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風力發(fā)電機組的控制與安全系統(tǒng)詳細內(nèi)容介紹
2012-12-15
來源:中國風電材料設備網(wǎng)
瀏覽數(shù):1750
2.1. 變速恒頻風力發(fā)電機的并網(wǎng)運行
變速恒頻風電系統(tǒng)的一個重要優(yōu)點是可以使風力發(fā)電機組在很大風速范圍內(nèi)按最佳效率運行。從風力發(fā)電機組的運行原理分析,要求風力發(fā)電機組的轉速正比于風速變化,并保持一個恒定的最佳葉尖速比,從而使風力發(fā)電機組的風能利用系數(shù)Cp保持最大值不變,風力發(fā)電機組輸出最大的功率。因此,對變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)的要求,除了能夠穩(wěn)定可靠地并網(wǎng)運行之外,最重要的一點就是要實現(xiàn)最大功率輸出控制。
2.2. 同步發(fā)電機交/直/交系統(tǒng)的并網(wǎng)運行
這種系統(tǒng)與電網(wǎng)并聯(lián)運行的特點是:
(1). 于采用頻率變換裝置進行輸出控制,所以并網(wǎng)時沒有電流沖擊,對系統(tǒng)幾乎沒有影響。
(2). 為采用交/直/交轉換方式,同步發(fā)電機的工作頻率與電網(wǎng)頻率是彼此獨立的,風輪及發(fā)電機的轉速可以變化,不必擔心發(fā)生同步發(fā)電機直接并網(wǎng)運行時可能出現(xiàn)的失步問題。
(3). 由于頻率變換裝置采用靜態(tài)自勵式逆變器,雖然可以調(diào)節(jié)無功功率,但有高頻電流流向電網(wǎng)。
(4). 在風電系統(tǒng)中采用阻抗匹配和功率跟蹤反饋來調(diào)節(jié)輸出負荷可使風力發(fā)電機組組按最佳效率運行,向電網(wǎng)輸送更多的電能。
2.3. 雙饋發(fā)電機系統(tǒng)的并網(wǎng)運行
雙饋發(fā)電機定子三相繞組直接與電網(wǎng)相聯(lián),轉子繞組經(jīng)交'交循環(huán)變流器聯(lián)入電網(wǎng)。這種系統(tǒng)并網(wǎng)運行的特點是:
(1). 風力機起動后帶動發(fā)電機至接近同步轉速時,由循環(huán)變流器控制進行電壓匹配、同步和相位控制,以便迅速地并入電網(wǎng),并網(wǎng)時基本上無電流沖擊。對于無初始起動轉矩的風力發(fā)電機組(如達里厄型風力發(fā)電機組),風力發(fā)電機組在靜止狀態(tài)下的起動可由雙饋電機運行于電動機工況來實現(xiàn)。
(2). 風力發(fā)電機的轉速可隨風速及負荷的變化及時做出相應的調(diào)整,使風力發(fā)電機組以最佳葉尖速比運行,產(chǎn)生最大的電能輸出。
(3). 雙饋發(fā)電機勵磁可調(diào)量有三個,即勵磁電流的頻率、幅值和相位。調(diào)節(jié)勵磁電流的頻率,保證風力發(fā)電機在變速運行的情況下發(fā)出恒定頻率的電力;通過改變勵磁電流的幅值和相位,可達到調(diào)節(jié)輸出有功功率和無功功率的目的。當轉子電流相位改變時,由轉子電流產(chǎn)生的轉子磁場在電機氣隙空間的位置有一個位移,從而改變了雙饋電機定子電勢與電網(wǎng)電壓向量的相對位置,也即改變了電機的功率角,所以調(diào)節(jié)勵磁不僅可以調(diào)節(jié)無功功率,也可以調(diào)節(jié)有功功率。
3. 風力發(fā)電機組組現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集結構原理
3.1. 電量信號
(1)、電壓、電流 :測量信號范圍寬 ,要求有較好的線性度 ;測量信號諧波豐富 ,頻譜特性復雜 ;電壓、電流信號為矢量信號 ,暫態(tài)反應速度應低于 0.02 s,精度高于 0 .5級。
(2)、功率因數(shù) :影響風機出力計量和補償電容投入容量 ,要求較高精度。
(3)、電網(wǎng)頻率 :一般在工頻附近 ,精度要求± 0.1 Hz,反應速度快。
(4)、在風力發(fā)電機或主電路元件故障及電網(wǎng)發(fā)生危及風力發(fā)電機運行的異常狀態(tài)時作為微機保護的判據(jù)。
(5)、作為風力發(fā)電機組發(fā)電量統(tǒng)計、風機性能評估、狀態(tài)顯示的重要參數(shù)。以及超功率和低功率時作為風機退出運行判據(jù)。同時 ,也作為就地電容補償投切重要判據(jù)。
3.2. 溫度信號
3.3. 風向
風機對風向的測量由風向標實現(xiàn)。風向瞬時波動頻繁 ,幅度不大。風機為主動對風設計 ,當風向發(fā)生變化時,由偏航機構根據(jù)風向標信號帶動機頭隨風轉動 ,對風向的測量不要求具體位置。風機對風向的測量由風向標來完成。
3.4. 開關信號
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