第2章 节 风力发电及其控制--《可再生能源发电》电子课件.ppt

2.5.3 变桨距恒速风力发电机组的运行与控制 1.输出功率特性 图2-40 变桨距恒速风力发电机组的基本控制策略 2.运行状态 根据变桨距系统所起的作用，变桨距风力发电机组可分为三种运行状态：启动状态、欠功率状态和额定功率状态。 1）启动状态。变桨距风力机在静止时，桨距角为 如图 2-41所示。这时，气流对桨叶不产生转矩。当风速达到启动风速时，叶片向桨距角为 对叶片产生一定的攻角， 风轮开始启动. 方向转动，直至气流 2）欠功率状态。 当风力发电机组并入电网后，由于风速低于额定风速，发电机的输出功率低于额定功率，此运行状态称为欠功率状态。在采用笼型异步发电机的风力发电机系统中，欠功率状态下对桨距角不加控制，这时的变桨距风力发电机组与定桨距风力发电机组相同 。 而在采用绕线转子异步发电机的风力发电机系统中，可采用所谓的“优化滑差”技术，即可以根据风速的大小，调整发电机的转差率，使其尽量运行在最佳叶尖速比上，从而改善低风速时风力发电机组的性能。 3）额定功率状态。当风速达到额定风速以后，风力发电机组进入额定功率状态。此时，变桨距系统开始根据发电机的功率信号进行控制，控制信号的给定值是恒定的额定功率。功率反馈信号与给定信号比较，当实际功率大于额定功率时，桨距角就向增大方向转动（减小迎风面积），反之则向桨距角减小的方向转动（增大迎风面积）。2.3.4节已对此有部分介绍。 图2-42 变桨距恒速风力发电机组的控制框图 2.5.4 变桨距变速风力发电机组的运行与控制 12 1.控制策略 图2-43 变桨距变速风力发电机组的基本控制策略 2.运行状态 1）启动状态（Oa段） 2） 恒定区（ab段）：也称变速运行区。 3）转速恒定区（bc段） 4）功率恒定区：风速高于额定风速时，转速和功率必须维持在额定值，因此，该状态运行区域称为功率恒定区。 5）切出区：当风速大于切出风速时，为保证风力发电机组的安全，需对机组进行制动减速控制，直至切出。 (a) 恒定区 （b）转速恒定区 （c）功率恒定区 值变化情况 图2-46 三个工作区域的 3.不同类型风力发电机组的比较 图2-47 不同类型风力发电机组的功率曲线对比 2.5.5 最大功率点跟踪（MPPT）控制简介 欲使风力发电机组运行于最佳叶尖速比，实现最大功率点跟踪，必须采用适当的控制方法，即所谓的最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking ,MPPT）控制方法，使风力机的转速随风速的变化而成比例地变化。目前，已有多种不同的MPPT控制方案，各有优缺点和适用范围。 1.最佳叶尖速比法 当叶尖速比 时， 有最大值 图2-48 最佳叶尖速比控制框图 2.功率信号反馈法 图2-49 最大功率曲线 图2-50 基于PI调节器的 功率信号反馈法的控制框图 图2-51 基于模糊PI调节器的 功率信号反馈法的控制框图 3.爬山有哪些信誉好的足球投注网站法 爬山有哪些信誉好的足球投注网站法无需测量风速，也不需要事先知道风力机的功率曲线，而是人为地给风力机施加转速扰动，根据发电机输出功率的变化确定转速的控制增量。 爬山有哪些信誉好的足球投注网站法的原理 爬山有哪些信誉好的足球投注网站法控制框图 该控制方法的优点是：不需要任何测定风速的装置，不需要知道风力机确切的功率特性。它对风力机功率特性的掌握要求较低，且控制过程基本是由软件编程实现的；它独立于风力机的设计参数，可以自主地追踪到最大功率点；对于无惯性的或惯性很小的小型风力发电系统，风力机转速对风速的反应几乎是瞬时的。该方法的缺点是：即使风速稳定，发电机的最终输出功率也会有小幅波动；按照系统的控制目标，希望在某一风速下风力机能够沿着功率曲线逐步移动到最佳功率负载线附近，所以要求系统在每一调整的离散时间点上达到稳态工作点，对于惯性较大的大型风力机系统，系统的时间常数较大，实现最大功率点跟踪所需时间较长，因此在风速持续变化的情况下其控制性能将受到影响；此外，当风速变化较快时，可能引起系统振荡，不宜采用此方法。 2.6 风力发电机系统并网 2.6.1 同步风力发电机组并网 2.6.2 异步风力发电机组并网 2.6.3 风力发电机组的并网安全运行与防护措施 2.6.1 同步风力发电机组并网 同步风力发电机组并联到电网时，为防止过大的电流冲击和转矩冲击，风力发电机输出的各相端电压的瞬时值要与电网端对应相电压的瞬时值完全一致，具体有5个条件：①波形相同；②幅值相同；③频率相同；④相序相同；⑤相位相同。 1）并网条件 2）并网方法 （1）自动准同步并网。 当风力发电机的转速几乎达到同步转速、发电机的端电压与电网电压的幅值大致相同和断路器两端的电位差为零或很小时，控制断