第一章风力发电机组监测与控制.pptx

1、风力发电机组监测与控制第一章绪论第一章绪论第一节控制技术的研究内容第二节风力发电机组的总体结构第三节控制系统的作用第四节控制系统的结构第一节控制技术的研究内容风力发电机组的控制系统是综合性控制系统。它不仅要监视电网、风况和机组的运行参数，在各种正常或故障情况下脱网停机，以确保运行的安全性与可靠性；还要根据风速与风向的变化，对机组进行优化控制，以保证机组稳定、高效地运行。20世纪80年代中期，定桨恒速风力发电机组开始进入风力发电市场，它主要解决了风力发电机组的并网问题和运行的安全性与可靠性问题。20世纪90年代初期，基于高转差异步发电机进行有限变速的全桨变距风力发电机组开始进入风力发电市场。由于

2、有限变速的全桨变距风力发电机组在额定风速以下运行时的效果仍不理想，到了20世纪90年代中期，基于变速恒频技术的全桨变距风力发电机组开始进入风电市场。并网型风力发电机组形式有采用笼型异步发电机的定桨恒速风力发电机组(见图1-1)和全桨变距风力发电机组，采用双馈式异步发电机(见图1-2)和采用永磁式同步发电机的变速恒频风力发电机组(见图1-3)。对于定桨恒速风力发电机组和全桨变距有限变速风力发电机组，发电机并网过程采用晶闸管限流软切入，过渡过程结束时，旁路接触器合上，晶闸管被切除，风力发电机组进入发电运行状态，如图1-1所示。第二节风力发电机组的总体结构变速恒频风力发电机组主要有双馈异步式和永磁同

3、步式两种。双馈异步式变速恒频风力发电机组的发电机定子直接与电网相连，转子通过变流器与电网相连，由定子和转子两侧向电网输出电流，如图1-2所示。低速永磁同步式变速恒频风力发电机组不带增速齿轮箱，发电机转子为永磁体，由定子通过全功率变流器向电网输电，如图1-3所示。这两种机组都可以由变流器实现无冲击并网和脱网。第二节风力发电机组的总体结构第二节风力发电机组的总体结构图1-1定桨恒速风力发电机组总体结构第二节风力发电机组的总体结构图1-2双馈异步式变速恒频风力发电机组总体结构第二节风力发电机组的总体结构图1-3永磁同步式变速恒频风力发电机组总体结构第三节控制系统的作用图1-4风力发电机组的动态特性图

4、1-5定桨恒速风力发电机组的控制方式第四节控制系统的结构机舱控制柜的主要工作任务如下所述。(1)采集机舱内振动开关、油位、压差、磨损、发电机温度及接触器、继电器和传感器的反馈等开关量信号；采集并处理叶轮转速、发电机转速、风速风向、温度、振动等脉冲、模拟量信号由通信模块转为光纤通信经塔筒到达塔基控制柜，经中央处理器处理后，由光纤通信返回机舱，控制各传感器执行元器件输出。(2)通过集电环对变桨系统供电，建立通信和开关量信号交互，发送EFC(Emergency Feather Command)和Bypass(Bypass feather limit switch 91)信号控制变桨系统的紧急顺桨和复

5、位。第四节控制系统的结构塔基控制柜的主要工作任务如下所述。(1)控制器的处理模块位于塔基控制柜，主要完成数据采集及输入、输出信号处理；逻辑功能判定；对外围执行机构发出控制指令；与机舱控制柜进行通信，接收机舱信号，返回控制信号；与变流器CAN通信，通过控制转子电流实现有功无功调节，使风力发电机组变速恒频运行；与风电场中央监控系统通信，交互信息。第四节控制系统的结构(2)对变流器、变桨系统、液压系统状况、偏航系统状况、润滑系统状况、齿轮箱状况、及机组关键设备的温度和环境温度等作监控；变流器和变桨系统的耦合控制，实现了机组变速恒频运行、有功无功调节、并网和制动、偏航自动对风、自动解缆、发电机和主轴的自动润滑、主要部件的除湿加热和散热器的开停。(3)对定子侧和转子侧的电压、电流测量，除了用于监控电压、电流、频率外，也用于统计发电量。(4)通过和机舱相连的信号线，实现系统安全停机、紧急停机、安全链复位等功能。第四节控制系统的结构图1-6控制系统的总体结构第四节控制系统的结构图1-7控制系统通信联系第四节控制系统的结构表1-1机舱控制柜模块配置表1-2塔基控制柜模块配置第四节控制系统的结构