风力发电控制器的原理
永磁同步风力发电系统的组成、工作原理及控制机理
永磁同步风⼒发电系统的组成、⼯作原理及控制机理永磁同步风⼒发电系统的系统基本组成、⼯作原理、控制模式论述1.系统的基本组成：直驱式同步风⼒发电系统主要采⽤如下结构组成：风⼒机（这⾥概括为：叶⽚、轮毂、导航罩）、变桨机构、机舱、塔筒、偏航机构、永磁同步发电机、风速仪、风向标、变流器、风机总控系统等组成。
其中全功率变流器⼜可分为发电机侧整流器、直流环节和电⽹侧逆变器。
就空间位置⽽⾔，变流器和风机总控系统⼀般放在塔筒底部，其余主要部件均位于塔顶。
2.⼯作原理：系统中能量传递和转换路径为：风⼒机把捕获的流动空⽓的动能转换为机械能，直驱系统中的永磁同步发电机把风⼒机传递的机械能转换为频率和电压随风速变化⽽变化的不控电能，变流器把不控的电能转换为频率和电压与电⽹同步的可控电能并馈⼊电⽹，从⽽最终实现直驱系统的发电并⽹控制。
3.控制模式：风⼒发电机组的控制系统是综合性控制系统。
它不仅要监视电⽹、风况和机组运⾏参数，对机组运⾏进⾏控制。
⽽且还要根据风速与风向的变化，对机组进⾏优化控制，以提⾼机组的运⾏效率和发电量。
风⼒发电控制系统的基本⽬标分为三个层次：分别为保证风⼒发电机组安全可靠运⾏，获取最⼤能量，提供良好的电⼒质量。
控制系统主要包括各种传感器、变距系统、运⾏主控制器、功率输出单元、⽆功补偿单元、并⽹控制单元、安全保护单元、通讯接⼝电路、监控单元。
具体控制内容有：信号的数据采集、处理，变桨控制、转速控制、⾃动最⼤功率点跟踪控制、功率因数控制、偏航控制、⾃动解缆、并⽹和解列控制、停机制动控制、安全保护系统、就地监控、远程监控。
⼀、系统运⾏时控制：1、偏航系统控制：偏航系统的控制包括三个⽅⾯：⾃动对风、⾃动解缆和风轮保护。
1)⾃动对风正常运⾏时偏航控制系统⾃动对风，即当机舱偏离风向⼀定⾓度时，控制系统发出向左或向右调向的指令，机舱开始对风，当达到允许的误差范围内时，⾃动对风停⽌。
2)⾃动解缆当机舱向同⼀⽅向累计偏转2~3圈后，若此时风速⼩于风电机组启动风速且⽆功率输出，则停机，控制系统使机舱反⽅向旋转2~3圈解绕；若此时机组有功率输出，则暂不⾃动解绕；若机舱继续向同⼀⽅向偏转累计达3圈时，则控制停机，解绕；若因故障⾃动解绕未成功，在扭缆达4圈时，扭缆机械开关将动作，此时报告扭缆故障，⾃动停机，等待⼈⼯解缆操作。
风力发电系统的控制原理
风力发电系统的控制原理风力涡轮机特性：1，风能利用系数Cp风力涡轮从自然风能中吸取能量的大小程度用风能利用系数Cp表示：P---风力涡轮实际获得的轴功率r---空气密度S---风轮的扫风面积V---上游风速根据贝兹〔Betz〕理论可以推得风力涡轮机的理论最大效率为：Cpmax=0.593。
2，叶尖速比l为了表示风轮在不同风速中的状态，用叶片的叶尖圆周速度与风速之比来衡量，称为叶尖速比l。
n---风轮的转速w---风轮叫角频率R---风轮半径V---上游风速在桨叶倾角b固定为最小值条件下，输出功率P/Pn与涡轮机转速N/Nn的关系如图1所示。
从图1中看，对应于每个风速的曲线，都有一个最大输出功率点，风速越高，最大值点对应得转速越高。
如故能随风速变化改变转速，使得在所有风速下都工作于最大工作点，则发出电能最多，否则发电效能将降低。
涡轮机转速、输出功率还与桨叶倾角b有关，关系曲线见图2 。
图中横坐标为桨叶尖速度比，纵坐标为输出功率系统Cp。
在图2 中，每个倾角对应于一条Cp=f(l)曲线，倾角越大，曲线越靠左下方。
每条曲线都有一个上升段和下降段，其中下降段是稳定工作段〔若风速和倾角不变，受扰动后转速增加，l加大，Cp减小，涡轮机输出机械功率和转矩减小，转子减速，返回稳定点。
