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大型風電場及風電機組的控制系統

2009-07-08 來源:互聯網 瀏覽數:3312

     (1) 正常停機
    當控制器發出正常停機指令后,風電機組將按下列程序停機:
    ① 切除補償電容器;
    ② 釋放葉尖阻尼板;
    ③ 發電機脫網;
    ④ 測量發電機轉速下降到設定值后,投入機械剎車;
    ⑤ 若出現剎車故障則收槳,機艙偏航900背風。
    (2) 緊急故障停機
    當出現緊急停機故障時,執行如下停機操作:首先切除補償電容器,葉尖阻尼板動作,延時0.3秒后卡鉗閘動作。檢測瞬時功率為負或發電機轉速小于同步速時,發電機解列(脫網),若制動時間超過20S,轉速仍未降到某設定值,則收槳, 機艙偏航900背風。
    停機如果是由于外部原因,例如風速過小或過大,或因電網故障,風電機組停機后將自動處于待機狀態;如果是由于機組內部故障,控制器需要得到已修復指令,才能進入待機狀態。     
    4 變速恒頻發電機組的控制 
    4.1 同步發電機交一直一交系統的控制
    這種類型的風電機組采用同步發電機,發電機發出的電能的頻率、電壓、電功率都是隨著風速的變化而變化的,這樣有利于最大限度地利用風能資源,而恒頻恒壓并網的任務則由交一直一交系統完成。
    (1) 風輪機的控制
    風輪機的起動、控制、保護功能基本上與恒速恒頻機組相似,所不同的是這類機組一般采用定槳距風輪,因此省去了變槳距控制機構。
    (2) 發電機的控制
    發電機的輸出功率由勵磁來控制。當輸出功率小于額定功率時,以固定勵磁運行;當輸出功率超過額定功率時,則通過調整勵磁來調整發電機的輸出功率在允許的安全范圍內運行。勵磁的調整是由控制器調整勵磁系統晶閘管的導通角來實現的。
    (3) 交-直-交變頻系統的控制
    這里的變頻器的概念與普通變頻器的概念是不一樣的。普通變頻器是將電壓和頻率固定的市電(220/380V,50Hz),
    變成頻率和電壓都可變的電源,以適應各種用電器的需要,如果用于變頻調速系統,則電壓和頻率根據負載的要求不斷地改變。相反,這里的變頻器則是將風力發電機發出的電壓和頻率都在不斷改變的電能,變成頻率和電壓都穩定(220/380V,50Hz)的電能,以便與電網的電壓及頻率相匹配,而使風電機組能并網運行。
    所謂的“交-直-交”變頻,是變頻方式的一種,是將一種頻率和電壓的交流電整流成直流電,再通過微機控制電力電子器件,將直流電再逆變成某種頻率和電壓的交流電的變頻方式。其基本原理如圖1所示。
    風力發電機發出的三相交流電,經二極管三相全橋整流成直流電后,再由六只絕緣柵雙極型電力晶體管(IGBT),在控制和驅動電路的控制下,逆變成三相交流電并入電網。逆變器的控制一般采用SPWM-VVVF方式,即正弦波脈寬調制式變壓變頻方式。采用交-直-交系統的變頻裝置的容量較大,一般要選發電機額定功率的120%以上。
    4.2 雙饋發電機的控制
    目前的風電機組多采用恒速恒頻系統,發電機多采用同步電機或異步感應電機。在風電機組向恒頻電網送電時,不需要調速,因為電網頻率將強迫控制風輪的轉速。在這種情況下,風力機在不同風速下維持或近似維持同一轉速。效率下降,被迫降低出力,甚至停機,這顯然是不可取的。與之不同的是,無論處于亞同步速或超同步速的雙饋發電機都可以在不同的風速下運行,其轉速可隨風速變化做相應的調整,使風力機的運行始終處于最佳狀態,機組效率提高。同時,定子輸出功率的電壓和頻率卻可以維持不變,既可以調節電網的功率因數,又可以提高系統的穩定性。 

【延伸閱讀】

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閱讀上文 >> 基于PLC+風光變頻器一拖五供水控制系統應用
閱讀下文 >> 風電不為人知的環境危害隱患

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