风力发电机组并网技术
风力发电机组并网控制研究
风力发电机组并网控制研究随着能源危机的不断加剧，新能源的研究和应用也越来越受到人们的重视。
而风力发电作为新兴的清洁能源之一，在全球范围内得到广泛的应用和发展。
并网控制是风力发电机组运行的重要环节，也是保障电网稳定安全运行的关键技术之一。
本文将从风力发电机组的基本原理、并网控制的必要性以及现有的研究成果等方面展开讨论。
一、风力发电机组的基本原理风力发电机组是将风能转化为电能的设备。
其基本原理是通过风轮带动发电机，将机械能转化为电能。
风轮是风力发电机的核心部件，通常由叶片、轴承、转子和塔筒等组成。
叶片是最关键的部件之一，其设计和制造对风力发电机组的性能有着决定性影响。
同时，还需要在风力发电机组上安装控制系统，以确保机组安全、高效地运行。
二、并网控制的必要性在风力发电机组发电的过程中，电能需要被传输到电网上。
这就需要将风力发电机组与电网进行连接，并实现对电能的输出控制。
并网控制的主要目的是保证风力发电机组稳定运行，并且将其产生的电能稳定地注入到电网中，确保电网的稳定运行。
此外，为了保证电网的电压、频率等相关参数不受影响，还需要对风力发电机组进行电能调节和功率控制。
三、现有研究成果对于风力发电机组并网控制技术的研究，已经取得了不少成果。
目前，主要有以下几个方面的研究：1. 并网控制策略为了保证风力发电机组和电网的稳定运行，需要制定一套科学的并网控制策略。
当前，主要采用的策略包括主动、被动和协同控制等多种方式。
具体的控制策略应该根据风力发电机组的结构特点、电力系统的要求和自身应用场景等因素进行选定。
2. 风力发电机组建模与仿真为了研究并网控制的效果，需要对风力发电机组进行建模和仿真运行。
通过建立风力发电机组的数学模型、模拟其在不同负荷条件下的运行状况，可以帮助我们更好的掌握其运行规律并预测其性能表现。
3. 电网对风力发电机组的响应在风力发电机组发电过程中，由于电网的运行状况会直接影响到其输出的电能，因此需要对电网对风力发电机组的响应进行研究。
风力发电并网技术及电能质量控制措施
风力发电并网技术及电能质量控制措施摘要：现阶段，我国各项经济呈现出迅猛发展的形式，人们对日常生活的要求越来越高。
电能已经成为人们必不可少的能源，我国对新能源的关注度越来越高，尤其是“可持续发展战略”提出以来，人们对如何提高风能、水能等新能源的利用率展开了研究。
关键词：风力发电;并网技术;电能质量;控制措施1风力发电并网技术我们所述的风力发电并网技术指的是发电机输出的电压在幅值，频率乃至向位上和电网系统的电压是一致的。
风力发电并网是完成风力发电到电能供应的必要过程，是实现电能输出的必要环节。
并网技术的关键是确保风力发电机组输出，电力能源的电压和被接入电网的电压在扶智相位频率等方面保持一致，能够保证风力发电并网实施后，整体电能供应的稳定性而目前的风力发电并网技术主要有两种，一种是同步风力发电并网技术，另一种是异步风力发电并网技术。
同步风力发电并网技术主要是将风力发电机和同步发电机相结合，在进行同步发电机的运行中能够有效的输出有功功率，并且能保证为发电提供必要的无功功率，促进周波稳定性提升，可以有效的提高电能稳定性。
同步风电发力机具有工作效率高，体积小，结构紧凑，成本的可靠性高，维护量小等优点。
该发电机的转速平稳负载特性强，周波稳定，发电机组发电电能质量高，这导致同步风力发电机在风力发电中的应用十分广泛。
同步风力发电并网技术在整个风力发电技术的应用中占很大的比重。
在同步风力发电并网技术的应用中，风速波动明显会造成转子转距出现较大的波动，容易影响发电机组并网调速的准确性。