〕它是工作区段。
在工作区段中，倾角越大，l和Cp越小。
3，变速发电的控制变速发电不是根据风速信号控制功率和转速，而是根据转速信号控制，因为风速信号扰动大，而转速信号较平稳和准确〔机组惯量大〕。
三段控制要求：低风速段Ｎ＜Ｎｎ，按输出功率最大功率要求进行变速控制。
联接不同风速下涡轮机功率－转速曲线的最大值点，得到ＰＴＡＲＧＥＴ＝ｆ〔ｎ〕关系，把ＰＴＡＲＧＥＴ作为变频器的给定量，通过控制电机的输出力矩，使风力发电实际输出功率Ｐ＝ＰＴＡＲＧＥＴ。
图３是风速变化时的调速过程示意图。
设开始工作与Ａ２点，风速增大至Ｖ２后，由于惯性影响，转速还没来得与变化，工作点从Ａ２移至Ａ１，这时涡轮机产生的机械功率大于电机发出的电功率，机组加速，沿对应于Ｖ２的曲线向Ａ３移动，最后稳定于Ａ３点，风速减小至Ｖ３时的转速下降过程也类似，将沿Ｂ２－Ｂ１－Ｂ３轨迹运动。
第四、五章 风力发电机原理与控制 风力发电原理课件
3.机组控制系统
主要控制系统
1）变桨距控制系统 2）发电机控制系统 3）偏航控制系统 4）安全保护系统
风轮
风
增速器
变桨距 风速测量
发电机 转速检测
并网开关
电网 变压器
并网
熔断器
控制系统
发电功率 其它控制
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3.机组控制系统
控制系统功能要求：
1）根据风速信号自动进入启动状态或从电网自动切除； 2）根据功率及风速大小自动进行转速和功率控制； 3）根据风向信号自动对风； 4）根据电网和输出功率要求自动进行功率因数调整； 5）当发电机脱网时，能确保机组安全停机； 6）运行过程对电网、风况和机组的运行状况进行实时监测 和记录，处理； 7）对在风电场中运行的风力发电机组具有远程通信的功能； 8）具有良好的抗干扰和防雷保护措施。
(塔底急停)
(机舱急停)
Profibus ok
110S1 (振动)
110S2 (扭缆)
110K3 （叶轮超度）
110K4 (发电机超速)
110K5 （变桨安全链）
110K6 （看门狗动作）
110K7
110K8
110K9
(变桨安全链)
110KA (偏航系统安全链)
110KB (变流系统安全连)
安全链系统
直驱型变速恒频风力发电机组的结构示意图
10
2.双馈发电机
双馈异步发电机又称交流励磁发电机，具有定、转子两套绕组。定子结构与异 步电机定子结构相同，具有分布的交流绕组。转子结构带有集电环和电刷。与 绕线式异步电机和同步电机不同的是，转子三相绕组加入的是交流励磁，既可 以输入电能，也可以输出电能。转子一般由接到电网上的变流器提供交流励磁 电流，其励磁电压的幅值、频率、相位、相序均可以根据运行需要进行调节。 转子也可向电网馈送电能，即电机从两端（定子和转子）进行能量馈送，“双 馈”由此得名。
独立式小型风力发电机及其控制器的研究
二、研究现状
近年来，针对小型永磁风力发电机性能测试技术的研究已经取得了一定的进 展。然而，现有的测试方法大多基于传统风力发电机性能测试技术，未能充分考 虑永磁风力发电机的特性和需求。此外，这些方法往往操作复杂，精度不高，难 以满足实际应用的需求。因此，开发适用于小型永磁风力发电机的性能测试技术 势在必行。
六、结论
本次演示对小型永磁风力发电机性能测试技术进行了深入研究，提出了一种 基于磁势能和风能测量的测试技术方案。实验验证表明，该技术方案具有高精度、 简便快速、稳定性好等优势，具有广泛的应用前景。未来，随着新能源技术的不 断发展，小型永磁风力发电机性能测试技术将在风能领域发挥越来越重要的作用， 推动可再生能源的可持续发展。
