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大型風(fēng)電場及風(fēng)電機(jī)組的控制系統(tǒng)

2009-07-08 來源:互聯(lián)網(wǎng) 瀏覽數(shù):3381

     (1) 正常停機(jī)
    當(dāng)控制器發(fā)出正常停機(jī)指令后,風(fēng)電機(jī)組將按下列程序停機(jī):
    ① 切除補償電容器;
    ② 釋放葉尖阻尼板;
    ③ 發(fā)電機(jī)脫網(wǎng);
    ④ 測量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降到設(shè)定值后,投入機(jī)械剎車;
    ⑤ 若出現(xiàn)剎車故障則收槳,機(jī)艙偏航900背風(fēng)。
    (2) 緊急故障停機(jī)
    當(dāng)出現(xiàn)緊急停機(jī)故障時,執(zhí)行如下停機(jī)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(fù)或發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速小于同步速時,發(fā)電機(jī)解列(脫網(wǎng)),若制動時間超過20S,轉(zhuǎn)速仍未降到某設(shè)定值,則收槳, 機(jī)艙偏航900背風(fēng)。
    停機(jī)如果是由于外部原因,例如風(fēng)速過小或過大,或因電網(wǎng)故障,風(fēng)電機(jī)組停機(jī)后將自動處于待機(jī)狀態(tài);如果是由于機(jī)組內(nèi)部故障,控制器需要得到已修復(fù)指令,才能進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。     
    4 變速恒頻發(fā)電機(jī)組的控制 
    4.1 同步發(fā)電機(jī)交一直一交系統(tǒng)的控制
    這種類型的風(fēng)電機(jī)組采用同步發(fā)電機(jī),發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能的頻率、電壓、電功率都是隨著風(fēng)速的變化而變化的,這樣有利于最大限度地利用風(fēng)能資源,而恒頻恒壓并網(wǎng)的任務(wù)則由交一直一交系統(tǒng)完成。
    (1) 風(fēng)輪機(jī)的控制
    風(fēng)輪機(jī)的起動、控制、保護(hù)功能基本上與恒速恒頻機(jī)組相似,所不同的是這類機(jī)組一般采用定槳距風(fēng)輪,因此省去了變槳距控制機(jī)構(gòu)。
    (2) 發(fā)電機(jī)的控制
    發(fā)電機(jī)的輸出功率由勵磁來控制。當(dāng)輸出功率小于額定功率時,以固定勵磁運行;當(dāng)輸出功率超過額定功率時,則通過調(diào)整勵磁來調(diào)整發(fā)電機(jī)的輸出功率在允許的安全范圍內(nèi)運行。勵磁的調(diào)整是由控制器調(diào)整勵磁系統(tǒng)晶閘管的導(dǎo)通角來實現(xiàn)的。
    (3) 交-直-交變頻系統(tǒng)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(yīng)各種用電器的需要,如果用于變頻調(diào)速系統(tǒng),則電壓和頻率根據(jù)負(fù)載的要求不斷地改變。相反,這里的變頻器則是將風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)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(wěn)定(220/380V,50Hz)的電能,以便與電網(wǎng)的電壓及頻率相匹配,而使風(fēng)電機(jī)組能并網(wǎng)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(jī)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(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的三相交流電,經(jīng)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(qū)動電路的控制下,逆變成三相交流電并入電網(wǎng)。逆變器的控制一般采用SPWM-VVVF方式,即正弦波脈寬調(diào)制式變壓變頻方式。采用交-直-交系統(tǒng)的變頻裝置的容量較大,一般要選發(fā)電機(jī)額定功率的120%以上。
    4.2 雙饋發(fā)電機(jī)的控制
    目前的風(fēng)電機(jī)組多采用恒速恒頻系統(tǒng),發(fā)電機(jī)多采用同步電機(jī)或異步感應(yīng)電機(jī)。在風(fēng)電機(jī)組向恒頻電網(wǎng)送電時,不需要調(diào)速,因為電網(wǎng)頻率將強(qiáng)迫控制風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速。在這種情況下,風(fēng)力機(jī)在不同風(fēng)速下維持或近似維持同一轉(zhuǎn)速。效率下降,被迫降低出力,甚至停機(jī),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(fā)電機(jī)都可以在不同的風(fēng)速下運行,其轉(zhuǎn)速可隨風(fēng)速變化做相應(yīng)的調(diào)整,使風(fēng)力機(jī)的運行始終處于最佳狀態(tài),機(jī)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(diào)節(jié)電網(wǎng)的功率因數(shù),又可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 

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