风力发电原理及其新技术应用浅析.ppt

按风轮桨叶分类： 失速型： 高风速时，因桨叶形状或因叶尖处的扰流器动作，限制风力机的输出转矩与功率； 变桨型： 高风速时通过调整桨距角，限制输出转矩与功率。 按风轮转速分类： 定速型： 风轮保持一定转速运行，风能转换率较低，与恒速发电机对应； 变速型： （1）双速型：可在两个设定转速运行，改善风能转换率，与双速发电机对应； （2）连续变速型：在一段转速范围内连续可调，可捕捉最大风能功率，与变速发电机对应。 按传动机构分类： 齿轮箱升速型： 用齿轮箱连接低速风力机和高速发电机； （减小发电机体积重量，降低电气系统成本） 直驱型： 直接连接低速风力机和低速发电机。 （避免齿轮箱故障） 按发电机分类： 异步型： （1）笼型单速异步发电机； （2）笼型双速变极异步发电机； （3）绕线式双馈异步发电机； 同步型： （1）电励磁同步发电机； （2）永磁同步发电机。 按并网方式分类： 并网型： 并入电网，可省却储能环节。 离网型： 一般需配蓄电池等直流储能环节，可带交、直流负载。或与柴油发电机、光伏电池并联运行。 笼型异步风力发电机的内部结构 笼型异步风力发电机的工作状态 笼型异步风力发电机的特点 风力发电机组的并网方式分类及特点 直接并网方式：控制简单，并网时存在较大冲击电流，电网电压下降；适用于电网容量大，风机容量较小场合； 准同期并网：机组造价高，并网时间长，冲击电流小；适用于电网容量比风力发电机组容量大不了几倍的场合； 降压并网：降低冲击电流幅值，减轻了电网电压下降幅度，系统成本高；适用于大中型异步风力发电机的并网； 捕捉式准同步快速并网：几乎无冲击电流，对机组的调速精度要求不高；适用于风力发电机组的准同步并网操作； 软并网（Soft Cut-in）：并网过渡过程平稳，不会出现冲击电流，控制电路略复杂；风力发电机普遍采用； 软并网过程 （异步发电机） 异步发电机转速上升，接近同步转速(92-99%)时，并网接触器动作； 发电机经一组双向晶闸管与电网相连，控制晶闸管的导通角打开的速率，使并网过程中冲击电流不大于技术条件的规定值（额定电流的1.5倍）； 并网的暂态过程结束，旁路断路器闭合，将晶闸管短接； 变速恒频双馈风力发电机组并网常用的三种方式 空载并网； 独立负载并网； 孤岛并网； 空载并网方式 并网前，DFIG定子空载； 调节定子的空载电压，是它的幅值、频率和相位与电网电压完全一致； 并网过程中，定子冲击电流很小； 并网后，系统切换到调速控制； 孤立负荷并网方式 并网前，DFIG带负荷运行； 根据电网信息、定子的电压电流的信息，控制DFIG的端电压，当满足并网条件时实施并网； 特点：并网前定子有电流，需根据电网和定子两侧的信息进行控制，较复杂； 孤岛并网方式（1） 励磁阶段： 当风机达到一定要求后，K1闭合，直流充电器给交直交变换器的直流侧充电； 电机侧变流器供给转子电流，直到定子电压上升至额定值，励磁阶段结束； 孤岛并网方式（2） 孤岛运行阶段： 先断开K1，后启动网侧变流器，使之开始升压运行； 将直流侧升压到需要的值； 此时，能量在两个变流器和双馈电机之间流动，孤岛运行； 孤岛并网方式（3） 并网阶段： 由于孤岛运行阶段定子侧电压的幅值、频率和相位都与电网电压相同，此时闭合K2，电机与电网实现无冲击并网； 三种并网方式的比较 空载并网方式：在并网前是由原动机来调节发电机的转速，要求具有足够的调速能力； 独立负载并网方式：发电机具有一定的能量调节作用，可与原动机配合实现转速的控制，降低了对原动机调速能力的要求，但控制复杂； 孤岛并网方式：有创意，分三个阶段运行，可在任何转速下实现柔性并网； 风电场的低电压穿越能力（LVRT） 随着风电场装机容量越来越大，它们对电力系统的影响也越来越大； 为维持电力系统的稳定运行，电网公司对风电场并网提出了更高的要求。如： 低电压穿越能力 （Low-Voltage Ride Though, LVRT） 无功控制能力 输出功率控制能力等 其中，LVRT被认为是风电机组设计制造技术的最大挑战。LVRT要求越高，造价越高。 国产1MW双馈型异步风力发电机 绕线型转子三相异步发电机的一种； 定子绕组直接接入交流电网； 转子绕组端接线由三只滑环引出，接至一台双向功率变换器； 转子绕组通入变频交流励磁； 转子转速低于同步转速时也可运行于发电状态； 定子绕组端口并网后始终发出电功率；但转子绕组端口电功率的流向取决于转差率； 双馈异步发电机 国产600kW交直交双向功率变换器 （IGBT+DSP） 两套PWM控制型三相开关桥“背靠背”，中间存在电容支撑的直流母线； 在任一时刻，一套三相桥处于脉冲整流状态；而