风力发电电气控制技术及应用
电气控制在风电中的典型应用
永 磁 同步发 电机 是利 用永久 磁 铁取代 转 子励 磁
发 电机 组 与 电网并 联 运 行 时 ， 要 求 风力 发 电机 组 发
磁场 ， 其结 构 比较简单 、 牢 固。永 磁 同步 发 电机变 速
恒 频风 力发 电系统 是 通过 控 制 一 套 整 流 逆 变 装 置 ， 将 发 电机输 出的变频 变压交 流 电转 换 为满足 电网要
桨距 系 统 。
１ ． ３ 新型 风力 发 电 系统
一
起旋 转 ， 实现 了改变 桨距角 的 目的 。 近年 来 ， 电动 变 桨距 系统 已越来 越 多 地 应 用 于
风力发电机组。据最新资料显 示 ， 全球风电机组 的 大供应商均采用 了电动变桨距结构作为变桨距系统 的组成 。例如 Ｇ Ｅ Ｗｉ ｎ ｄ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ 公司的 ３ ． ６ Ｍ Ｗ 风 机
于６ ０ ０ ｋ Ｗ 的系统 。 １ ． ２ 变速恒 频 风力 发 电系统
变 速恒 频风 力 发 电系统通 过变 桨距 控制 风 轮使 整 个 系统 在 很 大 的转 速 范 围 内按 照 最 佳 的效 率 运 行， 这是 当前 风 力 发 电发展 的一 个 趋 势 。变 速 恒 频 系统 主要分 为 同步 发 电机 系 统 和异 步 发 电机 系 统 。 其 中同步发 电机 系 统包括 永磁 同步 发 电机 系统 和 电 励 磁 同步发 电机 系 统 ； 异 步 发 电机 系统 主要 是 绕 线 转 子异 步发 电机 系统 。变 速发 电机 组适 合用 于 大功
出电能 的频率保持恒定 ， 即与 电网频率相等。
１ 风 力 发 电 系统 基 本 原 理
１ ． １ 恒 速恒 频 风力 发 电系统 恒 速恒 频风 力 发 电机 组原 理框 图如 图 １所示 。
风力发电机的工作原理及操作方式
风力发电机的工作原理及方式操作如下：
工作原理：
风力发电机的工作原理是利用风力带动风车叶片旋转，再通过传动系统增速来达到发电机的转速，然后驱动发电机发电。
在这一过程中，风能被有效地转化为电能。
依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度便可以开始发电。
操作方式：
安装风力发电机时，需要选择合适的位置，确保风力充足且不受其他因素干扰。
在风力发电机运行前，需要进行必要的检查，确保其机械部件和电气系统正常。
启动时，需要通过控制柜或者遥控器开启发电机，使其进入工作状态。
在运行过程中，需要定期进行巡检和维护，确保风力发电机正常运行，并及时处理可能出现的故障。
运行结束后，需要通过控制柜或者遥控器关闭发电机，并对其进行必要维护保养。
风电AVC电压无功控制系统及AGC功率控制系统在风电场的有效运用
风电AVC电压无功控制系统及AGC功率控制系统在风电场的有效运用摘要：在各种新能源中，风力发电非常重要，而且已经形成一定的规模。
当前风力发电容量持续增长，电力部门对风力发电提出了更高的电能质量要求，同时对于不足之处采用科学有效的控制措施解决，本论文着重于研究风电AVC电压无功控制系统及AGC功率控制系统在风电场的有效运用。
关键词：风电；AVC电压无功控制系统；AGC功率控制系统；风电场；有效运用引言现在各个国家对各种先进的能源技术进行开发，不断转化能源使用结构模式，将不可再生资源使用量控制在最低。
我国是发展中国家，虽然有丰富的能源，但是不可再生能源依然面临枯竭，而且使用中释放大量污染物，不符合绿色发展要求。
风力发电技术应运而生，因地制宜地将风能合理应用，并且引进先进技术开发使用，不仅创造较高的价值，而且还具有环保价值。
一、系统基本介绍（一） AVC电压无功自动控制技术风电场投入AVC（自动电压控制）之后，可以对电压自动调整，具体的方法就是将母线电压值设定好之后，据此进行调节，开展这项工作中也可以按照中调给定无功功率进行，或者基于电压曲线作为依据调节。
具体的方法是，将电压远程调节目标值输入之后，设定好参数，就可以自动控制无功功率。
