風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)論文

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1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的構(gòu)成分析

在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，其控制系統(tǒng)關(guān)系著機(jī)組是否能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行。控制系統(tǒng)可以分為本體系統(tǒng)與電控系統(tǒng)，也叫做總體控制。其中，本體系統(tǒng)又可以分成空氣動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)系統(tǒng)以及變流系統(tǒng)和其附屬結(jié)構(gòu)；電控系統(tǒng)是由各種不同類(lèi)型的模塊組成的，分為變槳控制、偏航控制以及變流控制等等。與此同時(shí)，本體系統(tǒng)和電控系統(tǒng)之間已經(jīng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的轉(zhuǎn)換，比如空氣動(dòng)力系統(tǒng)里，槳距主要受變槳控制系統(tǒng)控制，這樣做能夠發(fā)揮風(fēng)能轉(zhuǎn)化的效率，同時(shí)也能使得功率平穩(wěn)。由于風(fēng)電機(jī)組的標(biāo)準(zhǔn)不同，其控制系統(tǒng)也是不一樣的。根據(jù)功率可以將發(fā)電機(jī)組分定槳距和變槳距發(fā)電機(jī)組以及變速型機(jī)組三種。其控制技術(shù)也是由原來(lái)的定槳距恒速恒頻控制向變槳距恒速恒頻發(fā)展，而后再發(fā)展到變槳距變速恒頻技術(shù)。

2對(duì)定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制分析

在定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組里，主要運(yùn)用的是定槳距風(fēng)力機(jī)與雙速異步發(fā)電機(jī)，所采用的控制系統(tǒng)是恒速恒頻技術(shù)。運(yùn)用這種技術(shù)，確保了機(jī)組運(yùn)行的安全和穩(wěn)定。定槳距恒速恒頻技術(shù)主要應(yīng)用了軟并網(wǎng)技術(shù)、偏航技術(shù)以及空氣動(dòng)力剎車(chē)技術(shù)等等。發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)之間有晶閘管，晶閘管的開(kāi)度對(duì)于沖擊電流有很大的影響。使用恒速恒頻技術(shù)對(duì)晶閘管的開(kāi)度進(jìn)行調(diào)控，進(jìn)而來(lái)對(duì)并網(wǎng)瞬間產(chǎn)生的電流進(jìn)行限制。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的相關(guān)分析文/江康貴蒲上哲在風(fēng)力發(fā)電中，發(fā)電機(jī)組的控制技術(shù)是確保機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)是一個(gè)綜合性較強(qiáng)的系統(tǒng)，因此，加強(qiáng)對(duì)控制系統(tǒng)的研究分析，對(duì)于確保機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。本文擬對(duì)機(jī)組中的幾種控制系統(tǒng)進(jìn)行分析。摘要此外，利用這種技術(shù)，經(jīng)過(guò)傳感、檢測(cè)等能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)偏航以及自動(dòng)解纜的功效。在定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，槳葉的節(jié)角距是固定不變的，如果風(fēng)速比額定的風(fēng)速要大很多時(shí)，那么槳葉本身的自動(dòng)失速就會(huì)失去效能，不能讓輸出的功率更加的平穩(wěn)。

