控制定桨恒速风电机组变速运行的变频和励磁系统 an excitation and converter system for controlling fixed speed and fixed pitch wind turbines to variable speed.pdfVIP

第25卷第7期 电力科学与工程 V01．25，No一 ． 7 ElectricPowerScienceand 2009年7月 EnIgineedng Jul．，2009 控制定桨恒速风电机组变速运行的变频和励磁系统 解大1，张延迟”，龚锦霞1 (1-上海交通大学电气工程系，上海200240；2．华东理工大学自动化系，上海200237；3．上海电机学院 电气工程系，上海200240) 摘要：针对定桨距恒速型风力发电机对风能的利用效率较低的问题，提出了采用一种新型变频和励磁系统 将其改造成为变速风力发电机的方法．设计的新型可消谐励磁调节系统用于定桨距恒速风力发电机励磁， 与风力发电机接入电网的变频器进行协调控制，可使风力发电机根据风速变转速运行，大大提高了对风能 的利用率．同时，本励磁调节系统可消除谐波的特点降低了变频器产生的谐波对风力发电机的不利影响， 提高了风力发电机系统的性能价格比． 关键词：风力发电机；定桨距恒速型；风能利用率；励磁调节；协调控制 中图分类号：TM712；TM614文献标识码：A 可消除谐波的励磁调节装置，协调控制励磁调节与 0 引 言 变频器的运行方式，从而达到风力发电机变速运行 和最大利用风能的效果。此励磁调节器消谐的特性 作为一种重要的可再生能源技术，风力发电 能同时也降低了不控整流产生的谐波对于风力发电 GWn_】。 装机容量在中国截止到2007年已达到5 机的不利影响。从实际情况看，此方案针对国内 600～750 早期的风力发电机大多采用异步式感应电机，其特 kW风电机组改造成本低，运行方式多 点是定桨距、恒转速，可靠性高，造价较低，运行 样：从整个风力发电的控制系统看，可较大幅度地 及维护简单，是当前中国各风电场的主要机型¨1。 提高控制系统的性价比。 但此类风力发电机的转速受到电网频率的钳制，不 能根据风速的变化最大限度地利用风能p】。 1 风电机组的接线及运行形式 有文献研究指出，定桨距恒速风力发电机采用 交一直一交整流逆变后接入电网的方式可使机组变 1．1风电机组的接线形式 速运行，从而提高风能利用率卜51。因这种发电机 通常的异步式感应风力发电机是直接接入电网 需从电网获得励磁，所以整流／逆变器必须是四象 的，为补偿无功功率，一般要在接入点并联补偿电 限可逆型，对整流／逆变器的技术性能要求较高№1。 容。本文改进为变速型的风力发电机组接线图如图 也有研究文献采用柔性直流输电VSCHVDC将风1所示。它包括三个部分： 力发电机接入电网，其整流侧可以是多风力发电机 并联后接入，或者分散的风力发电机分别整流后在 直流侧并联，也可以解决变转速的问题p4】。 在对应用可行性进行了充分讨论并对比了交一 直一交变流器的基础上，本文考虑在风力发电机侧 采用不控整流方式进行整流，然后通过VSC控制 方式逆变接入电网的变频器技术，这样可使得变频 L一．-．．．．．．．J 器的造价大为降低。发电机励磁则采用一种新型的 图1风电机组接线图 收稿日期：2009一04一11． 基金项目：上海市教委重点学科“电力电子与电力传动”的支持051901) 作者简介：解大(1969一)，男，上海交通大学电气工程系副教授． 万方数据 8 电力科学与工程