一鍵復制
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永磁式風力發(fā)電機 大型低速高效直驅永磁風力發(fā)電機關鍵技術及應用篇一
介紹了雙速電機(dual speed generator,簡稱dsg)軟并網(wǎng)型風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)的構成和特點.系統(tǒng)采用雙向晶閘管的軟切入法,使dsg并網(wǎng).這種軟并網(wǎng)可以實現(xiàn)一個平穩(wěn)的并網(wǎng)過渡過程而不會出現(xiàn)沖擊電流.該控制系統(tǒng)采用了可編程邏輯控制器(plc)、觸摸屏和工業(yè)控制計算機等設備,實現(xiàn)了風力發(fā)電機組的自動起動、自動進行高低速電機之間的切換、自動保護等功能,使該wt組能夠在長期無人值守情況下安全運行.軟并網(wǎng)是目前大型異步風力發(fā)電機組并網(wǎng)的關鍵控制技術.利用復數(shù)分量法對用于風力發(fā)電的異步發(fā)電機并網(wǎng)過渡過程進行了分析.利用晶閘管進行軟并網(wǎng)的原理,并利用matlab/simulink平臺,建立了電流pi單閉環(huán)控制模型,并驗證了該控制方案的正確性.使并網(wǎng)電流控制在額定電流的1.25～2倍以內(nèi),對實際軟硬件系統(tǒng)的設計具有一定的指導意義.本文在介紹定漿距失速控制風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)中軟并網(wǎng)部分控制要求與控制策略的基礎上,給出了大型風力發(fā)電機組軟并網(wǎng)系統(tǒng)控制的總體設計思路,分析了大型風力發(fā)電機組各種并網(wǎng)方式的特點,同時給出了用單片機設計的硬件電路及軟件的設計方案.關鍵詞： 風力發(fā)電機組 單片機 并網(wǎng)型風輪機 控制系統(tǒng) | 全部關鍵詞
大型并網(wǎng)風力發(fā)電機組的關鍵技術是機組的控制系統(tǒng).本文描述了
1這種控制系統(tǒng)的軟并網(wǎng)裝置、通用控制器與風力機組輸入-輸出信號模板、專用大型并網(wǎng)型風力機監(jiān)控管理軟件設計、整機的現(xiàn)場聯(lián)機運行調(diào)試及全自動無故障運行.關鍵詞： 風力發(fā)電機組 電控系統(tǒng)并網(wǎng)型風輪機 | 全部關鍵詞
根據(jù)風電機組防雷保護和相關行業(yè)防雷標準,提出了風電機組防雷區(qū)的劃分;介紹了風電機組及各部件防雷保護措施;給出了風電機組接地系統(tǒng)等設計方法.本發(fā)明涉及一種并網(wǎng)風力發(fā)電機，屬于電力發(fā)電領域。特點是：它由槳葉、輪轂、齒輪箱、偏航、永磁同步發(fā)電機、異步發(fā)電機組成，齒輪箱上的齒輪軸與永磁同步發(fā)電機一端軸連接，永磁同步發(fā)電機另一端軸與異步發(fā)電機軸連接。本發(fā)明風力發(fā)電機可以在任何轉速下并網(wǎng)發(fā)電；由于功率因數(shù)高，當異步發(fā)電機工作時永磁同步發(fā)電機可以補償一定的功率因數(shù)，維護比較方便，且逆變成本低，在大功率時容易制造。
本發(fā)明公開了一種直驅式永磁同步風力發(fā)電機并網(wǎng)與功率調(diào)節(jié)方法，包括以下步驟：(1)風速測量儀測量風速，并將風速信號發(fā)送至微處理器，微處理器對三相全橋逆變器輸出功率與電網(wǎng)電壓相位功角δ的控制實現(xiàn)最大風能捕獲，其中功角δ為逆變器輸出電壓u1網(wǎng)測電壓us的夾角；(2)永磁同步發(fā)電機在風輪帶動下發(fā)電，電流通過三相整流電路進行電流轉換，然后再經(jīng)過濾波電路后作為直流母線電壓進入三相全橋逆變器；(3)直流母線電壓經(jīng)三相全橋逆變器，在微處
