简述变速恒频风力发电系统的控制策略
风力发电中的变速恒频技术综述
风力发电中的变速恒频技术综述1引言风力发电技术是一种利用风能驱动风机浆叶。
进而带动发电机组发电的能源技术。
由于风能储量丰富、用之不竭、无污染等特点，被各国广泛重视，纷纷投入大量的人力物力财力来发展风力发电技术。
第一次世界大战后，丹麦首开先河，制造了仿螺旋桨高速风力发电机组。
随后美国、法国、前西德等国先后制造出了风力发电机组并投入运行。
前西德在风机桨叶制造上首次使用了质地轻、强度高的复合材料。
到20世纪60年代，由于石油廉价和内燃机的广泛运用，风力发电成本高的问题显得突出，和以内燃机为动力的发电技术相比失去竞争力，发展几近停止。
但1973年全世界的石油危机以及燃料发电带来的环境污染问题，使得风力发电技术重新受到重视。
风力发电又进入迅速发展阶段。
先后有美国研制的1000kW大型风力发电机、前西德的3000kW大型风力发电机、英国加拿大的3800kW大型风力发电机投入运行，自动控制技术日益成熟，并形成了能并网运行的风力发电机群(见图1)。
2002年，世界各国风电装机总量达到近40000MW，并且每年增长率达20％，发展势头强劲。
我国现代风力发电技术始于20世纪70年代。
2002年底，我国风力发电装机容量达473MW，遍布新疆、内蒙古、广东、辽宁、浙江等地[1]。
图1风力发电机群最近世界风力发电技术的发展取得很大进步，主要表现为以下几点：（1）风力发电机单机容量稳步变大。
现在单机容量已达到兆瓦级；（2）变桨距调节成为气动功率调节的主流方式。
目前，绝大多数的风力发电机采用这种技术；（3）变速恒频发电系统迅速取代恒速恒频发电系统，风能利用更加有效；（4）无齿轮箱风力发电系统市场份额增长迅速。
这主要是由于没有齿轮箱系统效率显著提高[2]。
2 风力发电机的气动功率调节方式气动功率调节是风力发电的关键技术之一。
风力发电机组在超过额定风速以后，由于桨叶、塔架等的机械强度、发电机变频器等的容量限制，必须降低风机吸收功率，使其在接近额定功率下运行，同时减少桨叶承受的载荷冲击，使其不致受到损坏。
第五章 变速恒频风力发电机组的控制
三、基本控制逻辑 (1)事先根据叶片特性计算出最优的叶尖速比λopt和最优功率系
数CPmax，将它们作为固定值设置在控制器中，于是由测量到的
发电机转速即可得知获得最大功率下的理想发电机电磁转矩。 (2)时刻计算∂Pem/∂ω，以爬山法来追求最优工作点，使∂Pem/∂ω= 0，从而获得最大功率输出。
风力发电机组监测与控制
第五章 变速恒频风力发电机组的控制
第五章 变速恒频风力发电机组的控制 第一节 变速恒频风力发电机组的控制目标
第二节 变速恒频风力发电机组的控制策略
第三节 常用的控制方法和手段
第一节 变速恒频风力发电机组的控制目标 叶轮所受的空气动力学载荷主要分为两大部分：确定性载荷与
随机性载荷。随机性载荷是由风湍流引起的，而确定性载荷则
统的扭转振动存在很大的阻尼，一般不会引起什么问题。但对 于变速恒频风力发电机组，特别是处于恒转矩控制状态下，叶 轮、齿轮箱和发电机的阻尼都很小，因而叶片的平面内振动模 态和电磁转矩脉动可能激发传动系统产生剧烈的扭转振动。