2、反馈系统：反馈系统是控制器的重要组成部分，它通过实时监测发电机 的运行状态，为控制器提供必要的信息，以便做出相应的调整。反馈系统通常包 括风速传感器、发电机速度传感器、电力输出传感器等。
3、电力储存和管理：对于独立式小型风力发电机来说，电力储存和管理也 是控制器的重要职责之一。控制器需要确保在风速低或者无风的情况下，电力能 够得到有效的储存和管理，以确保持续供电。
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2、产业规模：我国的小风电机产业规模也在不断扩大。据统计，我国的小 风电机市场规模在过去几年中增长迅速，成为全球最大的小风电机市场之一。
3、政策支持：我国政府对小风电机的发展给予了大力支持。各级政府出台 了一系列优惠政策，如补贴、税收优惠等，以推动小风电机产业的发展。
三、发展趋势
1、技术创新：未来，我国小风电机产业将继续加大技术创新的力度，以提 高产品的性能和竞争力。例如，通过采用新材料、新工艺等，使得小风电机在重 量、体积和噪音等方面都能得到优化。
参考内容
风力发电机的构造及工作原理_风能发电的原理
风力发电机的构造及工作原理_风能发电的原理风力发电机是很多人都熟悉的发电机种类，但是大多数的人不清楚风力发电机是如何发电的。
下面一起来看看小编为大家整理的风力发电机的构造及工作原理，欢迎阅读，仅供参考。
风力发电机结构机舱：机舱包容着风力发电机的关键设备，包括齿轮箱、发电机。
维护人员可以通过风力发电机塔进入机舱。
机舱左端是风力发电机转子，即转子叶片及轴。
转子叶片：捉获风，并将风力传送到转子轴心。
现代600千瓦风力发电机上，每个转子叶片的测量长度大约为20米，而且被设计得很象飞机的机翼。
轴心：转子轴心附着在风力发电机的低速轴上。
低速轴：风力发电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。
在现代600千瓦风力发电机上，转子转速相当慢，大约为19至30转每分钟。
轴中有用于液压系统的导管，来激发空气动力闸的运行。
齿轮箱：齿轮箱左边是低速轴，它可以将高速轴的转速提高至低速轴的50倍。
高速轴及其机械闸：高速轴以1500转每分钟运转，并驱动发电机。
它装备有紧急机械闸，用于空气动力闸失效时，或风力发电机被维修时。
发电机：通常被称为感应电机或异步发电机。
在现代风力发电机上，最大电力输出通常为500至1500千瓦。
偏航装置：借助电动机转动机舱，以使转子正对着风。
偏航装置由电子控制器操作，电子控制器可以通过风向标来感觉风向。
通常，在风改变其方向时，风力发电机一次只会偏转几度。
电子控制器：包含一台不断监控风力发电机状态的计算机，并控制偏航装置。
为防止任何故障(即齿轮箱或发电机的过热)，该控制器可以自动停止风力发电机的转动，并通过电话调制解调器来呼叫风力发电机操作员。
液压系统：用于重置风力发电机的空气动力闸。
冷却元件：包含一个风扇，用于冷却发电机。
此外，它包含一个油冷却元件，用于冷却齿轮箱内的油。
一些风力发电机具有水冷发电机。
塔：风力发电机塔载有机舱及转子。
通常高的塔具有优势，因为离地面越高，风速越大。
现代600千瓦风汽轮机的塔高为40至60米。
风力发电机组PLC系统
风力发电机组控制结构图
D FM 1500kW
G 定子
机 舱 内 的 PLC 控制从站
RS422 串行 通讯
转子
机舱内
Fastbus光 纤通讯
叶片变桨控 制箱1
轮毂内的 变桨主控
制箱
RS422串 行通讯
叶片变桨控 制箱2
轮毂内
叶片变桨控 制箱3
690V, 50Hz
10kV， 50Hz
变压器及 开关设备
接入电网
低压配电柜 变频器
塔架基部的 Bachmann主 控
制器
以太网接 口 RJ45
现场监 控 PC