理器控制下經(jīng)過濾波電抗器和升壓變壓器并網(wǎng)。本發(fā)明可以較好實現(xiàn)風能跟蹤，穩(wěn)定性高，可靠性高，小型化、便于維護和提高性能等控制效果，從而使整個系統(tǒng)控制簡單、成本低廉等優(yōu)點。
引言作為開發(fā)利用綠色能源的一種重要手段,風力發(fā)電技術已經(jīng)逐漸成為人們關注的焦點。在各國政府的重視下,近些年來風力發(fā)電技術取得了迅猛的發(fā)展,系統(tǒng)的容量不斷地增大,已經(jīng)從最初的數(shù)十千瓦級發(fā)展到了如今的兆瓦級。隨著風力發(fā)電設備的容量不斷增大,發(fā)電系統(tǒng)在并網(wǎng)時給電網(wǎng)帶來的影響就不能不引起注意。由于風力發(fā)電輸出的電能隨風場的風速變化而變化,容易在并網(wǎng)運行時給電網(wǎng)帶來諧波污染、電壓波動及閃變等問題,為了避免這些不利的影響,人們需要對風力發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)控制策略進行研究。空間矢量脈寬調(diào)制svpwm波相對于傳統(tǒng)風力發(fā)發(fā)電機…
2008年3月17日 10:40
[世華財訊]重慶海裝公司2兆瓦風力發(fā)電機組在內(nèi)蒙古風電場成功并網(wǎng)發(fā)電，該機組是國內(nèi)首臺單機功率最大、具有自主知識產(chǎn)權的風力發(fā)電機組。
據(jù)新華社3月17日報道，3月12日，中國首臺具有完全自主知識產(chǎn)權的2兆瓦風力發(fā)電機組在內(nèi)蒙古風電場成功并網(wǎng)發(fā)電。據(jù)該機組的制造者----中船重工(重慶)海裝風電設備有限公司(以下簡稱海裝公司)有關負責人介紹，該機組目前運行正常，這標志著海裝公司風電樣機試制取得了全面成功。
就在2兆瓦風力發(fā)電機組成功并網(wǎng)的前一天，內(nèi)蒙古北方龍源風力發(fā)電有限責任公司與海裝公司就內(nèi)蒙古輝騰錫勒風電場風力發(fā)電機組設備購銷合同在北京釣魚臺國賓館正式簽訂。這是海裝公司的第一個風電整機訂單，為該機組批量生產(chǎn)推向市場奠定了基礎。
2兆瓦大功率風力發(fā)電機組由海裝風電公司和德國aerodyn公司聯(lián)合設計研發(fā)，并針對中國氣候環(huán)境特點和工程化條件進行消化吸收再創(chuàng)新。海裝風電公司先后攻克了機組傳動鏈、機艙優(yōu)化布局等一批風電機組的系統(tǒng)集成技術，具備了“全功率試驗、系統(tǒng)集成、再工程化”的設計和制造能力。該機組首創(chuàng)了三個國內(nèi)第一：一是國內(nèi)首臺單機功率最大、具有自主知識產(chǎn)權的風力發(fā)電機組；二是國內(nèi)首臺通過gl(德國船級社)認證的大功率風力發(fā)電機組；三是國內(nèi)首臺經(jīng)過dewi(德國風能研究所)測試的大功率風力發(fā)電機組。該機組適應在大氣對流地區(qū)、水陸空氣對流地區(qū)和山口風地區(qū)等中國三種主要類型的風區(qū)使用，并能滿足高溫、低溫、風沙、鹽霧、高海拔、臺風等惡劣環(huán)境的使用要求。
據(jù)悉，該機組大批量生產(chǎn)后，國產(chǎn)化率可達到90%，與同功率進口風機相比，節(jié)約成本30%以上。重慶市將盡快形成國內(nèi)風電裝備研發(fā)與生產(chǎn)的重要基地，形成200萬千瓦以上的風電裝備的制造能力，形成百億風電產(chǎn)業(yè)基地。交流勵磁變速恒頻風力發(fā)電機并網(wǎng)控制策略
