第一篇：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)

沈陽(yáng)工程學(xué)院

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：1.5MW雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系別自控系班級(jí)電自091學(xué)生姓名賈立鵬學(xué)號(hào)20093331

31指導(dǎo)教師王森職稱(chēng)助教畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)進(jìn)行地點(diǎn)：圖書(shū)館 F-520任 務(wù) 下 達(dá) 時(shí) 間： 2011年 2 月28 日

起止日期：2011 年 2 月28 日起—至 2011年 6 月 17 日止

教研室主任年月日批準(zhǔn)

一、設(shè)計(jì)任務(wù)

發(fā)展和利用風(fēng)能是國(guó)際的大趨勢(shì)，風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)已成為一個(gè)朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)有效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵部分，很大程度上決定了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的性能。近年來(lái)，國(guó)家采用三葉片、定槳距、失速型、雙速發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行研究并掌握了總裝技術(shù)和關(guān)鍵部件葉片、電控、發(fā)電機(jī)、齒輪箱等的設(shè)計(jì)制造技術(shù)，并初步掌握了總體的設(shè)計(jì)技術(shù)。本課題的主要任務(wù)是對(duì)1.5Mw風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變速恒頻控制單元的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)運(yùn)行轉(zhuǎn)速，來(lái)適應(yīng)風(fēng)速變化而引起的風(fēng)力機(jī)功率的變化，從而最大限度的吸收風(fēng)能，提高效率。具體有如下要求:

1.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)時(shí)必須與電網(wǎng)相序一致，電壓標(biāo)稱(chēng)值相等，三相電壓平衡。

2.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)具有寬廣的調(diào)速運(yùn)行范圍，來(lái)適應(yīng)因風(fēng)速變化而引起的風(fēng)力機(jī)功率的變化，進(jìn)而最大限度的吸收風(fēng)能，從而提高效率。控制要靈活，可以較好的調(diào)節(jié)有功功率和無(wú)功功率。

3.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)，具有高的效率，更好的提供電能。另外還要求風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可靠性好，能夠在較惡劣的環(huán)境下長(zhǎng)期工作，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可大批量生產(chǎn)，運(yùn)行時(shí)噪聲低，使用維修方便，價(jià)格便宜等。

4.具體指標(biāo)如下表

二、設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容及要求

本課題主要任務(wù)是完成雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并且詳細(xì)的介紹風(fēng)力發(fā)電機(jī)組各個(gè)控制部分原理，功能及其在整個(gè)風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中的作用。

1.確定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)總體方案 查閱相關(guān)資料，確定控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。2.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)關(guān)鍵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)變槳系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變速恒頻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)的設(shè)計(jì)。

3.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 完成系統(tǒng)軟件的整體結(jié)構(gòu)框圖及詳細(xì)說(shuō)明。4風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低壓運(yùn)行部分設(shè)計(jì) 5.撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

內(nèi)容包括：中英文摘要（中文摘要一般400字左右）、關(guān)鍵詞（一般為3～5個(gè)）、目錄、引言（前言、緒論、序言）、正文（字?jǐn)?shù)10000字以上）、結(jié)論、致謝、參考文獻(xiàn)、附錄、有關(guān)圖紙。其具體要求見(jiàn)《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）撰寫(xiě)規(guī)范》。

三、課題完成后應(yīng)提交的成果

畢業(yè)設(shè)計(jì)論文、控制系統(tǒng)原理圖、控制流程圖等與其它畢業(yè)設(shè)計(jì)資料一起裝訂后裝在學(xué)校統(tǒng)一印制的“沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)資料袋”中，其裝訂順序見(jiàn)《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）撰寫(xiě)規(guī)范》。

四、時(shí)間進(jìn)度安排

五、主要參考資料（文獻(xiàn)）：

[1]李建林,許洪華.風(fēng)力發(fā)電中的電力電子變流技術(shù)：機(jī)械工業(yè)出版社.2008 [2]李建華,許洪華.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低電壓運(yùn)行技術(shù)：機(jī)械工業(yè)出版社..2006 [3]鄭源,張德虎.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)：中國(guó)水利水電出版社.2009 [4]王承煦,張?jiān)?風(fēng)力發(fā)電：中國(guó)電力出版社.2006

[5]葉杭冶.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制技術(shù)：機(jī)械工業(yè)出版社.2005

第二篇：論證書(shū)—風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

沈陽(yáng)工程學(xué)院

畢業(yè)設(shè)計(jì)課題論證書(shū)

備注：1.填表說(shuō)明：“課題性質(zhì)”按結(jié)合生產(chǎn)、結(jié)合科研、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、社會(huì)實(shí)際、教學(xué)研究、模擬題目、假擬的課題或其它題目填。“課題類(lèi)型”可以是工程設(shè)計(jì)、綜合試驗(yàn)、應(yīng)用研究、技術(shù)（產(chǎn)品）開(kāi)發(fā)、軟件開(kāi)發(fā)、調(diào)查研究、理論探討、綜述等。

2.各系將本表在畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)始前２個(gè)月內(nèi)發(fā)給申請(qǐng)者；經(jīng)專(zhuān)業(yè)教研室、系審定后，系歸檔。

第三篇：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

6．1一般規(guī)定

6.1.1單位工程可按風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、升壓站、線路、建筑、交通五大類(lèi)進(jìn)行劃分，每個(gè)單位工程是由若干個(gè)分部工程組成的，它具有獨(dú)立的、完整的功能。

6.1.2單位工程完工后，施工單位應(yīng)向建設(shè)單泣提出驗(yàn)收申請(qǐng),單位工程驗(yàn)收領(lǐng)導(dǎo)小組應(yīng)及時(shí)組織驗(yàn)收。同類(lèi)單位工程完工驗(yàn)收可按完工日期先后分別進(jìn)行，也可按部分或全部同類(lèi)單位工程一道組織驗(yàn)收。對(duì)于不同類(lèi)單位工程，如完工日期相近，為減少組織驗(yàn)收次數(shù)，單位工程驗(yàn)收領(lǐng)導(dǎo)小組也可按部分或全部各類(lèi)單位工程一道組織驗(yàn)收。

6.1.3單位工程完工驗(yàn)收必須按照設(shè)計(jì)文件及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。驗(yàn)收重點(diǎn)是檢查工程內(nèi)在質(zhì)量，質(zhì)監(jiān)部門(mén)應(yīng)有簽證意見(jiàn)。

6.1.4單位工程完工驗(yàn)收結(jié)束后，建設(shè)單位應(yīng)向項(xiàng)目法人單位報(bào)告驗(yàn)收結(jié)果，工程合格應(yīng)簽發(fā)單位工程完工驗(yàn)收鑒定(單位工程完工驗(yàn)收鑒定書(shū)內(nèi)容與格式參見(jiàn)附錄A)。