T C P /IP 协 议 ， 与 SCADA系 统
梯形图和助记符语言是PLC中最常用的编程语 言，学习中应注意以下概念：
(1)梯形图中的继电器并不一定是物理继电器，而 是PLC存储器的一个存储单元，当写入该单元的 逻辑状态为“1”时，表示继电器线圈通电，其动 合触点闭合，动断触头断开。
(2)梯形图中流过的电流不是物理电流，而是概念 电流，是程序执行的形象表示方式。
继电接触控制具有结构简单、易于掌握、价格便宜等优点， 在工业生产中广泛应用。但这类控制装置体积大，耗电较多，功 能少，特别是靠硬件连接构成系统，接线复杂，通用性和灵活性 较差。
可编程控制器的起源于60年代，美国通用汽车公司为了适应 汽车型号不断翻新的需要，对生产线上的控制设备提出了新的要 求，为此设想：把计算机的功能完善、通用灵活等优点和继电接 触控制简单易懂等优点结合起来，从而提供了继电器控制系统无 法比拟的灵活性。并要求把计算机的编程方法和程序输入方法加 以简化，使得不熟悉计算机的人也能方便使用。
风力发电机组的发电机控制器
风力发电机组的发电机控制器风力发电机组是一种重要的可再生能源发电技术。
在现代社会中，对环保和可持续发展的需求越来越强烈，因而风力发电技术得到了广泛应用和推广。
风力发电机组的关键部件之一是发电机控制器，发电机控制器的作用是控制发电机的运转，并将其发出的电力投入电网以供使用。
本文将探讨风力发电机组的发电机控制器的工作原理、结构和参数。
一、工作原理风力发电机组的发电机控制器是一个基于计算机控制的系统，核心是一个微控制器。
发电机控制器实现的功能包括：调节风力发电机的输出功率，执行保护措施，监测风力发电机的状态等。
发电机控制器和风力发电机的转速检测器、风速仪、机械制动器等组成了风力发电机组的控制系统。
发电机控制器与风力发电机的转速检测器进行通讯，通过读取转速信号，判断风力发电机的转速，根据预设值控制发电机的输出功率。
当风速不稳定或转速过高时，发电机控制器将发电机切出电网，避免损坏设备。
此外，发电机控制器还负责风力发电机的保护工作。
当风力发电机发生过电流、过载或短路等异常情况时，发电机控制器会立即控制发电机切出电网，以避免对电网或设备产生不利影响。
同时还会通过人机界面的形式将报警信息发送给系统操作员，以便及时处理故障。
发电机控制器通过多个输入和输出接口，实现与其他外部设备的连接。
比如与变频器、升压器等进行通讯，对电网电压、频率等进行调节。
二、结构和参数发电机控制器通常由微控制器、操作装置、通讯接口、诊断与监控模块等部分组成。
在具体设计中，这些部分的数量及其功能各不相同，主要取决于风力发电机的类型、转速范围、输出功率等因素。
发电机控制器的性能主要取决于其控制精度、响应时间、可靠性和稳定性等性能指标。
其中，响应时间是最为重要的指标之一。
风力发电机组工作在复杂的风速环境下，风速变化涉及到风力发电机的输出功率、转速和机械负荷等多个因素，因此，系统对于风速的响应时间要求极高，以确保设备的安全可靠运行。
除了基本的控制功能之外，现代发电机控制器还具备大量的诊断和监控功能。
双馈风力发电机及控制原理
双馈风力发电机及控制原理1. 引言随着环境保护和可再生能源的重要性越来越被人们所认识，风力发电作为一种清洁能源发电方式受到了广泛的关注。
双馈风力发电机作为一种较为常见的风力发电机类型，具有较高的效率和可靠性，被广泛应用于风力发电场。
本文将介绍双馈风力发电机及其控制原理，以帮助读者更好地理解和应用双馈风力发电机技术。
2. 双馈风力发电机原理双馈风力发电机是由风力发电机、功率变换装置和控制系统组成的。
其工作原理如下：1.风力发电机：风力发电机是将风能转化为机械能的装置。
其主要部件有叶片、轴承、传动装置等。