來源：萬方數(shù)據(jù)時間： 2006-03-01
標簽：交流勵磁 變速恒頻 風力發(fā)電 并網(wǎng) 磁場定向矢量控制
摘要：[論文資料] [醫(yī)藥] [2006年30卷3期] 交流勵磁變速恒頻風力發(fā)電機并
網(wǎng)控制策略 隨著風電機組單機容量的不斷增大,發(fā)電機并網(wǎng)時的電流沖擊已不能忽視,必須對并網(wǎng)控制技術進行深入研究.在總結現(xiàn)有風力發(fā)電機并網(wǎng)技術的基礎上,研究了交流勵磁變速恒頻風力發(fā)電機與電網(wǎng)間的“柔性連接”特性,即可通過勵磁控制調(diào)節(jié)發(fā)電機輸出以滿足并網(wǎng)條件.將磁場定向矢量控制技術移植到并網(wǎng)控制中,建立了交流勵磁變速恒頻風力發(fā)電機并網(wǎng)控制策略,最后進行了實驗研究....[ 相關資料搜索 ]
永磁式風力發(fā)電機 大型低速高效直驅永磁風力發(fā)電機關鍵技術及應用篇二
風力發(fā)電機專業(yè)術語范圍
本標準規(guī)定了風力發(fā)電機組常用基本術語和定義。
本標準適用于風力發(fā)電機組。其它標準中的術語部分也應參照使用。定義
本標準采用下列定義。
2.1 風力機和風力發(fā)電機組
2.1.1風力機windturbine
將風的動能轉換為另一種形式能的旋轉機械。
2.1.2風力發(fā)電機組windturbinegeneratorsystem;wtgs(abbreviation)將風的動能轉換為電能的系統(tǒng)。
2.1.3風電場windpowerstation ； windfarm
由一批風力發(fā)電機組或風力發(fā)電機組群組成的電站。
2.1.4水平軸風力機horizontalaxiswindturbine
風輪軸基本上平行于風向的風力機。
2.1.5垂直軸風力機verticalaxiswindturbine
風輪軸垂直的風力機。
2.1.6輪轂（風力機）hub（forwindturbines）
將葉片或葉片組固定到轉軸上的裝置。
2.1.7機艙nacelle
設在水平軸風力機頂部包容電機、傳動系統(tǒng)和其它裝置的部件。
2.1.8 支撐結構（風力機）supportstructure（forwindturbines）由塔架和基礎組成的風力機部分。
2.1.9關機（風力機）shutdown（forwindturbines）
從發(fā)電到靜止或空轉之間的風力機過渡狀態(tài)。
2.1.10正常關機（風力機）normalshutdown（forwindturbines）全過程都是在控制系統(tǒng)控制下進行的關機。
2.1.11緊急關機（風力機）emergencyshutdown（forwindturbines）保護裝置系統(tǒng)觸發(fā)或人工干預下，使風力機迅速關機。
2.1.12空轉（風力機）idling（forwindturbines）
風力機緩慢旋轉但不發(fā)電的狀態(tài)。
2.1.13鎖定（風力機）blocking（forwindturbines）
永磁式風力發(fā)電機 大型低速高效直驅永磁風力發(fā)電機關鍵技術及應用篇三