AVC电压无功自动控制系统运行的过程中，可以对多个对象进行控制，除了风电机组之外，包括分接头以及SVG都可以得到有效控制。
所有被控制的对象都安装有功能投切软压板，其作为配套软件中所安装的一个功能控制开关，对于远程控制起到支撑作用，同时还能够实时指定是否参与有功控制或者无功控制，可见，AVC电压无功自动控制技术发挥重要的作用。
该技术的应用过程中，就是对母线电压、母线无功等实时产生的数据信息进行收集，将电厂侧的电源内部电阻计算出来，此时，还要观察电源接入点向电源侧所呈现出来的阻抗情况，明确阻碍电流所产生的影响，之后通过系统阻抗以及设定的目标电压值，就可以将目标电压值设定出来，之后从母线向电网无功功率注入，确保电压在短时间内回复，促使直流母线电压维持在稳定状态。
风力发电机组安全要求电气与控制资料
风力发电机组安全要求电气与控制资料摘要风力发电已成为当前全球主流的可再生能源，而风力发电机组作为风力发电的核心，具有电气控制系统的特殊性，安全问题倍受关注。
本文将重点针对风力发电机组的电气和控制系统的相关安全要求进行分析与阐述。
电气系统安全要求安全要求电气系统在风力发电机组中具有十分重要的作用。
在维修、操作、检修、故障排除时，必须符合相关安全要求，避免对人员和设备造成伤害和损失。
具体要求如下：1.所有电气线路要实行可靠的接地；2.所有电气元件及电缆应采用规范化的生产制造服务和安装，操作人员应熟悉设备各部分及操作要求；3.各种电子器件、中继器、继电器、计数器、按钮及其他控制元件均应安装合适的护罩，以防止电气器件直接接触，在容易发生故障的地方应该进行绝缘加强保证；4.操作及检修必须之前先切断所有电源线路，确保线路中的电气能量得以消散完后再进入维护；5.作业操作时应注意电压情况，避免直接触摸高压部件，应佩戴符合规定的绝缘手套、鞋和其他绝缘工具等。
维护要求风力发电机组电气设备的维护对于机组安全性十分重要。
电气设备的维护应遵循以下几个方面建议：1.定期检查所有的电缆、接头、电器元件和控制系统的电源线；2.定期检查发电机及其转换器是否正常，确保转换器无线路短路和工作频率不合适的情况，避免产生高温和火灾；3.形成完整的维护记录，详实记录所有维护操作和结果，以便后续了解机组的维护历史、维护情况和维护效果。
控制系统安全要求安全要求风力发电机组控制系统是机组的“大脑”，不仅负责控制风力发电机组的开机、运行状态、停止、故障监测等重要操作，还承担了风力发电机组写作最后商品的重要责任。
控制系统的安全要求如下：1.控制器必须满足安全指标，必须有良好的防跳机制，加强故障检测和定位功能；2.控制器必须有良好的抗干扰和反向电压功能；3.系统必须建立安全操作保护机制，特别是在故障和紧急停机时，必须有紧急停机和故障检测系统来确保机组的安全操作。
风力发电机主要种类及应用技术浅析
国内金风科技生产的1.2 MW、1.5 MW机型、湘 电股份研制的2MW机型都是采用了直驱式结构，已 经实现了批量生产和安装。由于齿轮箱是目前在兆 瓦级风机中损坏率较高和损耗较大的部件，而永磁 同步发电机的转子采用稀土永磁材料制作，不需电 励磁，没有转子绕组和集电环组件，因此，大大提 高了机组可靠性和效率，具有结构简单、噪声低、 寿命长、机组体积小、低风速时效率高、运行维护 成本低等诸多优点。 EM
变桨距控制主要有两个作用：一是在高于额定风 速的情况下通过增大桨距角改变气流对叶片的攻角， 将输出功率稳定在额定功率下，保证功率曲线的平 滑，防止风机过负荷。二是在风机失电脱网等紧急状 态下进行空气动力制动，配合高速轴制动器对风机叶 轮快速刹车。风机变桨执行机构的动力形式可分为两 种，即电-液伺服变桨和电动伺服变桨。
风力发电技术
风力发电机及其相关技术 风力发电机及其相关技术 孟 明 ，王喜平 ，许镇琳 关键词：风能；风力发电；风力发电机；恒速恒频；变速恒频