当风经过叶片时，叶片会受到空气的推力，使得转子旋转，进而驱动主轴转动。
2.功率变换装置：功率变换装置将发电机产生的机械能转化为电能，并连接到电网中。
双馈风力发电机使用的是双馈变流器，它包括一个转子侧变频器和一个电网侧变频器。
转子侧变频器将转子输出的电能转化为交流电，并传输到电网侧变频器。
电网侧变频器则将交流电转化为电网所需的电能，并与电网进行连接。
3.控制系统：控制系统是对双馈风力发电机进行监测和控制的装置。
它通过传感器将双馈风力发电机的状态信息传输给控制器，控制器根据预设的运行参数对发电机进行调控。
例如，控制器可以根据风速变化调整发电机的转速，以最大限度地提高发电机的效率。
3. 双馈风力发电机的优势相比于其他类型的风力发电机，双馈风力发电机具有以下几个优势：•高效率：双馈风力发电机在部分负载工况下能保持较高的效率，有效提高了发电机能量转换的效率。
•抗风干扰能力强：双馈风力发电机控制系统具有较强的抗风干扰能力，能够稳定运行并输出稳定的电能。
•可靠性高：双馈风力发电机采用的双馈变流器能够有效避免发电机因电网故障等原因引起的故障，提高了发电机的可靠性。
4. 双馈风力发电机控制原理双馈风力发电机控制系统主要通过控制器对发电机的调速、电压和功率进行控制。
其控制原理如下：1.风速检测和采集：通过风速传感器检测风速，并将风速数据传输给控制器。
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风力发电控制器的原理
1. 引言
风力发电是一种可再生能源，风力发电控制器是风力发电系统中的一个关键部件。
它的主要功能是保证风力发电机在恰当的风速下运行，以产生最大的输出功率，并保护风力发电机免受恶劣天气和不良运行状态的影响。
本文将介绍风力发电控制器的基本原理。
2. 风力发电控制器的主要组成部分
风力发电控制器通常由以下几个组成部分构成：
•风速传感器：用于监测风速并将信号传递给控制器；
•风向传感器：用于监测风向并将信号传递给控制器；
•控制器：用于控制风力发电机的运行状态；
•电池组：用于储存风力发电机产生的电能；
•逆变器：用于将直流电转换为交流电以供使用。
以上组成部分将在下文中详细介绍。
3. 风力发电控制器的工作原理
风力发电控制器是通过检测风速和风向来控制风力发电机的运行状态。
如果风
速过低或过高，控制器将采取措施使风力发电机停止运行或降低转速，以避免损坏装置。
控制器还会监测发电机的输出电压和输出电流，并采取相应的措施来保护发电机免受不良运行状态的影响。
以下是风力发电控制器的工作流程：
1.风速传感器检测风速，并将信号传递给控制器；
2.风向传感器检测风向，并将信号传递给控制器；
3.控制器根据风速和风向的信号控制风力发电机的转速；
4.发电机的输出电压和输出电流被监测，以确保发电机在正常工作状态
下；
5.发电机产生的电能被传送到电池组中进行储存；
6.逆变器将储存的直流电转换为交流电，以供使用。
4. 风力发电控制器的优缺点
风力发电控制器的优点包括：
•使发电机能够在不同的风速和风向下正常工作；
•保护风力发电机免受恶劣天气和不良运行状态的影响；
•可以对风力发电系统进行监测和诊断，以提高系统的可靠性和效率；
•可以实现电能的储存和使用。
然而，风力发电控制器也存在一些缺点，包括：
•控制器本身的成本较高；
•对风力发电机的控制可能会导致发电效率的降低；
•对系统的维护和维修要求较高。
5. 结论
风力发电控制器是风力发电系统不可或缺的一部分，其功能是保护风力发电机的安全和正常工作，并提高风力发电系统的可靠性和效率。
虽然风力发电控制器存在一些缺点，但随着技术的不断发展，这些问题将得到逐步解决。