七、塔架前后振动的抑制
图5-7
带通滤波器的频率特性
八、独立变桨技术
图5-8 增加传动链阻尼后的转矩控制器
(4)机组在额定风速以上运行时，为保持稳定的功率输出而进行 的变速变桨耦合控制。
第二节 变速恒频风力发电机组的控制策略 一、变速风力机的转矩-转速特性
二、功率系数CP、叶尖速比λ和桨距角β的特定关系
三、基本控制逻辑 四、滤波器 五、转矩和变桨控制 六、传动系统的扭转振动抑制 七、塔架前后振动的抑制 八、独立变桨技术
图5-12 变速与变桨分步控制带来的功率损失
四、在过渡区域进行变桨调节以增强可控性 实际的运行中，由于叶轮动态特性的影响，如果在额定点C附
新能源技术考试试题
一、填空题1.一次能源是指直接取自的各种能量和资源。
2.二次能源是指的能源产品。
3.终端能源是指供给、和直接用于消费的各种能源。
4.典型的光伏发电系统由、、、和等组成。
5.光伏发电系统按电力系统终端供电模式分为和光伏发电系统。
6.风力发电系统是将转换为，由、和3大系统组合构成。
7.并网运行风力发电系统有和两种运行方式。
8.风力机又称为风轮，主要有和风力机。
9.风力同步发电机组并网方法有和。
10.风力异步发电机组并网方法有、和。
11.风力发电的经济型指标主要有、、、、和。
12.太阳的主要组成气体为和。
13.太阳的结构从中心到边缘可分为、、、和。
14.太阳能的转换与应用包括了太能能的、、、、与。
15.光伏发电是根据原理，利用将直接转化为。
16.光伏发电系统主要由、、和3大部分组成。
17.太阳电池主要有、、、、与5种类型。
18.生物质能是通过将转化为而储存在生物质内部的能量。
19.天然气是指地层内自然存在的以为主体的可燃性气体。
20.燃气轮机装置主要由、和3部分组成。
21.自然界中的水体在流动过程中产生的能量，称为，它包括、和3种形式。
22.水能的大小取决于两个因素：和。
二、简答题1.简述能源的分类？2.什么是一次能源？3.什么是二次能源？4.简述新能源及主要特征。
5.简述分布式能源及主要特征。
6.简述风产生的原理。
7.简述风力发电机组的分类。
8.简述变速恒频风力发电系统的控制策略。
9.风力同步发电机组的并网条件有哪些？10.影响风力发电场发电量的因素主要有哪些？11.简述光伏发电系统的孤岛效应。
12.简述光伏发电系统的最大功率点跟踪控制。
13.生物质能通常包括哪六个方面？14.利用生物质能主要有哪几种方法？15.简述我国发展和利用生物质能源的意义。
16.简述我国生物质能应用技术主要哪几个方面发展？17.简述燃气轮机的工作原理。
18.小型燃气轮机发电的主要形式有哪几种？19.我国水力资源有哪些特点？20.典型的水电站主要由哪几部分组成？三、分析问答题1.分析双馈异步发电机变速恒频风力发电系统的工作原理。
基于发电机运行优化的变速恒频风电控制策略