6．2風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝工程驗(yàn)收

6.2.1每臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安裝工程為一個(gè)單位工程．它由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝、風(fēng)力發(fā)電機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、塔架、電纜、箱式變電站、防雷接地網(wǎng)七個(gè)分部工程組成。各分部工程完工后必須及時(shí)組織有監(jiān)理參加的自檢驗(yàn)收。

6．2．2驗(yàn)收應(yīng)檢查項(xiàng)目。’、l風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)。

1)基礎(chǔ)尺寸、鋼筋規(guī)格、型號(hào)、鋼筋網(wǎng)結(jié)構(gòu)及綁扎、混凝土試塊試驗(yàn)報(bào)告及澆注工藝等應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

2)基礎(chǔ)澆注后應(yīng)保養(yǎng)28天后方可進(jìn)行塔架安裝，塔架安裝時(shí)基礎(chǔ)的強(qiáng)度不應(yīng)低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75％。

3)基礎(chǔ)埋設(shè)件應(yīng)與設(shè)計(jì)相符。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝。

1）風(fēng)輪、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、增速機(jī)構(gòu)、發(fā)電機(jī)、偏航機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)剎車(chē)機(jī)構(gòu)、機(jī)械剎車(chē)機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)、液壓系

統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等部件、系統(tǒng)應(yīng)符合合同中的技

術(shù)要求。． ：

2）液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、齒輪箱等無(wú)漏、滲油現(xiàn)象，且油品符合要求，油位應(yīng)正常。

3)機(jī)艙、塔內(nèi)控制柜、電纜等電氣連接應(yīng)安全可靠，相序正確。接地應(yīng)牢固可靠。應(yīng)有防振、防潮、防

磨損等安全措施。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)。

1)各類(lèi)控制信號(hào)傳感器等零部件應(yīng)齊全完整，連接正

確，無(wú)損傷，其技術(shù)參數(shù)、規(guī)格型號(hào)應(yīng)符合合同中的技術(shù)要求。

2)機(jī)組與中央監(jiān)控、遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備安裝連接應(yīng)符合設(shè)

計(jì)要求。塔架。

1)表面防腐涂層應(yīng)完好無(wú)銹色、無(wú)損傷。

2)塔架材質(zhì)、規(guī)格型號(hào)、外形尺寸、垂直度、端面平

行度等應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

3)塔筒、法蘭焊接應(yīng)經(jīng)探傷檢驗(yàn)并符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

4)塔架所有對(duì)接面的緊固螺栓強(qiáng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

應(yīng)利用專(zhuān)門(mén)裝配工具擰緊到廠家規(guī)定舶力矩。檢查

各段塔架法蘭結(jié)合面，應(yīng)接觸良好，符合設(shè)計(jì)要求。

5電纜。

1)在驗(yàn)收時(shí)，應(yīng)按GB50168的要求進(jìn)行檢查。

2)電纜外露部分應(yīng)有安全防護(hù)措施。

6箱式變電站。

1)箱式變電站的電壓等級(jí)、銘牌出力、回路電阻、油

溫應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

2)繞組、套管和絕緣油等試驗(yàn)均應(yīng)遵照GB50150的規(guī)

定進(jìn)行。

3)部件和零件應(yīng)完整齊全，壓力釋放閥、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)、低壓配電裝置、避雷裝置等電氣和機(jī)械

性能應(yīng)良好，無(wú)接觸不良和卡澀現(xiàn)象。

4)冷卻裝置運(yùn)行正常，散熱器及風(fēng)扇齊全。

5)主要表計(jì)、顯示部件完好準(zhǔn)確，熔絲保護(hù)、防爆裝

置和信號(hào)裝置等部件應(yīng)完好、動(dòng)作可靠。

6)一次回路設(shè)備絕緣及運(yùn)行情況良好。

7)變壓器本身及周?chē)h(huán)境整潔、無(wú)滲油，照明良好，標(biāo)志齊全。

7防雷接地網(wǎng)。

1)防雷接地網(wǎng)的埋設(shè)、材料應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

2)連接處焊接牢靠、接地網(wǎng)引出處應(yīng)符合要求，且標(biāo)

志明顯。

3)接地網(wǎng)接地電阻應(yīng)符臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)要求。

6．2．3驗(yàn)收應(yīng)具備的條件。|

1各分部工程自檢驗(yàn)收必須全部合格，2施工、主要工序和隱蔽工程檢查簽證記錄、分部工程完工驗(yàn)收記錄、缺陷整改情況報(bào)告及有關(guān)設(shè)備、材料、試件的試驗(yàn)報(bào)告等資料應(yīng)齊全完整，并已分類(lèi)整理完畢。

6．2．4主要驗(yàn)收工作。

l檢查風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、箱式變電站的規(guī)格型號(hào)、技術(shù)性能指標(biāo)及技術(shù)說(shuō)明書(shū)、試驗(yàn)記錄、合格證件、安裝圖紙、備品配件和專(zhuān)用工器具及其清單等。+

2檢查各分部工程驗(yàn)收記錄、報(bào)告及有關(guān)施工中的關(guān)鍵工序和隱蔽工程檢查、簽證記錄等資料。

3按6.2.2的要求檢查工程施工質(zhì)量。

4對(duì)缺陷提出處理意見(jiàn)。

5對(duì)工程作出評(píng)價(jià)。．

6做好驗(yàn)收簽證工作。

6．3升壓站設(shè)備安裝調(diào)試工程驗(yàn)收

6．3．1升壓站設(shè)備安裝調(diào)試單位工程包括主變壓器、高壓電器、低壓電器、母線裝置、盤(pán)柜及二次回路接線、低壓配電設(shè)備等的安裝調(diào)試及電纜鋪設(shè)、防雷接地裝置八個(gè)分部工程。各分部工程完工后必須及時(shí)組織有監(jiān)理參加的自檢驗(yàn)收。

6．3．2驗(yàn)收應(yīng)檢查項(xiàng)目。

l主變壓器。

1)本體、冷卻裝置及所有附件應(yīng)無(wú)缺陷，且不滲油。

2)油漆應(yīng)完整，相色標(biāo)志正確。

3)變壓器頂蓋上應(yīng)無(wú)遺留雜物，環(huán)境清潔無(wú)雜物。

4)事故排油設(shè)施應(yīng)完好，消防設(shè)施安全。

5)儲(chǔ)油柜、冷卻裝置、凈油器等油系統(tǒng)上的油門(mén)均應(yīng)

打開(kāi)，且指示正確。

6)接地引下線及其與主接地網(wǎng)的連接應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，接地應(yīng)可靠。．

7)分接頭的位置應(yīng)符合運(yùn)行要求。有載調(diào)壓切換裝置

遠(yuǎn)方操作應(yīng)動(dòng)作可靠，指示位置正確。

8)變壓器的相位及繞組的接線組別應(yīng)符合并列運(yùn)行要

求。

9)測(cè)溫裝置指示正確，整定值符合要求。

10）全部電氣試驗(yàn)應(yīng)合格，保護(hù)裝置整定值符合規(guī)定，操作及聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)正確

