风力发电机组控制系统.docx

风力发电机组控制系统功能研究风力发电机组控制系统简介风力发电机组由多个部分组成,而控制系统贯穿到每个部分,其相当于风电系统的神经。因此控制系统的质量直接关系到风力发电机组的工作状态、发电量的多少以及设备的安全性。自热风速的大小和方向是随机变化的,风力发电机组的并网和退出电网、输入功率的限制、风轮的主动对封以及运行过程中故障的检测和保护必须能够自动控制。同时,风力资源丰富的地区通常都是边远地区或是海上,分散布置的风力发电机组通常要求能够无人值班运行和远程控制,这就对风力发电机组的控制系统的自动化程度和可靠性提出了很高的要求。与一般的工业控制过程不同,风力发电机组的控制系统是综合性控制系统。他不仅要监视电网、风况和机组运行参, 对机组进行控制。而且还要根据风速和风向的变化,对机组进行优化控制,以提高机组的运行效率。控制系统的组成风力发电机由多个部分组成,而控制系统贯穿到每个部分,相当于风电系统的神经。因此控制系统的好坏直接关系到风力发电机的工作状态、发电量的多少以及设备的安全。目前风力发电亟待研究解决的的两个问题:发电效率和发电质量都和风电控制系统密切相关。对此国内外学者进行了大量的研究,取得了一定进展,随着现代控制技术和电力电子技术的发展,为风电控制系统的研究提供了技术基础。风力发电控制系统的基本目标分为三个层次:这就是保证风力发电机组安全可靠运行,获取最大能量,提供良好的电力质量。控制系统组成主要包括各种传感器、变距系统、运行主控制器、功率输出单元、无功补偿单元、并网控制单元、安全保护单元、通讯接口电路、监控单元。具体控制内容有:信号的数据采集、处理,变桨控制、转速控制、自动最大功率点跟踪控制、功率因数控制、偏航控制、自动解缆、并网和解列控制、停机制动控制、安全保护系统、就地监控、远程监控。当然对于不同类型的风力发电机控制单元会不相同。控制系统结构示意图如图 2-1 所示: 用户界面输入用户指令, 变更参数显示系统运行状态, 数据和故障等情况主控制器运行监控、系统起、停其它功能模块控制电网、风况监测软切入控制启动与切换控制启动电流控制三相不平衡保护调向系统根据风向调向自动解缆变距系统功率控制转速控制无功补偿控制控制投切补偿电容制动系统刹车机构液压系统刹车机构压力保持图 2-1 控制系统结构示意图控制系统的类型对于不同类型的风力发电机,控制单元会有所不同,但主要是因为发电机的结构或类型不同而使得控制方法不同案。双馈发电机双馈电机的结构类似于绕线式感应电机,定子绕组也由具有固定频率的对称三根电源激励,所不同的是转子绕组具有可调节频率的三相电源激励,一般采用交一交变频器或交一直一交变频器供以低频电流。图 2-2 双馈风力发电机组结构示意图双馈电机励磁可调量有三个:一是可以调节励磁电流的幅值;二是可以改变励磁电流的频率;,,迅速改变电机的转速,充分利用转子的动能,释放和吸收负荷,对电网的扰动远比常规电机小。另外,通过调节转子励磁电流的幅值和相位,来调节有功功率和无功功率。双馈电机控制系统通过变频器控制器对逆变电路小功率器件的控制,可以改变双馈发电机转子励磁电流的幅值。频率及相位角,达到调节其转速、有功功率和无功功率的目的。既提高了机组的效率,又对电网起到稳频、稳压的作用。下图是双馈电