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。
简述变速恒频风力发电系统的控制策略
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。
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
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新能源发电技术简答题(作业答案)
1、何谓能源？能源就是能产生能量的东西,或者说能从中取得能量的东西在自然界里，有一些自然资源拥有某种形式的能量，它们在一定条件下，能够转换成人们所需要的某种形式的能量,这样一些自然资源称之为能源,如煤炭、石油、天然气、太阳能,风能，水力、地热、核能等。
2、什么是一次能源？什么是二次能源？两者有哪些区别？一次能源又叫自然能源，是自然界中以天然形态存在的能源，是直接来自自然界而未经人们加工转换的能源。
它包括:原煤、原油、天然气、油页岩、核能、太阳能、水力、波浪能、潮汐能、地热、生物质能和海洋温差能等等。
二次能源是人们由一次能源转换成符合人们使用要求的能量形式。
例如：电力、蒸汽、煤气、汽油、柴油、重油、液化石油气、酒精、沼气、氢气和焦炭等等。
二次能源比一次能源的利用更为有效、更为清洁、更为方便。
人们在日常生产和生活中经常利用的能源多数是二次能源。
电能是二次能源中用途最广、使用最方便、最清洁的一种，它对国民经济的发展和人民生活水平的提高起着特殊的作用.3、何为可再生能源？何为绿色能源(狭义和广义）?可再生能源是不会随着它本身的转化或人类的利用而日益减少的能源，具有自然的恢复能力.绿色能源也称清洁能源，是从能源的生产对环境的影响角度来说的,它可分为狭义和广义两种概念狭义的绿色能源是指可再生能源，如水能、生物能、太阳能、风能、地热能和海洋能。
这些能源消耗之后可以恢复补充，很少产生污染。
有时也把绿色植物提供的燃料叫绿色能源。
广义的绿色能源则包括在能源的生产及其消费过程中，选用对生态环境低污染或无污染的能源，如天然气、清洁煤4、何为常规能源？何为新能源？常规能源：指在相当长时期和一定的科学技术水平下，已经被人类长期广泛利用的能源,不但为人们所熟悉，而且也是当前主要能源和应用范围很广的能源，称之为常规能源，如煤炭、石油、天然气、水力、电力等。
新能源：只有采用新近开发的科学技术才能开发利用的古老资源，或新近才开发利用,而且在目前所有能源中所占比例很小，但很有发展前途的能源，这些能源成为新能源，或者替代能源，如太阳能、风能、地热能、潮汐能等。
变速恒频双馈风力发电运行综合控制策略
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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
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变速恒频风力发电系统的控制策略
1. 引言
随着可再生能源的快速发展，风力发电在新能源领域扮演着重要的角色。
变速恒频风力发电系统是一种常见的风力发电技术，它采用变频器和传感器等设备来控制风机的运行。
本文将对变速恒频风力发电系统的控制策略进行全面、详细、完整和深入的探讨。
2. 变速恒频风力发电系统的基本原理
变速恒频风力发电系统由风机、变频器、传感器和控制器等部分组成。
变速恒频风力发电系统的基本原理是将风机的机械能转化为电能，并通过变频器控制输出电压的频率和电压大小。
变速恒频风力发电系统的控制策略主要包括风机的启停控制、叶片角度调节、电网同步控制和功率控制等方面。
2.1 风机的启停控制
风机的启停控制是变速恒频风力发电系统控制策略的关键。
当风力较小时，系统需要启动风机以利用可用的风力资源。
