风电机组的控制及并网(共58张PPT)精选.pptxVIP

风电(fēnɡdiàn)机组的控制及并网;一前言(qiányán);近年来，风力发电在技术上日趋成熟，商业化应用不断提高，同时，风力发电的成本也在不断降低，这为充分利用风能提供了诸多有利条件。现就当前流行的几种风电系统的控制方式和风电机组(jīzǔ)并网的相关问题做下简单介绍;二变速(biànsù)恒频风力发电系统;变速恒频指在风力发电(fādiàn)过程中发电(fādiàn)机的转速可随风速变化，而通过其他控制方式来得到恒频电能。采用变速恒频发电(fādiàn)方式,就可按照捕获最大风能的要求,在风速变化的情况下实时地调节风力机转速,使之始终运行在最佳转速上,从而提高了机组发电(fādiàn)效率,优化了风力机的运行条件。;图2.1变速恒频风力(fēnglì)发电系统框图;(1)风力机把风能(fēnɡnénɡ)转化为动能。

(2)变速齿轮箱进行转速转换，将风力机的低转速转化为发电机运行所需要的高转速。

(3)风力发电发电机把风力机输出的机械能转变为电能。

(4)发电机侧变流器由自关断器件（如GIR、IGBT、GTO等）构成的AC/DC变流器，采用一定的控制方法将发电机发出的变频的交流转换为直流。

;(5)直流环节：一般直流环节的电压控制为恒定。

(6)网侧变流器由自关断器件构成的DC/AC变流器，采用某种控制方法使直流电转变(zhuǎnbiàn)为三相正弦波交流电（如50Hz、690V的三相交流电），并能有效的补偿电网功率因数。

(7)变压器通过变压器以及一些开关设备和保护设备，把电能变为高压交流电（如11kV或33kV等）。;2.1变速恒频风力发电(fādiàn)系统的分类;图2.2永磁直驱风力(fēnglì)发电系统;2：减小逆变器和电磁噪声滤波损失。

(4)使用这种风力发电结构，在低风速时也具有较高的效率。

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通过采用PWM控制技术，有效减少了滤波装置容量；

(2)变速齿轮箱进行转速转换，将风力机的低转速转化为发电机运行所需要的高转速。

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使用异步电机具有以下优点：

电流(diànliú)迅速稳定下来，与发电机输出电压相位保持一致，

(3)对电网稳定性的影响

由于风速的随机性，输入到发电机的能量也在不断地变化，然而，同步发电机的转速(zhuànsù)和电网频率之间是刚性耦合的，不可直接并网。

图2.

四双馈风电机组(jīzǔ)的控制及并网

采用了低速（多级）交流同步永磁发电机，因此在风

第四十七页，共58页。;图2.3绕线转子型异步双馈风力发电(fādiàn)系统;它的优点是：

1：减小了逆变器损失，因为逆变器功率只需为整个(zhěnggè)系统总功率的1/4，这是因为变流器只需要控制转子滑差功率。

2：减小逆变器和电磁噪声滤波损失。

3：在外部扰动下，双馈电机具有更好的鲁棒性和可靠性。

双馈电机的缺点就是使用滑环，需要定期维修，这极为不方便，尤其是用于海上风力发电时。;图2.4异步电机风力(fēnglì)发电系统;使用异步电机具有以下优点：

1：异步电机相当结实，无电刷，可靠，经济而普遍。

2：整流器可产生用于电机的可调励磁。

3：快速瞬态响应。

4：当有剩余容量时，逆变器可作为(zuòwéi)无功或谐波补偿器。

它的缺点主要有：

1：复杂的系统控制（FOC），其性能依靠对于电机参数的了解，而电机参数是随温度和频率而变化。

2：为了满足电机的磁场需要，定子侧变流器容量要比额定功率高30~40%。;图2.5无刷双馈风力(fēnglì)发电系统;

这种采用无刷双馈发电机的控制方案除了(chúle)可实现变速恒频控制，降低变频器的容量外，还可实现有功、无功功率的灵活控制，对电网而言可起到无功补偿的作用，同时发电机本身没有滑环和电刷，既降低了电机的成本，又提高了系统运行的可靠性。;

变速恒频风力发电系统的特点是风力机和发电机的转速可在很大范围内变化而不影响输出电能的频率。可以通过适当(shìdàng)的控制，使风力机的转速可变，使风力机的尖速比处于或接近于最佳值，从而最大限度的利用风能。;图2.6风力机的输出功率与发电机转速(zhuànsù)的关系图;变速恒频风力发电机组的运行分三个阶段。

(1)起动阶段。发电机转速从静止上升到切入速度。在切入速度以下，发电机并没有工作，机组在风力作用下作机械转动，并不涉及(shèjí)发电机变速的控制。

(2)在变速运行阶段。发电机转速被控制以跟踪风速的变化，从而获取最大的能量。

(3)功率恒定阶段。在额定风速以上，风力发电机组的机械和电气极限要求转子速度和输出功率维