風力發(fā)電機構成風力發(fā)電機一般有風輪、發(fā)電機（包括裝置）、調(diào)向器（尾翼）、塔架、限速安全機構和儲能裝置等構件組成。風力發(fā)電機的工作原理比較簡單，風輪在風力的作用下旋轉，它把風的動能轉變?yōu)轱L輪軸的機械能。發(fā)電機在風輪軸的帶動下旋轉發(fā)電。風輪是集風裝置，它的作用是把流動空氣具有的動能轉變?yōu)轱L輪旋轉的機械能。一般風力發(fā)電機的風輪由2個或3個葉片構成。在風力發(fā)電機中，已采用的發(fā)電機有3種，即直流發(fā)電機、同步交流發(fā)電機和異步交流發(fā)電機。風力發(fā)電機中調(diào)向器的功能是使風力發(fā)電機的風輪隨時都迎著風向，從而能最大限度地獲取風能。一般風力發(fā)電機幾乎全部是利用尾翼來控制風輪的迎風方向的。尾翼的材料通常采用鍍鋅薄鋼板。限速安全機構是用來保證風力發(fā)電機運行安全的。限速安全機構的設置可以使風力發(fā)電機風輪的轉速在一定的風速范圍內(nèi)保持基本不變。塔架是風力發(fā)電機的支撐機構，稍大的風力發(fā)電機塔架一般采用由角鋼或圓鋼組成的桁架結構。風力機的輸出功率與風速的大小有關。由于自然界的風速是極不穩(wěn)定的，風力發(fā)電機的輸出功率也極不穩(wěn)定。風力發(fā)電機發(fā)出的電能一般是不能直接用在電器上的，先要儲存起來。目前風力發(fā)電機用的蓄電池多為鉛酸蓄電池。風力發(fā)電技術是把風能轉變?yōu)殡娔艿募夹g。通過風力發(fā)電機實現(xiàn)，利用風力帶動風車葉片旋轉，再透過增速機將旋轉的速度提升，來促使發(fā)電機發(fā)電。
①機艙：機艙包容著風電機的關鍵設備，包括齒輪箱、發(fā)電機。維護人員可以通過風電機塔進入機艙。機艙左端是風電機轉子，即轉子葉片及軸。
②齒輪箱：齒輪箱左邊是低速軸，它可以將高速軸的轉速提高至低速軸的50倍。
③高速軸及其機械閘：高速軸以1500轉每分鐘運轉，并驅動發(fā)電機。它裝備有緊急機械閘，用于空氣動力閘失效時，或風電機被維修時。
④轉子葉片：捉獲風，并將風力傳送到轉子軸心?，F(xiàn)代600千瓦風電機上，每個轉子葉片的測量長度大約為20米，而且被設計得很象飛機的機翼。
⑤軸心：轉子軸心附著在風電機的低速軸上。
⑥低速軸：風電機的低速軸將轉子軸心與齒輪箱連接在一起。在現(xiàn)代600千瓦風電機上，轉子轉速相當慢，大約為19至30轉每分鐘。軸中有用于液壓系統(tǒng)的導管，來激發(fā)空氣動力閘的運行。
⑦偏航裝置：借助電動機轉動機艙，以使轉子正對著風。偏航裝置由電子控制器操作，電子控制器可以通過風向標來感覺風向。圖中顯示了風電機偏航。通常，在風改變其方向時，風電機一次只會偏轉幾度。
電子控制器：包含一臺不斷監(jiān)控風電機狀態(tài)的計算機，并控制偏航裝置。為防止任何故障（即齒輪箱或發(fā)電機的過熱），該控制器可以自動停止風電機的轉動，并通過電話調(diào)制解調(diào)器來呼叫風電機操作員。
⑧發(fā)電機：通常被稱為感應電機或異步發(fā)電機。在現(xiàn)代風電機上，最大電力輸出通常為500至1500千瓦。⑨液壓系統(tǒng)：用于重置風電機的空氣動力閘。
⑩冷卻元件：包含一個風扇，用于冷卻發(fā)電機。此外，它包含一個油冷卻元件，用于冷卻齒輪箱內(nèi)的油。一些風電機具有水冷發(fā)電機。
?塔銅：風電機塔載有機艙及轉子。通常高的塔具有優(yōu)勢，因為離地面越高，風速越大?，F(xiàn)代600千瓦風汽輪機的塔高為40至60米。它可以為管狀的塔，也可以是格子狀的塔。管狀的塔對于維修人員更為安全，因為他們可以通過內(nèi)部的梯子到達塔頂。格狀的塔的優(yōu)點在于它比較便宜。
?風速計及風向標：用于測量風速及風向。
永磁式風力發(fā)電機 大型低速高效直驅永磁風力發(fā)電機關鍵技術及應用篇四