ｅ ｆ ｃ ｉｅ， ｍｅ ｎ ｆｅ ｔｖ ａ ｗｈｉ ｉ ｓ ｎ ｉａ ｅ ｔ ｔ ｈ ＶＳＣＦ ｕ ｌ —ｅ ｗｉ ｄ ｌ ｔ ｉ ｄ ｃ ｔ ｄ ｈａ ｔ ｅ ｅ ｉ ｄｏ ｂ ｙ ｆｄ ｎ ｐｏ ｒ ｅ ｅ ａ ｉ ｎ ａ ｒ ｇ ｌｔ ｔ ｅ ｗｅ ｇ ｎ ｒ ｔｏ ｃ ｎ ｅ ｕ ａ ｅ ｈ
（ ｒｈＣｈｎ ｌｃｒｃＰ ｗｅ ｉｅ ｓｔ ，Ｂ ｉｎ ０ ２ ６ ｈ ｎ ） Ｎｏ ｔ ｉａＥ ｅ ｔｉ ｏ ｒＵｎｖ ｒ ｉ ｙ ｅｊ ｇ １ ２ ０ ，Ｃ ｉａ ｉ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｓ ａ ｏ ｉｌ ｒｅ ｔ ｄ ｖ ｃ ｏ ｏ ｔ ｏ ｄ １ ｓ ｒ ｃ ： ｓ ｄ ｏ ｈ ｔ ｔ ｒ ｆｅｄ ｏ ｉｎ ｅ ｅ ｔ ｒ ｃ ｎ ｒ １ｍｏ ｅ ，ｄ— ｏ ｒ ｉ ａ ｅ ｓ ｓ ｅ ｏ ａ ｉｂ ｅ ｓ ｅ ｄ ｑ ｃ ｏ ｄ ｎ ｔ ｙ ｔ ｍ ｆ ｖ ｒａ ｌ ｐ ｅ ｃ ｎｓａ ｔ ｒ ｑ ｅ ｃ （ Ｓ ｏ ｔ ｎ ｆｅ ｕ ｎ ｙ Ｖ ＣＦ ） ｗｉ ｄ ｏ ｅ ｅ ｅ ａ ｉｎ ｙ ｔ ｍ ， ｔ ｅ ｒｎ ｉｌ ｏ ｗｉ ｄ ｏ ｒ ｅ ｅ ａ ｉｎ ｓ ｎ ｐ ｗ ｒ ｇ ｎ ｒ ｔｏ ｓ ｓ ｅ ｈ ｐ ｉ ｃｐ ｅ ｆ ｎ ｐ ｗｅ ｇ ｎ ｒ ｔｏ ｉ ｄ ｓ ｒｂ ｄ Ｗ ｈｉ ｈ ｔａ ｅ ｙ ｏ ｈｅｏ ｔ ｕ ｅ ｅ ｅ ｃ ｃ ｉｅ ｐ ｗｅ ｒ ｃ ｈ ａ ｉ ａ ｏ ｒ ｈ ｅ ｅ ｅ ｃ ｅ ｃｉｅ ． ｌ ｔ ｅ ｓｒ ｔ ｇ ｆｔ ｕ ｐ ｔｒ ｆ ｒ ｎ ｅａ ｔｖ ｏ ｒｔ ａ ｋｓｔ ｅ ｍ ｘｍ ｌｐ ｗｅ ，ｔ ｅｒ ｆ ｒ ｎ ｅ ｅ ｒ ａ ｔｖ ｐ ｗｅ ｆ ｓ ａ ｏ ｉ ｃ ｎ ｉ ｅ ｅ ｔ ｅ ｅ ａ ａ ｅ ｔ ｉ ｖ ｌ ｅ ｂｙ ｅ ｃ ｉｅ ｏ ｒ ｏ ｔ ｔ ｒ ｓ ｏ ｓｄ ｒ ｄ Ｏ ｂ ｓ ｔ ｔ ｃ ｒａ ｎ ａｕ ｗｈ ｃ ｈ ｗｉ ｗｅ ｇ ｎ ｒ ｔｏ ｉｈ ｔ ｅ ｎｄ ｐｏ ｒ ｅ ｅ ａ ｉｎ ｅ ｆｃｅ ｃ ａ ｅ ｉ ｐ ｏ ｅ ｎ ｌｏ ｔ ｅｐ ｗ ｅ ｅ ｅ ａ ｏ ａ ｅ ｏ ｔｍ ｉｅ ． Ｔｈ ｕ ｚ ｏ ｉ ｒｎ ｉ ｌｓａ ｅｕ ｅ ｆｉｉ ｎ ｙ ｃ ｎ ｂ ｍ ｒ ｖ ｄ ａ ｄ ａｓ ｈ ｏ ｒｇ ｎ ｒ ｔ ｒｃ ｎ ｂ ｐ ｉ ｚ ｄ ｅ ｆ ｚ ｙ ｌ ｇ ｃｐ ｉ ｃｐ ｅ ｒ ｓ ｄ
变速恒频双馈风力发电运行综合控制策略
Ｔ ｅｍ ｄｓｏ ｅｉｌ ｇｉ—ｏ ｎｃｉ ，ｒｎ ｉｇｉ ｒａｙ ｓ ｔ ａ ｄ ｆ ｌ ｒ ｅ ｔｒｕ ｈｗ ｒ ｓ ｂｉ ｅ ， ｈ ｏ ｅ ｆ ｘ ｅ ｒ ｃｎ ｅｔ ｎ ｕ ｎｎ ｎ ｅｄ ｔ ｅ ｎ ａ ｔｉ ｈｏ ｇ ｅｅｅｔ ｌ ｈ ｄ ｌ ｆ ｂ ｄ ｏ ａ ｕ ｄ ａ ｓ
Ａ ｙ ｈｅｉ ｏ ｔｏ ｔ ａ ｅ ｙ ｆ ｒ ＤＦＩ ｗｉ ｄ ｐｏ ｒ ｇ ｎ ｒ ｔｏ ｓ ｎｔ ｔｃ ｃ ｎ ｒ ｌｓｒ ｔ ｇ ｏ Ｇ ｎ ｗｅ ｅ ｅ ａ ｉ ｎ