1引 言 随着人类社会的发展，能源、环境成为当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题，以清洁、可再生能源为主的能源结构将成为未来发展的必然。风能作为一种清洁、无污染的可再生能源越来越受到人们的关注，从某种意义上来说，风力发电将成为2l世纪最具大规模开发前景的新能源之一。 风力发电包含两个能量转换过程：即风力机将风能转换为机械能和发电机将机械能转换为电能。在由机械能转换为电能的过程中，发电机及其控制是整个系统的核心，它不仅直接影响整个系统的性能、效率和供电质量，而且也影响到风能吸收装置的运行方式、效率和结构。因此，研制和选用适合于风电转换的运行可靠、效率高、控制及供电性能良好的发电机系统，是风力发电的关键 。 2风力发电机相关技术 2．1风力机的特性 风力机是风力发电机的原动机，它通过叶片捕获风能，并将其转换为机械能。由于流经风轮后，风速不可能为零，因此风能不可能完全被利用，仅有一部分能量被吸收。风轮从风中吸收的功率与风轮的功率系数C。、风轮扫掠面积4、空气密度P、风速 有关。对于已经安装完成的风力机，其输出功率主要取决于风速和风轮的功率系数。根据贝兹理论，风轮的功率系数c 的理论最大值为0．593。实际中，风轮的功率系数与风速、风力机转速、以及风力机叶片参数有关，一般为C。=C。(卢，A)，其中，A为叶尖速比即风轮叶片的叶尖速度与风速之比，在桨距角一定时，功率系数C 与叶尖速比A的关系如图l所示，对应于叶尖速比A 功率系数有一最大值C。 ，因风速经常变化，所以为实现最大风能捕获，风力机要变速运行以维持叶尖速比A 不变。图1 功率系数与叶尖速比的关系曲线 12．2风力发电机的运行方式 j 2．2．1独立运行 ! 风力发电机输出的电能经蓄电池蓄能，直接或： 通过逆变器转换成交流电供应用户使用。一般用于； 边远农村、牧区、海岛、边防哨所等电网达不到的地： 区，解决居民的基本用电问题。发电机单机容量一； 般为几百瓦到几千瓦。 i 2．2．2联合互补运行 ； 为了弥补风能随机性大且不可控的缺点，提高 稳定、持续供电的能力，将风力发电机组同其它发电 墨 方式联合互补运行，形成了风力一柴油互补运行、风 发 力一太阳能互补运行和风力一柴油一太阳能互补运 行三种方式，大大提高了供电的可靠性及稳定性，减 餐 少了储能装置的容量，有效地降低了运行成本。 ；塑 2．2．3并网运行 技 风力发电机与电网相连，通过电网输送电能，形； 成风电场，弥补了风能能量密度低的弱点，降低了设 备投资和发电成本，成为大规模开发利用风能的最一 维普资讯 http://www.cqvip.com 触持电棚 2004年第9期。 经济有效方式。 2．3并网型风力发电系统的调节控制 风力机和发电机是风力发电系统实现机电能量 转换的两大主要部分，有限的机械强度和电气性能 必然使其受到功率和速度的限制，因此，风力机和发 j电机的功率和速度控制是风力发电的关键技术之一。 2．3．I风力机的调节方式 (I)定桨距失速调节 这是传统的丹麦风电技 术的核心，一般用于恒速运行。其基本原理是桨叶 与轮毂固定连接，桨距角不变，利用桨叶翼型本身的 失速特性，在高于额定风速条件下，气流的功角增大 到失速条件，使桨叶的表面产生紊流，效率降低，达 到限制功率的目的。该方式控制调节、简单可靠，但 叶片重，结构复杂，成型工艺难度较大，桨叶、轮毂和 塔架等部件受力增加，机组的整体效率较低。 ! (2)变桨距调节风轮叶片的桨距角可随风速 i变化，一般用于变速运行的风力发电机。主要目的 i是改善风力机的起动性能和功率输出特性。主要调 j节方法为：发电机起动时，通过调节桨距角，对转速 进行控制；并网后对功率进行控制，当输出功率小于 i额定功率时，桨距角等于零，不作任何调节；当输出 ； 功率大于额定功率时，调节桨距角，以减小功角，使 ： 输出功率保持在额定值。优点是桨叶受力较小，可 做得比较轻巧，减少了材料，降低了整机重量；桨距 i角调节增加了功率输出，提高了运行性能 但变桨 距调节机构增加了结构的复杂性，使可靠性降低。 i (3)主动失速调节 主动失速调节方式是前两 ；种功率调节方式的组合，吸取了被动失速和变桨距 调节的优点，桨叶采用失速特性，调节系统采用变桨 距调节。低风速时，采用变桨距调节，优化机组功 率的输出；达到额定功率后，桨叶节距主动向失速 ； 方向调节，将功率调整在额定值以下，限制机组最大 功率输出，随着风速的不断变化，桨叶仅需微调即可 维持失速状态；另外调节桨叶可实现气动刹车。其 优点是既有失速特性，又可变桨距调节，提高了机组 的运行效率，减弱了机械刹车对传动系统的冲击，控 !