为了解决这个问题，可以采用在电网和发电机组之间安装变频器的方法避免电力系统无功震荡和步失，有效的提高并网质量。
异步风力发电并网技术跟同步风力发电并网技术相比，其主要是借助转差率实现对发电机的运行复合的调整目标，在具体的调速精度方面要求并不高。
这种技术能够减少相关同步，设备安装的繁琐，也可以省去整部操作环节，实现转速的适当调整。
但是这种技术也有缺点，他在具体的并网操作中可能会产生冲击电流，如果产生的冲击电流过大，就会导致电网电压水平降低，不利于电网的安全运行。
风力发电机组并网控制与功率协调技术
风力发电机组并网控制与功率协调技术随着资源的匮乏和环境保护的呼声日益高涨，可再生能源成为热门话题。
风力发电作为其中的重要一环，其并网控制与功率协调技术的研究和应用显得尤为重要。
下文将从风力发电机组的并网控制和功率协调两个角度进行论述，展示风力发电的发展现状和未来趋势。
1. 风力发电机组的并网控制技术风力发电机组的并网控制是指将风力发电机组的电能输出与电网进行连接，实现发电功率的传输和利用。
1.1 并网方式及控制策略目前，常见的风力发电并网方式有直驱式和机械变速器式。
直驱式风力发电机组将风轮与发电机直接连接，无需机械传动装置，具有结构简单和可靠性高的优点。
而机械变速器式则通过机械变速装置将风轮的转速与发电机的额定转速匹配，提高发电效率。
在风力发电机组的并网控制中，需考虑风速、电网频率和功率等因素。
根据这些因素的变化，可以采用最大功率点跟踪(PPT)和恒速控制等策略，实现发电机组的最佳工作状态和最大发电功率输出。
1.2 并网保护与电网稳定性风力发电机组并网时，需考虑对电网的保护和稳定性。
并网保护主要包括过流保护、过频保护和过压保护等，通过在风力发电机组并网过程中监测和控制这些保护参数，确保电网运行的安全可靠。
另外，风力发电机组并网还需关注电网稳定性。
由于风力发电机组输出功率的波动性，可能会对电网频率和电压产生影响。
因此，需要通过有功和无功功率的控制，实现风力发电机组与电网的无缝衔接，提高电网的稳定性。
2. 风力发电机组的功率协调技术风力发电机组的功率协调是指通过合理的控制手段，使不同风力发电机组之间的功率输出协调一致，提高整个风电场的发电效率。
2.1 多机组的功率协调在大型风电场中，通常会有多台风力发电机组并列运行。
为了协调多机组之间的功率输出，减小风力发电机组之间的相互影响，可以采用功率控制策略。
这些策略主要包括基于功率参考值的PID控制、模型预测控制(MPC)和群控制等。
2.2 风电场的功率调度风电场的功率调度是指根据电网需求和风力资源情况，合理分配和利用风力发电机组的功率输出。
探究风力发电并网技术的应用及电能质量控制策略
探究风力发电并网技术的应用及电能质量控制策略摘要：在电力事业快速发展中，重视风力发电并网技术的应用，可实现对风力资源的有效开发与运用，践行环境保护理念的同时提升电能质量。
另外，明确不同风力发电并网技术的优劣势，并通过电压波动以及闪变抑制、增强电能消纳水平、实现电网智能化发展、机组设计改进等策略实现电能质量的控制，推进风力电网并网发展。
关键词：风力发电并网技术；应用；电能质量；控制策略引言当前，我国的风力发电技术已经有较为成熟的应用，并且已经为社会用电发挥了重要作用。
但是，风电并网会在一定程度上对电网产生影响，而且随着风电容量的不断增加，这种影响也越来越明显和严重，所以，要采取有效的方法控制这种不利影响，从而为社会提供更高质量的电能。
1风力发电技术的特点及发展状态风电主要就是将风的动能转变为电力，风能作为一种可再生的清洁能源，受到了全世界的关注。
风能本身就富有丰富的能量，比地球上可开发的水能总量高出十倍左右。
我国的风能资源十分丰富，可开发并利用的风能高达10亿千瓦。