3對(duì)變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)分析

變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組所使用的電機(jī)是可以調(diào)節(jié)滑差的繞線(xiàn)式異步發(fā)電機(jī)，風(fēng)力機(jī)使用的是變槳距風(fēng)力機(jī)。和定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相比較，變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組有更大的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在輸出功率更加的平穩(wěn)，此外，還有在額定點(diǎn)上有著非常高的風(fēng)能利用系數(shù)，同時(shí)還有非常好啟動(dòng)性能以及非常好的制動(dòng)性。變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)主要使用了轉(zhuǎn)速控制器1和2,以及功率控制器。為了能夠最大限度的將由風(fēng)速引發(fā)的功率波動(dòng)降低，機(jī)組還應(yīng)用了轉(zhuǎn)子電流控制技術(shù)。這種技術(shù)可以對(duì)轉(zhuǎn)子的電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而確保轉(zhuǎn)子電流對(duì)恒定電流的給定值進(jìn)行有效的跟蹤，進(jìn)而保證輸出功率的穩(wěn)定。在發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)以前，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)控制著系統(tǒng)的節(jié)距值大小，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速有控制器1控制，變槳距系統(tǒng)會(huì)依據(jù)給定的速度參考值，對(duì)節(jié)距角進(jìn)行調(diào)整，從而讓風(fēng)輪擁有比較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。在并網(wǎng)以后，發(fā)電機(jī)組主要由控制器2和功率控制進(jìn)行管控。與此同時(shí)，要把發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)差調(diào)整到1%，節(jié)距的大小應(yīng)根據(jù)實(shí)際的風(fēng)速進(jìn)行調(diào)整。在風(fēng)速比額定值高的時(shí)候，伴隨著風(fēng)力的不斷加大，風(fēng)力機(jī)逐漸的吸收更多的風(fēng)能，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速也將變快。對(duì)于轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，主要通過(guò)改變節(jié)距來(lái)進(jìn)行。隨著槳距角的改變，發(fā)電機(jī)輸出的功率就會(huì)維持在一個(gè)穩(wěn)定的值上，不會(huì)出現(xiàn)大的波動(dòng)。某個(gè)時(shí)段的風(fēng)速不穩(wěn)定，一會(huì)上升一會(huì)下降。上升的時(shí)候，輸出功率也隨之上升，轉(zhuǎn)子電流給定值相應(yīng)的改變，從而使得轉(zhuǎn)子電流控制器工作，將轉(zhuǎn)子回路的電阻改變，提升發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)差率，那么發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)逐漸上升。此時(shí)，風(fēng)力又開(kāi)始降低，在功率控制的作用下，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速也隨著下降。這樣，在風(fēng)速上升和下降的過(guò)程中，發(fā)電機(jī)的輸出功率基本上沒(méi)有出現(xiàn)變化，這樣就維持了功率的穩(wěn)定，確保了發(fā)電機(jī)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

4對(duì)變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的分析

與恒速恒頻技術(shù)相比，使用變速恒頻技術(shù)，能夠在風(fēng)速較低的情況下，葉尖速比能夠一直處于最佳的狀態(tài)，從而獲得最大的風(fēng)能。如果風(fēng)速比較大，使用風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的變化，對(duì)部分能量進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而增加傳動(dòng)系統(tǒng)的韌性，確保輸出功率的穩(wěn)定性。變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的總體控制可以分為三個(gè)區(qū)：恒定、轉(zhuǎn)速恒定以及功率恒定。在恒定區(qū)，隨著風(fēng)速的變化，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速也出現(xiàn)了變化。受功率—轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)的影響，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到一定的值后就保持不變，然后進(jìn)入轉(zhuǎn)速恒定區(qū)。在這個(gè)區(qū)里，轉(zhuǎn)速控制對(duì)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，確保轉(zhuǎn)速不變。當(dāng)風(fēng)力進(jìn)一步增大，功率也增大，達(dá)到極限后，功率進(jìn)入恒定區(qū)。變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)主要就是變速恒頻技術(shù)。雙饋異步發(fā)電機(jī)在繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上裝有三相對(duì)稱(chēng)的繞組，同時(shí)，三相對(duì)稱(chēng)交流電又與這三線(xiàn)繞組接通，從而產(chǎn)生了一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速和交流電的頻率以及電機(jī)的極對(duì)數(shù)的關(guān)系非常密切，我們可以通過(guò)下面的公式來(lái)看：在這個(gè)公式中，n2代表的是繞組被接入頻率是f2的交流電之后所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)于轉(zhuǎn)子本身的旋轉(zhuǎn)速度，p代表的是極對(duì)數(shù)。從上面的公式中，我們可以得知，只要頻率發(fā)生改變，既可以使得轉(zhuǎn)速發(fā)生變化；如果通入轉(zhuǎn)子的交流電的相序發(fā)生變化，那么磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向就會(huì)發(fā)生變化。我們可以假設(shè)n1是電網(wǎng)頻率為50Hz的時(shí)候發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，n是發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，因此，只要是n±n2=n1，那么異步電機(jī)的定子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率就不會(huì)發(fā)生改變，始終維持在50Hz。

5結(jié)語(yǔ)

綜上所述，當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)越來(lái)越引起人們的關(guān)注了。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，控制系統(tǒng)對(duì)于維持機(jī)組的未定具有非常重要的作用。本文主要分析了三種控制系統(tǒng)：定槳距風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)、變槳距風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)以及變速恒頻控制系統(tǒng)，這三種控制系統(tǒng)隨著風(fēng)速的變化能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)輸出功率的調(diào)整，使其保持平穩(wěn)的狀態(tài)，進(jìn)而維持了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定。

作者：江康貴蒲上哲單位：汕頭市眾業(yè)達(dá)電器設(shè)備有限公司