制容易，输出功率平稳，执行机构的功率相对较小。 罂 2．3．2风力发电机的调节方式 券 (I)恒速恒频恒速恒频保持发电机的转速不 ；变，从而得到恒频的电能。由于风速经常变化，显然 盒!功率系数c 不可能保持在最佳值，不能最大限度地 犟 捕获风能，效率低。 拉 (2)变速恒频变速恒频是指发电机的转速随 ；风速变化，通过适当的控制得到恒频电能 叶片一 般采用变一节桨距控制桨发距结电机构转。其速调节方法是：起动时，通过调 。并网后，在额定风速以下， 调节发电机反转矩使转速跟随风速变化，保持最佳 叶尖速比以获得最大风能；在额定风速以上，采用变 速与桨叶节距双重调节，限制风力机获取的能量，保 证发电机功率输出的稳定性，减轻了桨距调节的频 繁动作，获得了良好的动态特性，提高了传动系统的 柔性，已成为目前公认的最优化调节方式，也是未来 风电技术发展的主要方向。其主要优点是可大范围 调节转速，使功率系数保持在最佳值，从而最大限度 地吸收风能，效率高；能吸收和存储阵风能量，可减 少阵风冲击对风力发电机产生的疲劳损坏、机械应 力和转矩脉动，延长机组寿命，减小噪声；而且还可 控制有功功率和无功功率，改善电能质量。但控制 复杂，成本高，需要避免共振的发生。 2．4并网技术 国内外并网运行的风力发电机大多采用异步发 电机，主要原因是异步机并网较同步机简单，易操作 2．4．1异步发电机的并网技术 (1)直接并网该方法只需发电机相序与电网 相同，转速接近同步速，即可并网。方法简单、操作 容易，不需同步设备和整步操作，但并网瞬间冲击电 流和电压降落较大。一般适用于发电机容量较小、 电网容量比较大的场合。 (2)准同期并网 并网前首先用电容器激磁， 建立额定电压，然后对发电机电压、频率和相位进行 调整，当与电网一致时，投入电网运行。该方法冲击 电流较小，对电网电压影响不大。但设备多，操作复 杂，时间长。一般适用于电网容量相对风力发电机 不太大的场合。 (3)降压并网在发电机与系统之间串接电抗 器、电阻以减少冲击电流的大小和电网电压下降的 幅度。但增加了设备投资。一般适用于中、大型异 步发电机。 (4)可控硅软并网 异步发电机通过双向可控 硅和电网连接，调节可控硅使导通角逐渐增大，可平 稳并入电网。并网中可控硅既限制了电流，又作为 开关使开关频率显著提高，已成为目前较先进的并 网方法。 2．4．2同步发电机的并网技术 (1)准同期并网 同步发电机准同期并网是使 发电机满足准同期并网条件后，合闸并网的方式： 其过程基本与传统的同步发电机准同期并网相同。
风力发电机组的控制与安全系统技术要求
风力发电机组的控制与安全系统技术要求简介风力发电机组是一种利用风能转化为电能的设备，越来越多地被应用于能源领域。
为了保证风力发电机组的安全运行，需要进行控制和监管。
本文将介绍风力发电机组控制与安全系统的技术要求。
控制系统风力发电机组的控制系统是由控制器、传感器、执行机构等组成的，用于控制风力发电机的运行和维护。
控制器风力发电机组的控制器是核心部件，功率变换器、功率调整器、变桨器等都需要通过控制器来控制。
控制器需要支持各种常见的通讯协议，如Modbus、CAN等。
控制器需要具备以下技术要求：1.快速响应：控制器需要在短时间内响应并调节系统的状态，以保证发电机的安全运行。
2.稳定性：控制器需要能够保持在复杂多变的环境中的稳定性。
3.可靠性：控制器需要遵循良好的电路设计和质量控制标准，确保可靠性。
传感器风力发电机组的传感器用于检测风速、转速、温度等参数，为控制器提供可靠的反馈信息。
传感器需要具备以下技术要求：1.高效准确：传感器需要精确地检测各种参数。
2.可靠性：传感器需要具备较高的可靠性，以确保风力发电系统的正确工作。
执行机构风力发电机组的执行机构用于控制转子和叶片的角度，控制风力发电机的转速，从而确保风电机组能够按照预定要求工作。
执行机构需要具备以下技术要求：1.响应速度：执行机构需要具有较快的响应速度，以进行精密控制。
2.稳定性：执行机构需要能够保持在复杂多变的环境中的稳定性。
3.可靠性：执行机构需要遵循良好的电路设计和质量控制标准，确保可靠性。
安全系统风力发电机组的安全系统是通过对控制系统、电气设备、机械设备等的监测，实现风力发电机组的安全运行。