11)冷卻裝置運(yùn)行正常，散熱裝置齊全。高、低壓電器。

1)電器型號(hào)、規(guī)格應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

2)電器外觀完好，絕緣器件無(wú)裂紋，絕緣電阻值符合要求，絕緣良好。

3)相色正確，電器接零、接地可靠。

4)電器排列整齊．連接可靠，接觸良好，外表清潔完

整。

5)高壓電器的瓷件質(zhì)量應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)瓷

產(chǎn)品技術(shù)條件的規(guī)定。

6)斷路器無(wú)滲油，油位正常。操動(dòng)機(jī)構(gòu)的聯(lián)動(dòng)正常，無(wú)卡澀現(xiàn)象。

7)組合電器及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的聯(lián)動(dòng)應(yīng)正常，無(wú)卡澀。

8)開(kāi)關(guān)操動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)裝置、輔助開(kāi)關(guān)及閉鎖裝置應(yīng)

安裝牢靠，動(dòng)作靈活可靠，位置指示正確．無(wú)滲漏。

9)電抗器支柱完整，無(wú)裂紋，支柱絕緣子的接地應(yīng)良

好。

10)避雷器應(yīng)完整無(wú)損，封口處密封良好。

11)低壓電器活動(dòng)部件動(dòng)作靈活可靠．聯(lián)鎖傳動(dòng)裝置動(dòng)

作正確，標(biāo)志清晰。通電后操作靈活可靠，電磁器件

無(wú)異常響聲，觸頭壓力，接觸電阻符合規(guī)定。

12)電容器布置接線正確，端子連接可靠。保護(hù)回路完

整，外殼完好無(wú)滲油現(xiàn)象，支架外殼接地可靠，室內(nèi)通風(fēng)良好。

13)互感器鄉(xiāng)}觀應(yīng)完整無(wú)缺損，油浸式互感器應(yīng)無(wú)滲油，油位指示正常，保護(hù)間隙的距離應(yīng)符含規(guī)定，相色 應(yīng)正確，接地良好。

3盤(pán)、柜及二次圓路接線。

1)固定和接地應(yīng)可靠，漆層完好、清潔整齊。

2)電器元件齊全完好，安裝位置正確，接線準(zhǔn)確，固

定連接可靠，標(biāo)志齊全清晰，絕緣符合要求。

3)手車(chē)開(kāi)關(guān)柜推入與拉出應(yīng)靈活，機(jī)械閉鎖可靠。

4)柜內(nèi)一次設(shè)備的安裝質(zhì)量符合要求，照明裝置齊全。

5)盤(pán)、柜及電纜管道安裝后封堵完好，應(yīng)有防積水、防結(jié)冰、防潮、防雷措施。

6)操作與聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)正確。

7)所有二次回路接線準(zhǔn)確，連接可靠。標(biāo)志齊全清晰，絕緣符合要求。

4母線裝置。

1)金屬加工、配制，螺栓連接、焊接等應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)

行標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定。

2)所有螺栓、墊圈、閉口銷(xiāo)、鎖緊銷(xiāo)、彈簧墊圈、鎖

緊螺母齊全、可靠。

3)母線配制及安裝架設(shè)應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定，且連接正確．

一接觸可靠。

4)瓷件完整、清潔，軟件和瓷件膠合完整無(wú)損，充油

套管無(wú)滲油。油位正確。

5)油漆應(yīng)完好，相色正確，接地良好。

5電纜。．

1)規(guī)格符合規(guī)定，排列整齊，無(wú)損傷，相色、路徑標(biāo)

志齊全、正確、清晰。

2)電纜終端、接頭安裝牢固，彎曲半徑、有關(guān)距離、接線相序和排列符合要求，接地良好。

3)電纜溝無(wú)雜物，蓋板齊全，照明、通風(fēng)、排水設(shè)施、防火措施符合設(shè)計(jì)要求。

4)電纜支架等的金屬部件防腐層應(yīng)完好。低壓配電設(shè)備。

1)設(shè)備柜架和基礎(chǔ)必須接地或接零可靠。

2)低壓成套配電柜、控制柜、照明配龜箱等應(yīng)有可靠的電擊保護(hù)。

3)手車(chē)、抽出式配電柜推拉應(yīng)靈活，無(wú)卡澀、碰撞現(xiàn)

象。

4)箱(盤(pán))內(nèi)配線整齊，無(wú)絞接現(xiàn)象，箱內(nèi)開(kāi)關(guān)動(dòng)作

靈活可靠。

5)低壓成套配電柜交接試驗(yàn)和箱、柜內(nèi)的裝置應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求及有關(guān)規(guī)定。

6)設(shè)備部件齊全，安裝連接應(yīng)可靠。防雷接地裝置。

1)整個(gè)接地網(wǎng)外露部分的連接應(yīng)可靠，接地線規(guī)格正

確，防腐層應(yīng)完好，標(biāo)志齊全明顯。

2)避雷針(罩)的安裝位置及高度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

3)工頻接地電阻值及設(shè)計(jì)要求的其他測(cè)試參數(shù)應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定。

6.3.3驗(yàn)收應(yīng)具備的條件。

l各分部工程自查驗(yàn)收必須全部合格。

2倒送電沖擊試驗(yàn)正常，且有監(jiān)理簽證。

3設(shè)備說(shuō)明書(shū)、合格證、試驗(yàn)報(bào)告、安裝記錄、調(diào)度記錄等資料齊全完整。

6．3．4主要驗(yàn)收工作。

l檢查電氣安裝調(diào)試是否符合設(shè)計(jì)要求。

2檢查制造廠提供的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)：試驗(yàn)記錄、合格證件、安裝圖紙、備品備件和專(zhuān)用工具及其清單。

3檢查安裝調(diào)試記錄和報(bào)告、各分部工程驗(yàn)收記錄和報(bào)告及施工中的關(guān)鍵工序和隱蔽工程檢查簽證記錄等資料。

4按6.3.2的要求檢查工程質(zhì)量。

5對(duì)缺陷提出處理意見(jiàn)。

6對(duì)工程作出評(píng)價(jià)。

7做好驗(yàn)收簽證工作。

第四篇：大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的安全保護(hù)功能

大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的安全保護(hù)功能制動(dòng)功能

制動(dòng)系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全保障的重要環(huán)節(jié)，在硬件上主要由葉尖氣動(dòng)剎車(chē)和盤(pán)式高速剎車(chē)構(gòu)成，由液壓系統(tǒng)來(lái)支持工作。制動(dòng)功能的設(shè)計(jì)一般按照失效保護(hù)的原則進(jìn)行，即失電時(shí)處于制動(dòng)保護(hù)狀態(tài)。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)生故障或由于其他原因需要停機(jī)時(shí)，控制器根據(jù)機(jī)組發(fā)生的故障種類(lèi)判斷，分別發(fā)出控制指令進(jìn)行正常停機(jī)、安全停機(jī)以及緊急停機(jī)等處理，葉尖氣動(dòng)剎車(chē)和盤(pán)式高速剎車(chē)先后投入使用，達(dá)到保護(hù)機(jī)組安全運(yùn)行的目的。獨(dú)立安全鏈

