎng)，運行發(fā)電。在風(fēng)力機并入電網(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)高于停機風(fēng)速(切出風(fēng)速)時，便會將風(fēng)機從電網(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