控制系统风电控制系统的安全要求主要包括以下几个方面：1.控制系统故障保护：确保控制器在故障情况下能够自动断电并防止发电机的持续运行。
2.防止电网反向流：避免电网中产生反向电流，对电气设备和控制器造成损害。
3.突发状况下的控制系统安全：应对发电机的速度和输出功率的变化，确保发电机及其附件的安全。
风力发电机组的控制方式
风力发电风力发电是利用风力带动风车叶片旋转, 再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机电 机发电。风力发电机电机系统主要是由风力机和发 电机两部分组成。在风速低于额定风速时,调节发 电机转子转速,尽可能最大地捕获风能,这就是转 速控制控制;而当风速高于额定风速时,由于风电
0c53f7e 发电机出租
自身机械电气强度的限制,以及电网对供电品质的 要求,希望发电机输出功率稳定在额定功率左右, 这就是功率控制控制。功率控制的方式一般可以分 为定桨距控制和变桨距控制。
随着计算机技术与先进的控制技术应用到风 电领域,风力发电风力发电控制技术也得到了较快
发展,控制方式从基本单一的定桨距失速控制向变 桨距和变速控制方向发展。变桨距调节具有其突出 的优点,桨叶受力较小,桨叶做的较为轻巧,桨距角 可以随风速的大小而进行自动调节,因而能够吸收 尽可能多的风能转化为电能,同时在高风速段保持 功率平稳输出。
风力发电风力发电是利用风力带动风车叶片 旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发 电机电机发电。风力发电机电机系统主要是由风力 机和发电机两部分组成。在风速低于额定风速时, 调节发电机转子转速,尽可能最大地捕获风能,这 就是转速控制控制;而当风速高于额定风速时,由
于风电自身机械电气强度的限制,以及电网对供电 品质的要求,希望发电机输出功率稳定在额定功率 左右,这就是功率控制控制。功率控制的方式一般来自可以分为定桨距控制和变桨距控制。
0c53f7e 发电机出租
随着计算机技术与先进的控制技术应用到风 电领域,风力发电风力发电控制技术也得到了较快
发展,控制方式从基本单一的定桨距失速控制向变 桨距和变速控制方向发展。变桨距调节具有其突出 的优点,桨叶受力较小,桨叶做的较为轻巧,桨距角 可以随风速的大小而进行自动调节,因而能够吸收 尽可能多的风能转化为电能,同时在高风速段保持 功率平稳输出。
- 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)。
风力发电电气控制技术及应用
风力发电是一种利用风能通过风轮转动发电的可再生能源技术。
在风力发电系统中，
电气控制技术是必不可少的一项技术。
它能够确保风力发电系统的安全、有效地运行，并
协调各个部件间的配合以实现最佳发电效果。
随着风力发电技术的飞速发展，电气控制技
术的应用也越来越广泛。
1. 风力发电机组的控制系统
风力发电机组的控制系统是保证风力发电机组稳定运行的关键。
该系统主要包括风轮
控制、变桨控制、发电机调速、旋转惯量估算、温度保护、短路保护和欠频保护等。
这些
控制技术的应用可以实现风力发电机组的智能监控与管理，确保其正常工作，并保障电网
的供电质量。
2. 前置电源控制系统
前置电源控制系统是风力发电过程中起到连接风力发电机组与电网的桥梁作用的关键
部分。
该系统可以自动将风力发电机组的输出电流变为符合电网规范的交流电，以便向电
网输送电能。
这种技术可以确保风力发电机组与电网之间的稳定连接，并具备了实现输电
线电压和电流保持在合理范围内的功能。
3. 集中监控控制系统
集中监控控制系统是风电场运行管理工作的重要组成部分。
该系统可以通过数据采集、处理和分析等技术来监控风力发电机组的运行状态、故障信息等，并进行在线监控。
通过
控制和监控系统，可以实现对风电场的自动化管理，提高风电场各个部分的运行效率、稳
定性和安全性。
4. 智能预测、控制、维护系统
总之，电气控制技术在风力发电中的应用是非常关键的。
随着技术的不断进步，电气
控制技术将不断创新和完善，推动风力发电系统的发展和提高，为人们提供可持续、有效、清洁的能源。