风本身就是一种无公害的能源，且在使用过程中是取之不尽用之不竭的一种能源。
在全球范围内还存在缺水、缺燃料以及交通不便的城市，选择风力发电能规避出现的诸多能源消耗问题。
海上风电也是可再生能源发展的关键领域，同时也是推动风电技术进步及产业升级与发展的必备力量，在当前能源结构调整等诸多前提下，采用风电能够更好地促进调整的体系推进。
当前风力发电技术发展状态可以以下四点进行分析。
单机容量稳步提升。
从20世纪80年代开始，我国单机功率55kW为主要发电功率，从90年代初期开始提升为100~300kW为主要发电功率，从90年代中期开始提升为450~600kW为主要发电功率。
在持续不断地单机容量发展中能够看出，我国风力发电技术也在不断扩大；变桨调节方式替代传统失速功率调节模式。
失速功率调节模式主要存在的问题是由于风力发电组性能受到叶片失速性的影响，整体额定风速持续变高，在风速超过额定数值后发电的功率就会不断下降。
风电发电机并网的方式讲解
控制系统
电网
空载并网的优点
通过对发电机转子交流励磁电流的调节 与控制，就可在变速运行中的任何转速 下满足并网条件，实现成功并网，这是 这类新型发电方式的优势所在。
很好的实现了定子电压的控制，实现简 单，定子的冲击电流很小，转子电流能 稳定的过渡，
b.带独立负载的并网方式
并网前发电机带负载运行，根据电网信息和定子电 压、电流对风力发电机进行控制。
此时自动并网开关尚未动作，发电机通 过双向的晶闸管平稳的接入电网。发电 机平稳运行后，双向晶闸管出发脉冲自 动关闭。发电机输出电流不再经过双向 晶闸管而是通过已闭合的自动开关触点 流向电网。
两种软并网的差异
第一种方式所选用的是高反压双向晶闸管的电 流允许值比第二种方式的要大得多。这是因 为第一种方式要考虑到能达到发电机的额定 电流值，第二种方式只要通过略高于发电机 空载时的电流就可以满足要求。但需要采用 自动并网开关，控制回路也略显复杂。
对电网时刻控制要求精确，若控制不当，则有 可能产生较大的冲击电流，以致并网失败。
6
恒速恒频异步风力发电机及其并网方式及 特点
主要内容：
异步风力发电机的并网方式
a.恒速笼型异步风力发电机系 统
8
异步发电机的并网结构
异步风力发电机的并网方式
直接并网方式 准同步并网方式 捕捉式准同步快速并网 降压并网方式 软并网方式
降压并网图示
异步电 机
电抗器
电网
无 功 补 偿
软并网（SOFT CUT-IN）技术
采用双向晶闸管的软切入法，使异步发电机并网， 其连接方式有两种
1，异步风力发电机通过(或双向)晶闸管软切入装置 与电网直接相连，异步风力发电机在接近同步速时， 晶闸管的控制角在1800一0o之间逐渐同步打开，晶 闸管的导通角也在0o一1800之间逐渐同步打开，当 异步风力发电机滑差为零时，晶闸管全部导通，这 时短接已全部导通的晶闸管，异步风力发电机输出 电流直接流向电网，风电机组进入稳态运行阶段。
风力发电机组的并网
风力发电机组的并网当平均风速高于3m/s时，风轮开头渐渐起动；风速连续上升，当v4m/s时，机组可自起动直到某一设定转速，此时发电机将按掌握程序被自动地联入电网。
一般总是小发电机先并网；当风速连续上升到7～8m/s，发电机将被切换到大发电机运行。
假如平均风速处于8～20m/s，则直接从大发电机并网。
发电机的并网过程，是通过三相主电路上的三组晶闸管完成的。
当发电机过渡到稳定的发电状态后，与晶闸管电路平行的旁路接触器合上，机组完成并网过程，进入稳定运行状态。
为了避开产生火花，旁路接触器的开与关，都是在晶闸管关断前进行的。
(一)大小发电机的软并网程序1)发电机转速已达到预置的切人点，该点的设定应低于发电机同步转速。