ＷＵ Ｇ ｏｘａ ｇ ， Ｈ Ａ Ｇ Ｊ ｎｍｉｇ ， Ｃ Ｅ ｕ 。ｈ ｎ Ｙ ａ Ｙ ｕ －ｅ ｕ ．ｉｎ Ｕ Ｎ ｉ 。 ｎ ａ Ｈ Ｎ Ｇ ｏｃ ｅ ｇ ， Ｕ Ｌ ｎ ， Ｕ Ｊ ｎｊ ｉ
２ Ｓｈ ｌ ｆ ｌｃ ｏｉｓ ｎ ｆｒ ｔ ｎ Ｎ ｎ ｎ ｎｖｒｔ，Ｎ ｎｏｇ２ ６ ０ Ｃ ｉ ） ．ｃ ｏ ｅｔ ｎｃ ａｄＩ ｏ ｉ ， ａｔ ｇＵ ｉｅ ｉ ｏＥ ｒ ｎ ｍａ ｏ ｏ ｓ ｙ ａｔ ２０ ７， ｈｎ ｎ ａ
Ａ ｓｒ ｃ： ｃｏｄｎ ｅｃ ａａ ｔ ｓ ｃｏ Ｃ ｅｃｔｄｖ ｒ ｂｅｓｅｄｃ ｎｔ ｔ ｒｑ ｅｃ Ｖ Ｃ ）ｗ ｎ ｂｔａｔＡ ｃ ｒｉ ｔ ｔ ｈ ｒｃ ｒ ｔ ｆ —ｘｉ ａｉ ｌ ｐ ｅ ｏ ｓ ｎ ｅ ｕ ｎ ｙ（ Ｓ Ｆ ｉｄ ｇｏ ｈ ｅ ｉ Ａ ｉ ｅ ａ ａ ｆ ｐｗ ｒ ｅ ｅａ ｏ ，ｖｃ ｒ ｏ ｔ ｌ ｅｈ ｉｕ ｐ ｌ ｄ ｉ ｄ ｕ ｌ ｆ ｄ ｃｉ ｅ ｅａ ｒ（ ＦＧ） ｙ ‘ ｏ ｅ ｎｒｔ ｎ ｅｔ ｎｒ ｃ ｎｑ ｅｉ ａ ｐｉ ｏ ｂｙ ｅ ｉ ｕ ｔ ｎｇｎ ｒｔ Ｄ Ｉ ．Ａ ｓｎ ｇ ｉ ｏｃ ｏｔ ｓ ｅ ｎ ｄｎ ｏ ｏ
变速恒频风力发电系统控制方案分析
制 方式来得到恒 定 的频率 。
风 能 与 风 速 的 三 次 方成 正 比 ， 当风 速 在 一 定 范 围 内 变 化 时 。若 允 许 风 力 机 作 变 速 运 行 ， 那 么 可 以 更 好 地 利 用 风 能 。 是 因 为风 力 机 的 风 能 利 用 系 数 Ｃ 在 某 一 确 定 的 风 轮 这 叶 尖 速 比 入下 达 到 最 大 值 ， 图 １ 示 。 速 恒 频 发 电 系 统 如 所 恒 的 风 力 机 由 于 只 能 固定 在 某 一 转 速 上 。 而 风 能 又 具 有 随 机
根 据 风 力 发 电过 程 中 发 电机 的 运 行 特 征 和 控 制 技 术 。
风 力 发 电 系 统 分 为 恒 速 恒 频 发 电 系 统 和 变 速 恒 频 发 电 系
究 较 多 的 变 速 恒 频 风 力 发 电 技 术 主 要 有 以下 几 种 ： １ 鼠茏 异 步发 电 系统 ． 系 统 如 图 ２所 示 ， 用 的 发 电机 为 笼 型 转 子 。 力 机 通 采 风
调 整 以及 环 境 保 护 将 起 到 重 要 作 用 。
变 速 恒 频 风 力 发 电是 近 年 来 发 展 起 来 的一 种 新 型 风 力 发 电 系 统 。 国 外 新 建 的 大 型 风 力 发 电 系 统 大 多 数 采 用 变 速
恒频 方式 。 目前 成 为 风 力 发 电 的 发 展 方 向 。 近年 来 世 界 上 研
维普资讯
＜ 陡 浇 饲 瓠 ）０７ ２０ 年第 ２ 期
工 程 科 技
变 速 恒 频 风 力 发 电系 统 控 制 方 案 分 析
倪 琳
合肥 ２００ ） ３ ０ ９ （ 肥工 业大 学 ， 徽 合 安
变速恒频风力发电系统运行与控制研究