雙饋式異步發(fā)電機實際是異步感應電機的一種變異，雙饋異步發(fā)電機通常為4極或6極，轉速為1500r/min、1000r/min，如此高的轉速是通過多級增速齒輪箱來實現(xiàn)的。這種發(fā)電機始于上世紀80年代，日本日立公司、東芝公司和前蘇聯(lián)在這種發(fā)電機的研制和開發(fā)中都作出了顯著的貢獻。目前美國ge能源、德國fuhrl?nder等公司的很多風力發(fā)電機產(chǎn)品，采用變速雙饋風力發(fā)電的技術方案。我國甘肅蘭州電機有限責任公司、北車集團永濟電機廠、四川東風電機廠有限公司也都先后研制成功了兆瓦級雙饋式異步發(fā)電機。
雙饋式電機分鼠籠式和繞線式兩種。但是，鼠籠式感應發(fā)電機因其無法最大限度地利用風能，在風力發(fā)電機組中沒有得到廣泛應用。在風力發(fā)電機組中多選用繞線轉子感應異步發(fā)電機，這種發(fā)電機在結構上與繞線式異步電機相似，由繞線轉子異步發(fā)電機和在轉子電路上帶交流勵磁器組成，定子、轉子均為三相對稱繞組，轉子繞組電流由滑環(huán)導入，這種帶滑環(huán)的雙饋式電機被稱之為有刷雙饋發(fā)電機。
雙饋式電機的定子接入電網(wǎng)，通過pwm(脈寬調(diào)制)ac-dc-ac變頻器向發(fā)電機的轉子繞組提供勵磁電流，為了獲得較好的輸出電壓電流波形，輸出頻率一般不超過輸入頻率的1/3。其容量一般不超過發(fā)電機額定功率的30%，通常只需配置一臺1/4功率的變頻器。其原理圖如圖1所示。
雙饋式異步發(fā)電機向電網(wǎng)輸出的功率由兩部分組成，即直接從定子輸出的功率和通過變頻器從轉子輸出的功率。風力機的機械速度是允許隨著風速而變化的。通過對發(fā)電機的控制使風力機運行在最佳葉尖速比，從而使整個運行速度的范圍內(nèi)均有最佳功率系數(shù)。
雙饋式異步發(fā)電機的變速運行是建立在異步電機基礎上的，眾所周知異步電機既可作為電動機運行，也可作為發(fā)電機運行。我們將轉子轉速n與同步轉速ns的差值定義為轉差，轉差與同步轉速之比的百分值定義為轉差率。在作電動機運行時，異步電動機轉子的轉速只能是略低于同步轉速，此時產(chǎn)生的電磁轉矩與轉向相同，轉差率＞0。而作發(fā)電機運行時，轉速總是略高于同步轉速，其電磁轉矩的方向與旋轉方向相反，轉差率＜0，發(fā)電機的功率隨該負轉差率絕對值的增大而提高。
當雙饋發(fā)電機的轉子繞組通過三相低頻電流時，在轉子中會形成一個低速旋轉磁場，這個磁場的旋轉速度與轉子的機械轉速相疊加，使其等于定子的同步轉速，從而在發(fā)電機定子繞組中感應出相應于同步轉速的工頻電壓。當風速變化時，轉速隨之而變化，相應地改變轉子電流的頻率和旋轉磁場的速度，就會使定子輸出頻率保持恒定。
當發(fā)電機的轉速低于氣隙旋轉磁場的轉速時，發(fā)電機處于亞同步速運行，為了保證發(fā)電機發(fā)出的頻率與電網(wǎng)頻率一致，需要變頻器向發(fā)電機轉子提供正相序勵磁，給轉子繞組輸入一個其旋轉磁場方向與轉子機械方向相同的勵磁電流，此時，轉子的制動轉矩與轉子的機械轉向相反，轉子的電流必須與轉子的感應反電動勢反方向，轉差率減小，定子向電網(wǎng)饋送電功率，而變頻器向轉子繞組輸入功率；當發(fā)電機的轉速高于氣隙旋轉磁場的轉速時，發(fā)電機處于超同步速運行，為了保證發(fā)電機發(fā)出的頻率與電網(wǎng)頻率一致，需要給轉子繞組輸入一個其旋轉磁場方向與轉子機械方向相反的勵磁電流，此時變頻器向發(fā)電機轉子提供負相序勵磁，以加大轉差率，變頻器從轉子繞組吸收功率；當發(fā)電機的轉速等于氣隙旋轉磁場的轉速時，發(fā)電機處于同步速運行，變頻器應向轉子提供直
流勵磁，此時，轉子的制動轉矩與轉子的機械轉向相反，與轉子感生電流產(chǎn)生的轉矩同方向，定子和轉子都向電網(wǎng)饋送電功率。