2)连接在发电机与电网之间的开关元件晶闸管被触发导通(这时旁路接触器处于断开状态)，导通角随发电机转速与同步转速的接近而增大，随着导通角的增大，发电机转速的加速度减小。
3)当发电机达到同步转速时，晶闸管导通角完全打开，转速超过同步转速进入发电状态。
4)进入发电状态后，晶闸管导通角连续完全导通，但这时绝大部分的电流是通过旁路接触器输送给电网的，由于它比晶闸管电路的电阻小得多。
并网过程中，电流一般被限制在大发电机额定电流以下，如超出额定电流时间持续 3.0s，可以断定晶闸管故障，需要平安停机。
由于并网过程是在转速达到同步转速四周进行的，这时转差不大，冲击电流较小，主要是励磁涌流的存在，持续30～40ms。
因此无需依据电流反馈调整导通角。
晶闸管根据0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°、180°导通角依次变化，可保证起动电流在额定电流以下。
晶闸管导通角由0°大到180°完全导通，时间一般不超过6s，否则被认为故障。
晶闸管完全导通1s后，旁路接触器吸合，发出吸合命令1s内应收到旁路反馈信号，否则旁路投入失败，正常停机。
永磁直驱风力发电机组并网发电原理
永磁直驱风力发电机组并网发电原理
永磁直驱风力发电机组并网发电是一种新型的发电技术，它利用风力将机组的转矩转化为电能，并将该电能输出到电网中。
永磁直驱风力发电机组是一种特殊的发电机组，它采用永磁材料制造的发电机，可以将风力转换为电能，而无需使用变速箱和传动轴。
永磁直驱风力发电机组可以输出一定的功率，其输出电能可以用于发电。
并网发电是指将发电机组输出的电能输入到电网中，实现了发电和用电之间的互联互通。
发电机组可以将连续的电能输出到电网中，供用户使用，从而实现发电。
永磁直驱风力发电机组并网发电的优点是结构简单，可靠性高，运行维护成本低，可以有效地利用风能，实现节能环保，并可以获得较大的发电量，可以节约大量的能源费用，给社会带来更多的经济效益。
永磁直驱风力发电机组并网发电不仅可以节省能源，而且可以缓解电网负荷，提高电网的可靠性和安全性，进一步推动可再生能源的发展。
总之，永磁直驱风力发电机组并网发电是一项重要的发电技术，它具有结构简单、可靠性高、运行维护成本低等优点，
可以节省能源，缓解电网负荷，提高电网可靠性和安全性，进一步推动可再生能源的发展，给社会带来更多的经济效益。
浅谈风力发电并网技术及电能控制
电力科技 浅谈风力发电并网技术及电能控制蔡锐锋（广东能源集团湛江风力发电有限公司，广东 湛江 524043）摘要：随着社会经济的发展，对于能源资源的需求量获得快速增长。
电力资源是社会发展的物质基础，发电路径成为现代电力企业研究的重点内容。
风力资源作为洁净且可再生资源，发电时具有很强的灵活性，所以在进行监管的时候面临着很大的难度。
本文主要探究在当前能源资源供给量下降的背景下，如何提升风力发电并网技术的应用以及控制电能质量。
通过分析风力发电并网技术的基本含义，明确技术发展要点，归纳风力发电并网技术的发展趋势，概述控制发电质量的措施，实现风力发电并网技术的发展与电能控制水平提升。
关键词：风力发电；并网技术；电能控制；措施风能作为一种可再生能源资源，是十分清洁的，当前我国风力发电技术是所有新能源开发技术中最为成熟的一种，并且已经初具规模，成为现代电力资源开发与存储的重要保障。
电力电子技术的快速发展以及成本降低，使得改善风力发电性能时可以组合运用电网接入和电能控制。
风力发电并网技术是未来发展的主流趋势，强化对风力发电并网技术的研究能够为后期的风力发电发展奠定坚实的技术基础。