系統(tǒng)的安全鏈?zhǔn)仟?dú)立于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件保護(hù)措施，即使控制系統(tǒng)發(fā)生異常，也不會(huì)影響安全鏈的正常動(dòng)作。安全鏈采用反邏輯設(shè)計(jì)，將可能對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)造成致命傷害的超常故障串聯(lián)成一個(gè)回路，當(dāng)安全鏈動(dòng)作后，將引起緊急停機(jī)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)失電，機(jī)組瞬間脫網(wǎng)，從而最大限度地保證機(jī)組的安全。發(fā)生下列故障時(shí)將觸發(fā)安全鏈：葉輪過(guò)速、看門(mén)狗、扭纜、24V電源失電、振動(dòng)和緊急停機(jī)按鈕動(dòng)作。防雷保護(hù)

多數(shù)風(fēng)機(jī)都安裝在山谷的風(fēng)口處或海島的山頂上，易受雷擊，安裝在多雷雨區(qū)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組受雷擊的可能性更大，其控制系統(tǒng)最容易因雷電感應(yīng)造成過(guò)電壓損害，因此在600kW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中專(zhuān)門(mén)做了防雷處理。使用避雷器吸收雷電波時(shí)，各相避雷器的吸收差異容易被忽視，雷電的侵入波一般是同時(shí)加在各相上的，如果各相的吸收特性差異較大，在相間形成的突波會(huì)經(jīng)過(guò)電源變壓器對(duì)控制系統(tǒng)產(chǎn)生危害。因此，為了保障各相間平衡，我們?cè)谝患?jí)防雷的設(shè)計(jì)中使用了3個(gè)吸收容量相同的避雷器，二、三級(jí)防雷的處理方法與此類(lèi)同。控制系統(tǒng)的主要防雷擊保護(hù)：①主電路三相690V輸入端（即供給偏航電機(jī)、液壓泵等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的前段）做了一級(jí)防雷保護(hù)；②對(duì)控制系統(tǒng)中用到的兩相220V電壓輸出端（電磁閥、斷路器、接觸器和UPS電源等電子電路的輸入端）采取二級(jí)防雷措施；③在電量采集通信線路上安裝了通信避雷器加以保護(hù)；④在中心控制器的電源端口增加了三級(jí)防雷保護(hù)。硬件保護(hù)

硬件本身的保護(hù)措施主要采取了3種方法：硬件互鎖電路、過(guò)電壓以及過(guò)電流保護(hù)。

①風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的左、右偏航電機(jī)和大、小發(fā)電機(jī)只有一個(gè)可以運(yùn)行，我們通過(guò)接觸器輔助觸點(diǎn)的互聯(lián)對(duì)其進(jìn)行了互鎖。例如：左右偏航電機(jī)接觸器正常情況下處于斷開(kāi)狀態(tài)，其各自的輔助觸點(diǎn)處于閉合狀態(tài)。我們將左偏航電機(jī)的輔助觸點(diǎn)傳接到右偏航電機(jī)回路里，右偏航電機(jī)的輔助觸點(diǎn)串接到左偏航電機(jī)回路里；當(dāng)機(jī)組需要左偏航時(shí)，左偏航接觸器帶電，而串在右偏航電機(jī)回路里的左偏航接觸器輔助觸點(diǎn)斷開(kāi)，從而保障了正確的偏航。當(dāng)由于誤動(dòng)作引起左右偏航電機(jī)接觸器都帶電時(shí)，它們的輔助觸點(diǎn)都斷開(kāi)，機(jī)組不進(jìn)行偏航，從而達(dá)到了保護(hù)機(jī)組安全運(yùn)行的目的。

②在設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)斷路器、接觸器等選件都進(jìn)行了負(fù)荷計(jì)算。選擇的原則：既留有裕量也不會(huì)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)等受到?jīng)_擊，當(dāng)有瞬時(shí)沖擊電流通過(guò)電纜傳入控制柜時(shí)，控制系統(tǒng)具有自我保護(hù)的能力。

③通過(guò)將快速熔斷器、速斷保護(hù)的斷路器（根據(jù)各自的負(fù)荷計(jì)算允許通過(guò)的電流）等串在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的前端，防止了大電流流過(guò)回路，從而減少了不必要的損害。接地保護(hù)

在整個(gè)控制系統(tǒng)中用了以下5種接地方式，來(lái)達(dá)到安全保護(hù)的目的。①工作接地。變壓器的中性點(diǎn)設(shè)置接地。

②保護(hù)接地。為了防止控制系統(tǒng)的金屬外殼在絕緣被破壞時(shí)可能帶電，以致危及人身安全而設(shè)置的接地。

③防雷接地。避雷器的一端與控制系統(tǒng)中被保護(hù)的設(shè)備相連，另一端連接到地下，能把雷電流引入大地。

④防靜電接地。將控制系統(tǒng)中的金屬可導(dǎo)電部分在工作過(guò)程中產(chǎn)生的靜電電流引入大地。

⑤屏蔽接地。為防止外界磁場(chǎng)對(duì)流經(jīng)電纜的信號(hào)產(chǎn)生影響，設(shè)計(jì)時(shí)選用了屏蔽電纜，并將電纜屏蔽層接地。電網(wǎng)掉電保護(hù)UPS電源

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組離開(kāi)電網(wǎng)的支持是無(wú)法工作的，一旦有突發(fā)故障而停電時(shí)，控

制計(jì)算機(jī)由于失電會(huì)立即終止運(yùn)行，并失去對(duì)風(fēng)機(jī)的控制，控制葉尖氣動(dòng)剎車(chē)和機(jī)械剎車(chē)的電磁閥就會(huì)立即打開(kāi)，液壓系統(tǒng)會(huì)失去壓力，制動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)作，執(zhí)行緊急停機(jī)。緊急停機(jī)意味著在極短的時(shí)間內(nèi)，風(fēng)機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng)將風(fēng)機(jī)葉輪轉(zhuǎn)數(shù)由運(yùn)行時(shí)的額定轉(zhuǎn)速變?yōu)榱恪４笮偷臋C(jī)組在極短的時(shí)間內(nèi)完成制動(dòng)過(guò)程，將會(huì)對(duì)機(jī)組的控制系統(tǒng)、齒輪箱、主軸和葉片以及塔架產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊。緊急停機(jī)的設(shè)置是為了在出現(xiàn)緊急情況時(shí)保護(hù)風(fēng)電機(jī)組安全的。然而，電網(wǎng)故障無(wú)須緊急停機(jī)；突然停電往往出現(xiàn)在天氣惡劣、風(fēng)力較強(qiáng)時(shí)，緊急停機(jī)將會(huì)對(duì)風(fēng)機(jī)的壽命造成一定影響；風(fēng)機(jī)主控制計(jì)算機(jī)突然失電就無(wú)法將風(fēng)機(jī)停機(jī)前的各項(xiàng)狀態(tài)參數(shù)及時(shí)存儲(chǔ)下來(lái)，這樣就不利于迅速對(duì)風(fēng)機(jī)發(fā)生的故障作出判斷和處理。針對(duì)上述情況，對(duì)控制電路作了相應(yīng)的改進(jìn)。在控制系統(tǒng)電路中加設(shè)了一臺(tái)1kVA的在線UPS后備電源，這樣當(dāng)電網(wǎng)突然停電時(shí)，UPS機(jī)及時(shí)投入，為風(fēng)機(jī)的控制系統(tǒng)提供足夠的動(dòng)力，使風(fēng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)按正常程序完成停機(jī)過(guò)程。