綜上可知，在變速恒頻風力發(fā)電中，由于風能的不穩(wěn)定性和捕獲最大風能的要求，發(fā)電機轉速在不斷的變化，而且經(jīng)常在同步速上、下波動，這就要求轉子交流勵磁電源不僅要有良好的變頻輸入、輸出特性，而且要有能量雙向流動的能力。在目前電力電子技術條件下，可采用igbt器件(絕緣柵雙極晶體管)構成的pwm整流—pwm逆變型式的ac-dc-ac變頻器作為其勵磁電源。
為了實現(xiàn)風力機組的最大能量的追蹤和捕獲，滿足電網(wǎng)對輸入電力的要求，風力發(fā)電機必須變速恒頻運行；為了控制發(fā)電機轉速和輸出的功率因數(shù)，必須對發(fā)電機有功功率、無功功率進行解耦控制。這一過程是采用磁場定向的矢量變換控制技術，通過對用于勵磁的pwm變頻器各分量電壓、電流的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)。調(diào)節(jié)勵磁電流的幅值、頻率、相序，確保電發(fā)電機輸出功率恒壓。同時采用矢量換控制技術，實現(xiàn)發(fā)電機有功功率、無功功率的獨立調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)有功功率可調(diào)節(jié)風力機轉速，進而實現(xiàn)最大風能捕獲追蹤控制；調(diào)節(jié)無功功率可調(diào)節(jié)電網(wǎng)功率因數(shù)，提高風電機組及所并電網(wǎng)系統(tǒng)的動、靜態(tài)動行穩(wěn)定性。
根據(jù)雙饋式異步發(fā)電機數(shù)學模型和發(fā)電機的功率方程可知：有功功率、無功功率分別與定子電流在m、t軸上的分量成正比，調(diào)節(jié)轉矩電流分量和勵磁電流分量可分別獨立調(diào)節(jié)有功功率和無功功率。根據(jù)雙饋式異步發(fā)電機數(shù)學模型和交流電機矢量變換控制原理，可設計出交流勵磁變速恒頻發(fā)電機定子磁鏈定向的矢量變換抑制系統(tǒng)，系統(tǒng)采用雙閉環(huán)結構，外環(huán)為功率控制環(huán)，內(nèi)環(huán)為電流控制環(huán)。整個控制系統(tǒng)可分為三個單元，它們分別接受風速和轉速信號，有功功率指令和無功功率指令，并產(chǎn)生一個綜合信號送至勵磁控制裝置，改變勵磁電流的大小，頻率和相位滿足系統(tǒng)控制的需要。
其中有功功率指令和無功功率指令的產(chǎn)生步驟是：分別設定有功功率和無功功率的參考值，并與轉子電流反饋量比較或獲得轉子電壓指令，經(jīng)旋轉變換就得到發(fā)電機轉子三相電壓控制量。
現(xiàn)有的雙饋式異步發(fā)電機發(fā)出的電能都是經(jīng)變壓器升壓后直接與電網(wǎng)并聯(lián)，加之在轉速控制系統(tǒng)中采用了電力電子裝置，會產(chǎn)生電力諧波。同時發(fā)電機在向電網(wǎng)輸出有功功率的同時，還必須從電網(wǎng)吸收滯后的無功功率，使功率因數(shù)惡化，加重了電網(wǎng)的負擔。因此必須進行無功補償，提高功率因數(shù)，通常都是在風電場母線集中處安裝電容器組。但這種補償方式受電容器的級數(shù)和容量等的制約，無法實現(xiàn)最佳補償狀態(tài)。目前，一種基于電力電子逆變技術的無功補償裝置—靜止同步補償器很有可能將取代傳統(tǒng)的電容器補償方式。
當風力發(fā)生變化發(fā)電機組突然切出時會對電網(wǎng)的沖擊較大。另外有刷雙饋發(fā)電機存在滑環(huán)和變速箱的問題，運行可靠性差，需要經(jīng)常維護，其維護保養(yǎng)費用遠高于無齒輪箱變速永磁同步風力發(fā)電機，并且這種結構不適合運行在環(huán)境比較惡劣的風力發(fā)電系統(tǒng)中。