启动风机时，控制器会发送启动指令给变频器，将电机的转矩逐渐增加，使风机启动加速。
当风力达到一定的阈值后，控制器会发送恒频指令给变频器，使风机保持恒定的转速。
2.2 叶片角度调节
变速恒频风力发电系统通过调节叶片角度来控制风机的输出功率。
当风力较大时，控制器会通过传感器获取风机旋转速度和风速等参数，然后根据预设的功率曲线计算出应该调整的叶片角度。
调整叶片角度可以控制风机的风能利用率，使其在不同风速条件下都能输出最佳功率。
2.3 电网同步控制
电网同步控制是变速恒频风力发电系统将风机的电能输出与电网相连接的关键。
在将风机的电能输出给电网之前，控制器需要检测电网的频率和电压等参数，然后将风机的输出电压调整到与电网同步。
通过电网同步控制，变速恒频风力发电系统可以保持与电网的稳定连接，并将多余的电能输送给电网。
2.4 功率控制
功率控制是变速恒频风力发电系统的关键功能之一。
通过控制风机的转速和叶片角度等参数，系统可以实现对风机输出功率的精确控制。
功率控制在应对电网需求变化、风力波动等情况下起到重要作用，可保持风机输出功率在合适范围内，确保系统的安全和稳定运行。
3. 变速恒频风力发电系统的控制策略
变速恒频风力发电系统的控制策略可以分为启动控制策略、稳态控制策略和保护控制策略三个部分。
3.1 启动控制策略
启动控制策略用于实现风机的平稳启动，并将风机的转速逐渐提高至额定转速。
启动控制策略包括刹车解除、转矩增加和恒频控制等步骤。
3.1.1 刹车解除
在风机启动前，需要先解除刹车以允许风机自由转动。
刹车解除时，控制器向刹车器发送刹车解除指令，将刹车机构从风机的转子上移除，使风机可以自由旋转。
3.1.2 转矩增加
刹车解除后，风机处于自由旋转状态。
此时，控制器会根据风速等参数计算出应该施加的转矩，然后通过变频器逐渐增加电机的转矩，使风机逐渐加速。
3.1.3 恒频控制
当风机转速逐渐接近额定转速时，控制器会发送恒频控制指令给变频器，使风机进入恒定转速状态。
恒频控制保持风机的转速在额定转速范围内，以提高风能的利用率。
3.2 稳态控制策略
稳态控制策略用于实现风机在运行时的稳定性和优化性能，包括叶片角度调节、功率控制和电网同步控制等。
3.2.1 叶片角度调节
叶片角度调节是变速恒频风力发电系统的核心控制策略之一。
通过监测风速等参数，控制器可以根据预设的功率曲线计算出应该调整的叶片角度，以实现最佳的风能利用率。
3.2.2 功率控制
功率控制用于实现对风机输出功率的精确控制。
控制器根据电网需求和风机运行状态等信息，通过调整风机转速和叶片角度等参数，使风机输出功率保持在合适的范围内。
3.2.3 电网同步控制
电网同步控制用于保持风机与电网的稳定连接。
控制器通过检测电网的频率和电压等参数，调整风机的输出电压使其与电网同步，确保安全地将风机的电能输出给电网。
3.3 保护控制策略
保护控制策略用于保护变速恒频风力发电系统的安全运行，包括过载保护、短路保护和电网异常保护等。
3.3.1 过载保护
过载保护用于保护发电机和其他设备免受过大电流的损害。
当电流超过设定的阈值时，控制器会及时发送停机指令，以避免设备受损。
3.3.2 短路保护
短路保护用于保护发电机和电网免受短路电流的影响。
当系统出现短路时，控制器会发送停机指令，切断电路以保护设备的安全运行。
3.3.3 电网异常保护
电网异常保护用于保护风机的安全和稳定运行。
当电网出现故障或异常时，控制器会及时发送停机指令，以避免设备受损或造成电网不稳定。
4. 总结
本文对变速恒频风力发电系统的控制策略进行了全面、详细、完整和深入的探讨。
变速恒频风力发电系统的控制策略包括启动控制策略、稳态控制策略和保护控制策略。
启动控制策略用于实现风机的平稳启动，稳态控制策略用于保持风机的稳定运行和优化性能，保护控制策略用于保护系统的安全运行。
这些控制策略的合理应用可以提高变速恒频风力发电系统的效率和可靠性，推动风力发电技术的发展。