变速恒频风力发电系统运行与控制研究一、本文概述随着全球对可再生能源需求的不断增长，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，在全球范围内得到了广泛的关注和应用。
变速恒频风力发电系统作为风力发电的一种重要形式，其运行与控制策略的研究对于提高风力发电的效率和稳定性具有重要意义。
本文旨在深入研究变速恒频风力发电系统的运行与控制技术，探讨其在实际应用中的性能表现和优化策略。
文章首先介绍了变速恒频风力发电系统的基本原理和组成结构，包括风力发电机组、变速恒频控制器、并网逆变器等关键部分。
然后，文章重点分析了变速恒频风力发电系统的运行特性，包括风速变化对系统运行的影响、最大功率跟踪策略的实现等。
在控制策略方面，文章详细探讨了变速恒频风力发电系统的控制技术，包括变速恒频控制、最大功率跟踪控制、并网控制等。
文章还分析了现有控制策略的优缺点，并在此基础上提出了一种优化的控制策略，以提高系统的运行效率和稳定性。
文章通过仿真实验和现场测试验证了所提控制策略的有效性和可行性，为变速恒频风力发电系统的实际应用提供了理论支持和技术指导。
本文的研究对于推动风力发电技术的发展，提高风力发电系统的运行效率和稳定性具有重要意义。
二、变速恒频风力发电系统基本原理变速恒频风力发电系统（Variable Speed Constant Frequency Wind Power Generation System, VSCF-WPGS）是一种新型的风力发电技术，其核心在于通过变速运行的风力发电机组，实现电网频率的恒定输出。
这一系统相较于传统的恒速恒频风力发电系统，具有更高的风能利用率和更好的电网适应性。
VSCF-WPGS的基本原理主要基于风力机、发电机以及控制系统的相互作用。
风力机通过风轮捕获风能，并将其转换为机械能。
由于风速的自然变化，风轮的转速也会相应变化，这就是所谓的“变速”特性。
接着，这种变化的机械能传递给发电机，通过电磁转换过程，将机械能进一步转换为电能。
变速恒频风力发电系统最大风能追踪控制
变速恒频风力发电系统最大风能追踪控制摘要：风力发电系统的形成是我国近年来注重电力体制改革背景下，强调可持续发展战略下所兴起的清洁能源发电模式。
风能是一种随机性强、爆发性高、不稳定的能源，因此在并网过程中风力发电输出功率易存在波动的现象，造成电网功率与负荷不匹配，引发停电事故。
此外，由于新型电力系统中具有大量的电力电子器件，因此对于电网的频率振荡较为敏感，这就对风力发电机的输出频率提出了更高的要求。
本文主要对变速恒频风力发电系统最大风能追踪控制进行论述，详情如下。
关键词：变速恒频；风力发电；风能追踪引言随着传统化石能源如石油、天然气等的逐步枯竭，风能、太阳能、核能等清洁能源已逐步发展为当今世界不可或缺的新能源，风能更是成为位居前列的开发能源。
目前，我国已在甘肃、新疆、内蒙古以及舟山群岛等区域成功建设大型风电场，助力我国西电东送国家战略和长三角地区经济增长。
但大量的风力发电也给大电网的安全运行带来了挑战。
风力发电具有间歇性、不确定性等特征，当风电并网后若无有效的控制措施干预，将干扰火电、水电等构成的传统大电网的稳定性。