1 风力发电并网技术分析1.1 同步风力发电机组并网技术从同步风力发电机组并网技术的本质分析，是有机组合同步发电机与风力发电机而成的。
当同步发电机在运行的时候，不仅可以高效率的将有功功率输出，还可以为发电机组提供充足的无功功率，实现周波稳定性增强，从而为显著优化与提升电能质量奠定基础。
通过上述分析可以了解，我国在风力发电以及电力系统建设中，选择与应用同步发电机是常态。
但是如何将同步发电机与风力发电机相结合，是当前学术界和电力企业以及科研人员研究的重点。
在大多数情况下，风速所形成的波动是尤为显著的，风速波动能够导致转子转矩产生波动且幅度大，难以满足发电机组并网调速对于精准度所提出的要求。
若是没有充分考虑融合同步发电机与风力发电机之后的问题，当发生荷载增大问题的时候，将会造成电力系统出现无功振荡和失步现象。
- 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)。
风力发电机组并网技术
风力发电机组并网技术20世纪90年代，L.某
u,Bhowink,Machromoum,R.Pena等学者对双馈电机在变速恒频风力发电系
统中的应用进行了理论、仿真分析和试验研究，为双馈电机在风力发电系
统中的应用打下了理论基础。
同时，电力电子技术和计算机技术的高速发展，使得采用电力电子元件(IGBT等)和脉宽调制(PWM)控制的变流技术在
双馈电机控制系统中得到了应用，这大大促进了双馈电机控制技术在风电
系统中的应用。
八十年代以后，功率半导体器件发展的主要方向是高频化、大功率、低损耗和良好的可控性，并在交流调速领域内得到广泛应用，使
其控制性能可以和直流电机媲美。
九十年代微机控制技术的发展，加速了
双馈电机在工业领域的应用步伐。
近十年来是双馈电机最重要的发展阶段，变速恒频双馈风力发电机组已由基本控制技术向优化控制策略方向发展。
其励磁控制系统所用变流装置主要有交交变流器和交直交变流器两种结构
形式:(1)交交变流器的特点是容量大，但是输出电压谐波多，输入侧功率
因数低，使用功率元件数量较多。
(2)采用全控电力电子器件的交直交变
流器可以有效克服交交变流器的缺点，而且易于控制策略的实现和功率双
向流动，非常适用于变速恒频双馈风力发电系统的励磁控制。
为了改善发电系统的性能，国内外学者对变速恒频双馈发电机组的励
磁控制策略进行了较深入的研究，主要为基于各种定向方式的矢量控制策
略和直接转矩控制策略。
我国科研机构从上世纪九十年代开
始了对变速恒频双馈风力发电系统控制技术的研究，但大多数研究还
仅限于实验室，只有部分研究成果在中，在小型风力发电机的励磁控制系
统中得到应用。
因此，加快双馈机组的励磁控制技术的研究进度对提高我
国风电机组自主化进程具有重要意义。
除了上面提到的双馈风力发电系统励磁控制技术研究以外，变速恒频双馈风力发电系统还有许多研究热点包括:
(I)风力发电系统的软并网软解列研究软并网和软解列是目前风力发电系统的一个重要部分。
一般的，当电网容量比发电机的容量大得多的时候，可以不考虑发电机并网的冲击电流，鉴于目前并网运行的发电机组已经发展到兆瓦级水平，所以必须要限制发电机在并网和解列时候的冲击电流，做到对电网无冲击或者冲击最小。
(2)无速度传感器技术在双馈异步风力发电系统应用的研究近年，双馈电机的无位置以及无速度传感器控制成了风力发电领域的一个重要研究方向，在双馈异步风力发电系统中需要知道电机转速以及位置信息，但是速度以及位置传感器的采用提高了成本并且带来了一些不便。
理论上可以通过电机的电压和电流实时计算出电机的转速，从而实现无速度传感器控制。
如果采用无传感器控就可以使发电机和逆变器之间连线消除，降低了系统成本，增强了控制系统的抗干扰性和可靠性。