第五篇：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)

20世紀(jì)90年代，L.Xu, Bhowink, Machromoum, R.Pena等學(xué)者對(duì)雙饋電機(jī)在變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了理論、仿真分析和試驗(yàn)研究，為雙饋電機(jī)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用打下了理論基礎(chǔ)。同時(shí)，電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，使得采用電力電子元件(IGBT等)和脈寬調(diào)制(PWM)控制的變流技術(shù)在雙饋電機(jī)控制系統(tǒng)中得到了應(yīng)用，這大大促進(jìn)了雙饋電機(jī)控制技術(shù)在風(fēng)電系統(tǒng)中的應(yīng)用。八十年代以后，功率半導(dǎo)體器件發(fā)展的主要方向是高頻化、大功率、低損耗和良好的可控性，并在交流調(diào)速領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，使其控制性能可以和直流電機(jī)媲美。九十年代微機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，加速了雙饋電機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用步伐。近十年來(lái)是雙饋電機(jī)最重要的發(fā)展階段，變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組已由基本控制技術(shù)向優(yōu)化控制策略方向發(fā)展。其勵(lì)磁控制系統(tǒng)所用變流裝置主要有交交變流器和交直交變流器兩種結(jié)構(gòu)形式:(1)交交變流器的特點(diǎn)是容量大，但是輸出電壓諧波多，輸入側(cè)功率因數(shù)低，使用功率元件數(shù)量較多。(2)采用全控電力電子器件的交直交變流器可以有效克服交交變流器的缺點(diǎn)，而且易于控制策略的實(shí)現(xiàn)和功率雙向流動(dòng)，非常適用于變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的勵(lì)磁控制。

為了改善發(fā)電系統(tǒng)的性能，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)變速恒頻雙饋發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁控制策略進(jìn)行了較深入的研究，主要為基于各種定向方式的矢量控制策略和直接轉(zhuǎn)矩控制策略。我國(guó)科研機(jī)構(gòu)從上世紀(jì)九十年代開(kāi)始了對(duì)變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制技術(shù)的研究，但大多數(shù)研究還僅限于實(shí)驗(yàn)室，只有部分研究成果在中，在小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁控制系統(tǒng)中得到應(yīng)用。因此，加快雙饋機(jī)組的勵(lì)磁控制技術(shù)的研究進(jìn)度對(duì)提高我國(guó)風(fēng)電機(jī)組自主化進(jìn)程具有重要意義。

除了上面提到的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)勵(lì)磁控制技術(shù)研究以外，變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)還有許多研究熱點(diǎn)包括:

(I)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的軟并網(wǎng)軟解列研究

軟并網(wǎng)和軟解列是目前風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的一個(gè)重要部分。一般的，當(dāng)電網(wǎng)容量比發(fā)電機(jī)的容量大得多的時(shí)候，可以不考慮發(fā)電機(jī)并網(wǎng)的沖擊電流，鑒于目前并網(wǎng)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組已經(jīng)發(fā)展到兆瓦級(jí)水平，所以必須要限制發(fā)電機(jī)在并網(wǎng)和解列時(shí)候的沖擊電流，做到對(duì)電網(wǎng)無(wú)沖擊或者沖擊最小。

(2)無(wú)速度傳感器技術(shù)在雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用的研究

近年，雙饋電機(jī)的無(wú)位置以及無(wú)速度傳感器控制成了風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向，在雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中需要知道電機(jī)轉(zhuǎn)速以及位置信息，但是速度以及位置傳感器的采用提高了成本并且?guī)?lái)了一些不便。理論上可以通過(guò)電機(jī)的電壓和電流實(shí)時(shí)計(jì)算出電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)速度傳感器控制。如果采用無(wú)傳感器控就可以使發(fā)電機(jī)和逆變器之間連線消除，降低了系統(tǒng)成本，增強(qiáng)了控制系統(tǒng)的抗干擾性和可靠性。

(3)電網(wǎng)故障狀態(tài)下風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)不間斷運(yùn)行等方面

并網(wǎng)型雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的定子繞組連接電網(wǎng)上，在運(yùn)行過(guò)程中，各種原因引起的電網(wǎng)電壓波動(dòng)、跌落甚至短路故障會(huì)影響發(fā)電機(jī)的不間斷運(yùn)行。電網(wǎng)發(fā)生突然跌落時(shí)，發(fā)電機(jī)將產(chǎn)生較高的瞬時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩和電磁功率，可能造成發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的機(jī)械損壞或熱損壞，所以三相電網(wǎng)電壓突然跌落時(shí)的系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行控制策略的研究是目前研究焦點(diǎn)問(wèn)題之一。

此外，雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定以及無(wú)功極限方面也是目前研究的熱點(diǎn)。

在大型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，經(jīng)常需要把風(fēng)力發(fā)電機(jī)組接入電力系統(tǒng)并列運(yùn)行。發(fā)電機(jī)并網(wǎng)是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)正常運(yùn)行的“起點(diǎn)”，也是整個(gè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)能夠良好運(yùn)行的前提。其主要要求是限制發(fā)電機(jī)在并網(wǎng)時(shí)的瞬變電流，避免對(duì)電網(wǎng)造成過(guò)大的沖擊，并網(wǎng)過(guò)程是否平穩(wěn)直接關(guān)系到含風(fēng)電電網(wǎng)的穩(wěn)定性和發(fā)電機(jī)的安全性。當(dāng)電網(wǎng)的容量比發(fā)電機(jī)的容量大的多(大于25倍)的時(shí)候，發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)的沖擊電流可以不考慮。但風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量越來(lái)越大，目前己經(jīng)發(fā)展到兆瓦級(jí)水平，機(jī)組并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊已經(jīng)不能忽視。比較嚴(yán)重的后果不但會(huì)引起電網(wǎng)電壓的大幅下降，而且還會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)組各部件造成損害;而且，長(zhǎng)時(shí)間的并網(wǎng)沖擊，甚至還會(huì)造成電力系統(tǒng)的解列以及威脅其它發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。