1风力发电系统原理风力发电系统由风力机、发电机、传动链、控制装置等构成，其作用是将清洁的风能转换为电能，再通过风电并网将电能传输至千家万户。
风力发电的控制装置用于应对风能的极度不确定性，是将不可控能量向可控能量传递的关键设备。
风力机是我们对风力发电系统认知的宏观产物，通常由三片桨叶组成的风轮、塔架等构成。
根据安装地点的不同，分为水平面安装的风力机和垂直面安装的风力机两种；按照控制策略不同，还可以将风力机分为定距失速、变距失速和主动失速三种类型。
发电机是连接风力机产生的机械能和电能的桥梁，风电并网有极其严苛的条件，不仅要保证并网点电压幅值相同，还需要做到并网频率相同。
风力发电机有恒速运行和变速运行两种结构，而变速运行需要与变流器组合使用才能实现。
变流器物理结构由二极管、IGBT等功率电子器件组成，通过采用先进的高性能控制算法，可以实现任何频率和幅值的风力发电与大电网相连。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
简述变速恒频风力发电系统的控制策略
一、引言
随着近年来可再生能源的发展，风力发电作为其中的一种重要形式，
其技术也在不断地发展。
变速恒频风力发电系统作为目前应用最广泛
的一种风力发电系统，其控制策略对于提高系统效率、保证系统安全
运行至关重要。
二、变速恒频风力发电系统概述
1. 变速恒频风力发电系统组成
变速恒频风力发电系统主要由风机组、传动装置、变速器、功率转换
装置、控制器等部分组成。
2. 变速恒频风力发电系统原理
变速恒频风力发电系统通过控制叶片角度和转子转速来调节输出功率。
当风速较低时，通过调节叶片角度使得转子旋转较慢，从而保证输出
功率稳定；当风速较高时，则通过调节变速器使得转子旋转更快，从
而提高输出功率。
三、变速恒频风力发电系统控制策略
1. 整体控制策略
整体控制策略是指对整个变速恒频风力发电系统进行控制。
其中包括
对于叶片角度、变速器及功率转换装置的控制。
整体控制策略可通过
PID控制器进行实现。
2. 叶片角度控制策略
叶片角度控制策略是指通过调节叶片角度来调节输出功率。
在低风速下，系统需要保持输出功率稳定，此时需要通过调节叶片角度来实现；在高风速下，系统需要提高输出功率，此时也需要通过调节叶片角度
来实现。
3. 变速器控制策略
变速器控制策略是指通过调节变速器来调节转子转速，从而提高输出
功率。
在高风速下，系统需要提高输出功率，此时可以通过增加变速
器齿轮比例来实现。
4. 功率转换装置控制策略
功率转换装置控制策略是指通过调节功率转换装置的电压和频率来实
现对于电网的连接。
当系统输出过多电能时，可以通过降低电网连接
频率或者增加电网连接阻抗来减少电能输出。
四、总结
变速恒频风力发电系统作为目前应用最广泛的一种风力发电系统，在
其控制策略方面有着多种不同的方法。
整体控制策略、叶片角度控制
策略、变速器控制策略和功率转换装置控制策略都是常用的控制方法。
在实际应用中，需要根据不同的情况进行选择，以保证系统稳定运行
和高效输出。