(3)电网故障状态下风力发电系统不间断运行等方面并网型双馈风力发电机系统的定子绕组连接电网上，在运行过程中，各种原因引起的电网电压波动、跌落甚至短路故障会影响发电机的不间断
运行。
电网发生突然跌落时，发电机将产生较高的瞬时电磁转矩和电磁功率，可能造成发电机系统的机械损坏或热损坏，所以三相电网电压突然跌落时的系统持续运行控制策略的研究是目前研究焦点问题之一。
此外，双馈风力发电系统的频率稳定以及无功极限方面也是目前研究的热点。
在大型风力发电系统运行过程中，经常需要把风力发电机组接入电力系统并列运行。
发电机并网是风力发电系统正常运行的“起点”，也是整个风力发电系统能够良好运行的前提。
其主要要求是限制发电机在并网时的瞬变电流，避免对电网造成过大的冲击，并网过程是否平稳直接关系到含风电电网的稳定性和发电机的安全性。
当电网的容量比发电机的容量大的多(大于25倍)的时候，发电机并网时的冲击电流可以不考虑。
但风力发电机组的单机容量越来越大，目前己经发展到兆瓦级水平，机组并网对电网的冲击已经不能忽视。
比较严重的后果不但会引起电网电压的大幅下降，而且还会对发电机组各部件造成损害;而且，长时间的并网冲击，甚至还会造成电力系统的解列以及威胁其它发电机组的正常运行。
因此必须通过合适的发电机并网方式来抑制并网冲击电流。
目前，实现发电机并网的方式主要有两种，一种被称为准同期方式，另一种被称为自同期方式。
准同期方式是将已经励磁的发电机在达到同期条件后并入电网;自同期方式则是将没有被励磁的发电机在达到额定转速时并入电网，随即给发电机加上励磁，接着转子被拉入
同步。
自同期方式由于当发电机合闸时，冲击电流较大，母线电压跌落较多而很少采用。
因此，现在发电机的主要并网方式为准同期方式，它能控制发电机快速满足准同期条件，从而实现准确、安全并网。
异步风力发电机组并网
异步发电机投入运行时，由于靠转差率来调整负荷，其输出的功率与转速近乎成线性关系，因此对机组的调速要求不像同步发电机那么严格精确，不需要同步设备和整步操作，只要转速接近同步转速时就可并网。
但异步发电机的并网也存在一些问题。
例如直接并网时会产生过大的冲击电流(约为异步发电机额定电流的4～7倍)，并使电网电压瞬时下降。
随着
风力发电机组电机容量的不断增大，这种冲击电流对发电机自身部件的安全以及对电网的影响也愈加严重。
过大的冲击电流，有可能使发电机与电网连接的主回路中自动开关断开;而电网电压的较大幅度下降；则可能会使低压保护动作，从而导致异步发电机根本不能并网。
另外，异步发电机还存在着本身不能输出无功功率、需要无功补偿、过高的系统电压会造成发电机磁路饱和等问题。
目前，国内外采用异步发电机的风力发电机组并网方式主要有以下几种。
(1)直接并网方式这种并网方法要求并网时发电机的相序与电网的相序相同，当风力机驱动的异步发电机转速接近同步转速(90%一100%)时即可完成自动并网，见图(2-6)所示，自动并网的信号由测速装置给出，然后通过自动空气开关合闸完成并网过程。
这种并网方式比同步发电机的准同步并网简单，但并网瞬间存在三相短路现象，并网冲击电流达到4～5倍额定电流，会引起电力系统电压的瞬时下降。
这种并网方式只适合用于发电机组容量较小或与大电网相并的场合。
(2)准同期并网方式
与同步发电机准同步并网方式相同，在转速接近同步转速时，先用电容励磁，建立额定电压，然后对已励磁建立的发电机电压和频率进行调节和校正，使其与系统同步。
当发电机的电压、频率、相位与系统一致时，将发电机投入电网运行，见图(2-7)所示。
采用这种方式，若按传统的步骤经整步到同步并网，则仍须要高精度的调速器和整步、同期设备，不仅要增加机组的造价，而且从整步达到准同步并网。