因此必須通過(guò)合適的發(fā)電機(jī)并網(wǎng)方式來(lái)抑制并網(wǎng)沖擊電流。

目前，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)的方式主要有兩種，一種被稱(chēng)為準(zhǔn)同期方式，另一種被稱(chēng)為自同期方式。準(zhǔn)同期方式是將已經(jīng)勵(lì)磁的發(fā)電機(jī)在達(dá)到同期條件后并入電網(wǎng);自同期方式則是將沒(méi)有被勵(lì)磁的發(fā)電機(jī)在達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)并入電網(wǎng)，隨即給發(fā)電機(jī)加上勵(lì)磁，接著轉(zhuǎn)子被拉入同步。自同期方式由于當(dāng)發(fā)電機(jī)合閘時(shí)，沖擊電流較大，母線電壓跌落較多而很少采用。因此，現(xiàn)在發(fā)電機(jī)的主要并網(wǎng)方式為準(zhǔn)同期方式，它能控制發(fā)電機(jī)快速滿足準(zhǔn)同期條件，從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、安全并網(wǎng)。

異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)

異步發(fā)電機(jī)投入運(yùn)行時(shí)，由于靠轉(zhuǎn)差率來(lái)調(diào)整負(fù)荷，其輸出的功率與轉(zhuǎn)速近乎成線性關(guān)系，因此對(duì)機(jī)組的調(diào)速要求不像同步發(fā)電機(jī)那么嚴(yán)格精確，不需要同步設(shè)備和整步操作，只要轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)就可并網(wǎng)。但異步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)也存在一些問(wèn)題。例如直接并網(wǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的沖擊電流(約為異步發(fā)電機(jī)額定電流的4～7倍)，并使電網(wǎng)電壓瞬時(shí)下降。隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電機(jī)容量的不斷增大，這種沖擊電流對(duì)發(fā)電機(jī)自身部件的安全以及對(duì)電網(wǎng)的影響也愈加嚴(yán)重。過(guò)大的沖擊電流，有可能使發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)連接的主回路中自動(dòng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi);而電網(wǎng)電壓的較大幅度下降；則可能會(huì)使低壓保護(hù)動(dòng)作，從而導(dǎo)致異步發(fā)電機(jī)根本不能并網(wǎng)。另外，異步發(fā)電機(jī)還存在著本身不能輸出無(wú)功功率、需要無(wú)功補(bǔ)償、過(guò)高的系統(tǒng)電壓會(huì)造成發(fā)電機(jī)磁路飽和等問(wèn)題。

目前，國(guó)內(nèi)外采用異步發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)方式主要有以下幾種。

(1)直接并網(wǎng)方式

這種并網(wǎng)方法要求并網(wǎng)時(shí)發(fā)電機(jī)的相序與電網(wǎng)的相序相同，當(dāng)風(fēng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)的異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速(90%一100%)時(shí)即可完成自動(dòng)并網(wǎng)，見(jiàn)圖(2-6)所示，自動(dòng)并網(wǎng)的信號(hào)由測(cè)速裝置給出，然后通過(guò)自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)合閘完成并網(wǎng)過(guò)程。這種并網(wǎng)方式比同步發(fā)電機(jī)的準(zhǔn)同步并網(wǎng)簡(jiǎn)單，但并網(wǎng)瞬間存在三相短路現(xiàn)象，并網(wǎng)沖擊電流達(dá)到4～5倍額定電流，會(huì)引起電力系統(tǒng)電壓的瞬時(shí)下降。這種并網(wǎng)方式只適合用于發(fā)電機(jī)組容量較小或與大電網(wǎng)相并的場(chǎng)合。

(2)準(zhǔn)同期并網(wǎng)方式

與同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同步并網(wǎng)方式相同，在轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，先用電容勵(lì)磁，建立額定電壓，然后對(duì)已勵(lì)磁建立的發(fā)電機(jī)電壓和頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)和校正，使其與系統(tǒng)同步。當(dāng)發(fā)電機(jī)的電壓、頻率、相位與系統(tǒng)一致時(shí)，將發(fā)電機(jī)投入電網(wǎng)運(yùn)行，見(jiàn)圖(2-7)所示。采用這種方式，若按傳統(tǒng)的步驟經(jīng)整步到同步并網(wǎng)，則仍須要高精度的調(diào)速器和整步、同期設(shè)備，不僅要增加機(jī)組的造價(jià)，而且從整步達(dá)到準(zhǔn)同步并網(wǎng)所花費(fèi)的時(shí)間很長(zhǎng)，這是我們所不希望的。該并網(wǎng)方式合閘瞬間盡管沖擊電流很小，但必須控制在最大允許的轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)運(yùn)行，以免造成網(wǎng)上飛車(chē)。

(3)降壓并網(wǎng)方式

降壓并網(wǎng)是在異步發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)之間串接電阻或電抗器或者接入自禍變壓器，以便達(dá)到降低并網(wǎng)合閘瞬間沖擊電流幅值及電網(wǎng)電壓下降的幅度。因?yàn)殡娮琛㈦娍蛊鞯仍墓β剩诎l(fā)電機(jī)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行后必須將其迅速切除。顯然這種并網(wǎng)方法的經(jīng)濟(jì)性較差。

(4)晶閘管軟并網(wǎng)方式

這種并網(wǎng)方式是在異步發(fā)電機(jī)定子與電網(wǎng)之間通過(guò)每相串入一只雙向晶閘管連接起來(lái)，來(lái)對(duì)發(fā)電機(jī)的輸入電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。雙向晶閘管的兩端與并網(wǎng)自動(dòng)開(kāi)關(guān)K2的動(dòng)合觸頭并聯(lián)，如圖2-9所示。

接入雙向晶閘管的目的是將發(fā)電機(jī)并網(wǎng)瞬間的沖擊電流控制在允許的限度內(nèi)。圖(2-9)示出軟并網(wǎng)裝置的原理。通過(guò)采集US和IS的幅值和相位，對(duì)晶閘管的導(dǎo)通角進(jìn)行控制。具體的并網(wǎng)過(guò)程是:當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組接收到由控制系統(tǒng)微處理機(jī)發(fā)出的啟動(dòng)命令后，先檢查發(fā)電機(jī)的相序與電網(wǎng)的相序是否一致，若相序正確，則發(fā)出松閘命令，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開(kāi)始啟動(dòng)；當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)(約為99 %-100%同步轉(zhuǎn)速)，雙向晶閘管的控制角同時(shí)由180度到0度逐漸同步打開(kāi)，與此同時(shí)，雙向晶閘管的導(dǎo)通角則同時(shí)由0度到180度逐漸增大，此時(shí)并網(wǎng)自動(dòng)開(kāi)關(guān)K2未動(dòng)作，動(dòng)合觸點(diǎn)未閉合，異步發(fā)電機(jī)即通過(guò)晶閘管平穩(wěn)地并入電網(wǎng)，隨著發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的繼續(xù)升高，電機(jī)的轉(zhuǎn)差率趨于零，當(dāng)轉(zhuǎn)差率為零時(shí)，雙向晶閘管已全部導(dǎo)通，并網(wǎng)自動(dòng)開(kāi)關(guān)K2動(dòng)作，短接雙向晶閘管，異步發(fā)電機(jī)的輸出電流將不再經(jīng)雙向晶閘管，而是通過(guò)已閉合的自動(dòng)開(kāi)關(guān)K2流入電網(wǎng)。在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后，應(yīng)立即在發(fā)電機(jī)端并入補(bǔ)償電容，將發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)(cos }p)提高到0.95以上。由于風(fēng)速變化的隨機(jī)性，在達(dá)到額定功率前，發(fā)電機(jī)的輸出功率大小是隨機(jī)變化的，因此對(duì)補(bǔ)償電容的投入與切除也需要進(jìn)行控制，一般是在控制系統(tǒng)中設(shè)有幾組容量不同的補(bǔ)償電容，根據(jù)輸出無(wú)功功率的變化，控制補(bǔ)償電容的分段投入或切除。這種并網(wǎng)方法的特點(diǎn)是通過(guò)控制晶閘管的導(dǎo)通角，來(lái)連續(xù)調(diào)節(jié)加在負(fù)載上的電壓波形，進(jìn)而改變負(fù)載電壓的有效值。目前，采用晶閘管軟切入裝置((SOFT CUT-IN)已成為大型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中不可缺少的組成部分，用于限制發(fā)電機(jī)并網(wǎng)以及大小電機(jī)切換時(shí)的瞬態(tài)沖擊電流，以免對(duì)電網(wǎng)造成過(guò)大的沖擊。

