首页专业论文技术应用政策标准解决方案常用资料经验交流教育培训企业技术专家访谈电力期刊
您现在的位置:北极星电力网 > 技术频道 > 解决方案 > 大型风电场及风电机组的控制系统方案(2)

大型风电场及风电机组的控制系统方案(2)

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2011/4/20 14:09:12   

  3.3 变桨距控制方式及其改进

     

  风力发电机并网以后,控制系统根据风速的变化,通过桨距调节机构,改变桨叶攻角以调整输出电功率,更有效地利用风能。在额定风速以下时,此时叶片攻角在零度附近,可认为等同于定桨距风力发电机,发电机的输出功率随风速的变化而变化。当风速达到额定风速以上时,变桨距机构发挥作用,调整叶片的攻角,保证发电机的输出功率在允许的范围内。

  

  但是,由于自然界的风力变幻莫测。风速总是处在不断地变化之中,而风能与风速之间成三次方的关系,风速的较小变化都将造成风能的较大变化,导致风力发电机的输出功率处于不断变化的状态。对于变桨距风力发电机,当风速高于额定风速后,变桨距机构为了限制发电机输出功率,将调节桨距,以调节输出功率。如果风速变化幅度大,频率高,将导致变桨距机构频繁大幅度动作,使变桨距机构容易损坏;同时,变桨距机构控制的叶片桨距为大惯量系统,存在较大的滞后时间,桨距调节的滞后也将造成发电机输出功率的较大波动,对电网造成一定的不良影响。

   

  为了减小变桨距调节方式对电网的不良影响,可采用一种新的功率辅助调节方式-RCC(Rotor Current Control转子电流控制)方式来配合变桨距机构,共同完成发电机输出功率的调节。RCC控制必须使用在线绕式异步发电机上,通过电力电子装置,控制发电机的转子电流,使普通异步发电机成为可变滑差发电机。RCC控制是一种快速电气控制方式,用于克服风速的快速变化。采用了RCC控制的变桨距风力发电机,变桨距机构主要用于风速缓慢上升或下降的情况,通过调整叶片攻角,调节输出功率;RCC控制单元则应用于风速变化较快的情况,当风速突然发生变化时,RCC单元调节发电机的滑差,使发电机的转速可在一定范围内变化,同时保持转子电流不变,发电机的输出功率也就保持不变。

   

  3.4 无功补偿控制

   

  由于异步发电机要从电网吸收无功功率,使风电机组的功率因数降低。并网运行的风力发电机组一般要求其功率因数达到0.99以上,所以必须用电容器组进行无功补偿。由于风速变化的随机性,在达到额定功率前,发电机的输出功率大小是随机变化的,因此对补偿电容的投入与切除需要进行控制。在控制系统中设有四组容量不同的补偿电容,计算机根据输出无功功率的变化,控制补偿电容器分段投入或切除。保证在半功率点的功率因数达到0.99以上。

     

  3.5 偏航与自动解缆控制

  

  偏航控制系统有三个主要功能:

  

  (1) 正常运行时自动对风。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,直到达到允许的误差范围内,自动对风停止。

 

  (2) 绕缆时自动解缆。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。

  

  (3) 失速保护时偏离风向。当有特大强风发生时,停机,释放叶尖阻尼板,桨距调到最大,偏航90o背风,以保护风轮免受损坏。

  

  3.6 停车控制

  

  停机过程分为正常停机和紧急停机。

  

  (1) 正常停机

  

  当控制器发出正常停机指令后,风电机组将按下列程序停机:

  

  ①切除补偿电容器;

  

  ②释放叶尖阻尼板;

  

  ③发电机脱网;

  

  ④测量发电机转速下降到设定值后,投入机械刹车;

  

  ⑤若出现刹车故障则收桨,机舱偏航900背风。

  

  (2) 紧急故障停机

  

  当出现紧急停机故障时,执行如下停机操作:首先切除补偿电容器,叶尖阻尼板动作,延时0.3秒后卡钳闸动作。检测瞬时功率为负或发电机转速小于同步速时,发电机解列(脱网),若制动时间超过20S,转速仍未降到某设定值,则收桨, 机舱偏航900背风。

  

  停机如果是由于外部原因,例如风速过小或过大,或因电网故障,风电机组停机后将自动处于待机状态;如果是由于机组内部故障,控制器需要得到已修复指令,才能进入待机状态。

   

  4变速恒频发电机组的控制

  

  4.1同步发电机交一直一交系统的控制

   

  这种类型的风电机组采用同步发电机,发电机发出的电能的频率、电压、电功率都是随着风速的变化而变化的,这样有利于最大限度地利用风能资源,而恒频恒压并网的任务则由交一直一交系统完成。

  

  (1) 风轮机的控制

  

  风轮机的起动、控制、保护功能基本上与恒速恒频机组相似,所不同的是这类机组一般采用定桨距风轮,因此省去了变桨距控制机构。

   

  

   

来源:中国自动化网

广告直拨:   媒体合作/投稿:陈女士 13693626116

关于北极星 | 广告服务 | 会员服务 | 媒体报道 | 营销方案 | 成功案例 | 招聘服务 | 加入我们 | 网站地图 | 联系我们 | 排行