晶閘管軟并網(wǎng)技術(shù)雖然是目前一種較為先進(jìn)的并網(wǎng)方法，但它也對(duì)晶閘管器件以及與之相關(guān)的晶閘管觸發(fā)電路提出了嚴(yán)格的要求，即晶閘管器件的特性要一致、穩(wěn)定以及觸發(fā)電路可靠，只有發(fā)電機(jī)主回路中的每相的雙向晶閘管特性一致，并且控制極觸發(fā)電壓、觸發(fā)電流一致，全開(kāi)通后壓降相同，才能保證可控硅導(dǎo)通角在0度到180度范圍內(nèi)同步逐漸增大，才能保證發(fā)電機(jī)三相電流平衡，否則會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)

不利。

適合交流勵(lì)磁雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)技術(shù)

目前，適合交流勵(lì)磁雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)方式主要是基于定子磁鏈定向矢量控制的準(zhǔn)同期并網(wǎng)控制技術(shù)，包括空載并網(wǎng)方式，獨(dú)立負(fù)載并網(wǎng)方式，以及孤島并網(wǎng)方式。另外，對(duì)于垂直軸型的雙饋機(jī)組，由于不能自動(dòng)起動(dòng)，所以必須采用“電動(dòng)式”并網(wǎng)方式。下面對(duì)各種并網(wǎng)方式的實(shí)現(xiàn)原理分別給予了簡(jiǎn)要介紹。

(1)空載并網(wǎng)技術(shù)

所謂空載并網(wǎng)就是并網(wǎng)前雙饋發(fā)電機(jī)空載，定子電流為零，提取電網(wǎng)的電壓信息(幅值、頻率、相位)作為依據(jù)提供給雙饋發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)，通過(guò)引入定子磁鏈定向技術(shù)對(duì)發(fā)電機(jī)的輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，使建立的雙饋發(fā)電機(jī)定子空載電壓與電網(wǎng)電壓的頻率、相位和幅值一致。當(dāng)滿足并網(wǎng)條件時(shí)進(jìn)行并網(wǎng)操作，并網(wǎng)成功后控制策略從并網(wǎng)控制切換到發(fā)電控制。如圖(2-10)所示。

（2)獨(dú)立負(fù)載并網(wǎng)技術(shù)

獨(dú)立負(fù)載并網(wǎng)技術(shù)的基本思路為:并網(wǎng)前雙饋電機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行(如電阻性負(fù)載)，根據(jù)電網(wǎng)信息和定子電壓、電流對(duì)雙饋電機(jī)和負(fù)載的值進(jìn)行控制，在滿足并網(wǎng)條件時(shí)進(jìn)行并網(wǎng)。獨(dú)立負(fù)載并網(wǎng)方式的特點(diǎn)是并網(wǎng)前雙饋電機(jī)已經(jīng)帶有獨(dú)立負(fù)載，定子有電流，因此并網(wǎng)控制所需要的信息不僅取自于電網(wǎng)側(cè)，同時(shí)還取自于雙饋電機(jī)定子側(cè)。

負(fù)載并網(wǎng)方式發(fā)電機(jī)具有一定的能量調(diào)節(jié)作用，可與風(fēng)力機(jī)配合實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的控制，降低了對(duì)風(fēng)力機(jī)調(diào)速能力的要求，但控制較為復(fù)雜。

(3)孤島并網(wǎng)方式

孤島并網(wǎng)控制方案可分為3個(gè)階段。第一階段為勵(lì)磁階段，見(jiàn)圖(2-12)所示，從電網(wǎng)側(cè)引入一路預(yù)充電回路接交—直—交變流器的直流側(cè)。預(yù)充電回路由開(kāi)關(guān)K1、預(yù)充電變壓器和直流充電器構(gòu)成。

當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定轉(zhuǎn)速要求后，K1閉合，直流充電器通過(guò)預(yù)充電變壓器給交—直—交變流器的直流側(cè)充電。充電結(jié)束后，電機(jī)側(cè)變流器開(kāi)始工作，供給雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)勵(lì)磁電流。此時(shí)，控制雙饋電機(jī)定子側(cè)電壓逐漸上升，直至輸出電壓達(dá)到額定值，勵(lì)磁階段結(jié)束。

第二階段為孤島運(yùn)行階段。首先將Kl

斷開(kāi)，然后啟動(dòng)網(wǎng)側(cè)變流器，使之開(kāi)始升壓運(yùn)行，將直流側(cè)

升壓到所需值。此時(shí)，能量在網(wǎng)側(cè)變流器，電機(jī)側(cè)變流器以及雙饋電機(jī)之間流動(dòng)，它們共同組成一個(gè)孤島運(yùn)行方式。

第三階段為并網(wǎng)階段。在孤島運(yùn)行階段，定子側(cè)電壓的幅值、頻率和相位都與電網(wǎng)側(cè)相同。此時(shí)閉合開(kāi)關(guān)K2，電機(jī)與電網(wǎng)之間可以實(shí)現(xiàn)無(wú)沖擊并網(wǎng)。并網(wǎng)后，可通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的槳距角來(lái)增加風(fēng)力機(jī)輸入能量，從而達(dá)到發(fā)電的目的。

(4)“由動(dòng)式”并網(wǎng)方式

前面介紹的幾種并網(wǎng)方式都是針對(duì)具有自起動(dòng)能力的水平軸雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的準(zhǔn)同期并網(wǎng)方式，對(duì)于垂直軸型的雙饋機(jī)組(又稱(chēng)達(dá)里厄型風(fēng)力機(jī))由于不具備自啟動(dòng)能力，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在靜止?fàn)顟B(tài)下的起動(dòng)可由雙饋電機(jī)運(yùn)行于電動(dòng)機(jī)工況來(lái)實(shí)現(xiàn)。

如圖(2-13)所示，為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)起動(dòng)在轉(zhuǎn)子繞組與轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器之間安裝一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)K3，在進(jìn)行并網(wǎng)操作時(shí)，首先操作K3將雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子經(jīng)電阻短路，然后閉合K1連接電網(wǎng)與定子繞組。在電網(wǎng)電壓作用下雙饋電機(jī)將以感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻方式逐漸起動(dòng)。通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子串電阻的大小，可以提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩減小起動(dòng)電流，從而緩解機(jī)組起動(dòng)過(guò)程的暫態(tài)沖擊。當(dāng)雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸上升并接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)子電流將下降到零。在此條件下，操作K3斷開(kāi)串聯(lián)電阻后將轉(zhuǎn)子繞組與轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器相連接，同時(shí)觸發(fā)轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器投入勵(lì)磁。最后在成功投入勵(lì)磁后，調(diào)節(jié)勵(lì)磁使雙饋發(fā)電機(jī)迅速進(jìn)入定子功率或轉(zhuǎn)速控制狀態(tài)，完成機(jī)組起動(dòng)過(guò)程。

這種并網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單，通過(guò)適當(dāng)?shù)捻樞蚩刂凭湍軌驅(qū)崿F(xiàn)不具備自起動(dòng)能力的雙饋發(fā)電機(jī)組的起動(dòng)與并網(wǎng)的需要，如果電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)安裝有“CrowBarProtection”保護(hù)裝置，則通過(guò)控制器投切“CrowBar Protection”就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的起動(dòng)與準(zhǔn)同期并網(wǎng)。

空載并網(wǎng)方式并網(wǎng)前發(fā)電機(jī)不帶負(fù)載，不參與能量和轉(zhuǎn)速的控制，所以為了防止在并網(wǎng)前發(fā)電機(jī)的能量失衡而引起的轉(zhuǎn)速失控，應(yīng)由原動(dòng)機(jī)來(lái)控制發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速。獨(dú)立負(fù)載并網(wǎng)方式并網(wǎng)前接有負(fù)載，發(fā)電機(jī)參與原動(dòng)機(jī)的能量控制，表現(xiàn)在一方面改變發(fā)電機(jī)的負(fù)載，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的能量輸出，另一方面在負(fù)載一定的情況下，改變發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的同時(shí)，改變能量在電機(jī)內(nèi)部的分配關(guān)系。前一種作用實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)能量的粗調(diào)，后一種實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)能量的細(xì)調(diào)。可以看出，空載并網(wǎng)方式需要原動(dòng)機(jī)具有足夠的調(diào)速能力，對(duì)原動(dòng)機(jī)的要求較高;獨(dú)立負(fù)載并網(wǎng)方式，發(fā)電機(jī)具有一定的能量調(diào)節(jié)作用，可與原動(dòng)機(jī)配合實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的控制，降低了對(duì)原動(dòng)機(jī)調(diào)速能力的要求，但控制復(fù)雜，需要進(jìn)行電壓補(bǔ)償和檢測(cè)更多的電壓、電流量。孤島并網(wǎng)方式是一種近年來(lái)才提出的比較新穎的一種并網(wǎng)方式，在并網(wǎng)前形成能量回路，轉(zhuǎn)子變換器的能量輸入由定子提供，降低了并網(wǎng)時(shí)的能量損耗。

其中空載并網(wǎng)方式由于具有控制策略簡(jiǎn)單，控制效果好，而在實(shí)際機(jī)組中廣泛采用，而負(fù)載并網(wǎng)方式、孤島并網(wǎng)方式以及“電動(dòng)式”并網(wǎng)方式由于存在控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，系統(tǒng)穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)目前仍然停留在理論探索階段。

雙饋發(fā)電機(jī)并網(wǎng)控制與功率控制的切換

雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制的目的是對(duì)發(fā)電機(jī)的輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，使建立的DFIG的定子空載電壓與電網(wǎng)電壓的幅值、頻率、和相位保持一致，當(dāng)滿足并網(wǎng)條件時(shí)進(jìn)行并網(wǎng)操作，并網(wǎng)成功后進(jìn)行最大風(fēng)能追蹤控制

.并網(wǎng)成功后一方面變槳距系統(tǒng)將槳葉節(jié)距角置于0以獲得最佳風(fēng)能利用系數(shù)，與此同時(shí)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤(Maximum Power pointTracking,MPPT)控制，以捕獲最大風(fēng)能。并網(wǎng)切換前后控制策略有較大差異，如果直接切換，則控制系統(tǒng)重新從零開(kāi)始調(diào)節(jié)，必然引起轉(zhuǎn)子電壓的突變，從而造成并網(wǎng)瞬間系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩，這種振蕩可能短時(shí)間內(nèi)使系統(tǒng)輸出有很大的偏差，致使控制量超過(guò)系統(tǒng)可能的最大允許范圍，容易造成發(fā)電機(jī)損壞，而這在實(shí)際的并網(wǎng)過(guò)程中是十分不利的。為此，要達(dá)到發(fā)電機(jī)順利、安全并網(wǎng)的目的還必須實(shí)現(xiàn)控制策略的無(wú)擾切換，使轉(zhuǎn)子輸出電壓平穩(wěn)的過(guò)渡到新的穩(wěn)定狀態(tài)。

雙饋發(fā)電機(jī)的解列控制

基于雙饋電機(jī)的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，在風(fēng)速達(dá)到最低啟動(dòng)風(fēng)速(切入風(fēng)速)后開(kāi)始進(jìn)行并網(wǎng)控制使空載定子電壓跟隨電網(wǎng)電壓，風(fēng)電機(jī)組平穩(wěn)的并入電網(wǎng)，運(yùn)行發(fā)電。在風(fēng)力機(jī)并入電網(wǎng)后會(huì)根據(jù)風(fēng)速大小的不同實(shí)施不同的控制策略，包括MPPT控制、恒轉(zhuǎn)速控制及恒功率控制。當(dāng)高于停機(jī)風(fēng)速(切出風(fēng)速)時(shí)，便會(huì)將風(fēng)機(jī)從電網(wǎng)中切出，即解列控制。解列控制的要求是在斷網(wǎng)瞬間定子電流為零。由于在斷網(wǎng)前雙饋電機(jī)實(shí)施恒功率控制，所以在解列控制中一方面要通過(guò)變槳距系統(tǒng)將槳葉節(jié)距角刀調(diào)至90，即順槳狀態(tài)，以減少風(fēng)輪吸收的機(jī)械能降低轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，另一方面通過(guò)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)子電流的轉(zhuǎn)矩分量和勵(lì)磁分量逐漸減小到零，從而使得雙饋電機(jī)的定子電流逐漸變化到零，最后在零電流狀態(tài)下與電網(wǎng)脫開(kāi)，完成軟切出過(guò)程。oo