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大型風(fēng)電場及風(fēng)電機組的控制系統(tǒng)方案

2011-04-19 來源:中國傳動網(wǎng) 瀏覽數(shù):1510

  風(fēng)力發(fā)電機并網(wǎng)以后,控制系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)速的變化,通過槳距調(diào)節(jié)機構(gòu),改變槳葉攻角以調(diào)整輸出電功率,更有效地利用風(fēng)能。在額定風(fēng)速以下時,此時葉片攻角在零度附近,可認為等同于定槳距風(fēng)力發(fā)電機,發(fā)

  電機的輸出功率隨風(fēng)速的變化而變化。當風(fēng)速達到額定風(fēng)速以上時,變槳距機構(gòu)發(fā)揮作用,調(diào)整葉片的攻角,保證發(fā)電機的輸出功率在允許的范圍內(nèi)。

  但是,由于自然界的風(fēng)力變幻莫測。風(fēng)速總是處在不斷地變化之中,而風(fēng)能與風(fēng)速之間成三次方的關(guān)系,風(fēng)速的較小變化都將造成風(fēng)能的較大變化,導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機的輸出功率處于不斷變化的狀態(tài)。對于變槳距風(fēng)力發(fā)電機,當風(fēng)速高于額定風(fēng)速后,變槳距機構(gòu)為了限制發(fā)電機輸出功率,將調(diào)節(jié)槳距,以調(diào)節(jié)輸出功率。如果風(fēng)速變化幅度大,頻率高,將導(dǎo)致變槳距機構(gòu)頻繁大幅度動作,使變槳距機構(gòu)容易損壞;同時,變槳距機構(gòu)控制的葉片槳距為大慣量系統(tǒng),存在較大的滯后時間,槳距調(diào)節(jié)的滯后也將造成發(fā)電機輸出功率的較大波動,對電網(wǎng)造成一定的不良影響。

  為了減小變槳距調(diào)節(jié)方式對電網(wǎng)的不良影響,可采用一種新的功率輔助調(diào)節(jié)方式-RCC(Rotor Current Control轉(zhuǎn)子電流控制)方式來配合變槳距機構(gòu),共同完成發(fā)電機輸出功率的調(diào)節(jié)。RCC控制必須使用在線繞式異步發(fā)電機上,通過電力電子裝置,控制發(fā)電機的轉(zhuǎn)子電流,使普通異步發(fā)電機成為可變滑差發(fā)電機。RCC控制是一種快速電氣控制方式,用于克服風(fēng)速的快速變化。采用了RCC控制的變槳距風(fēng)力發(fā)電機,變槳距機構(gòu)主要用于風(fēng)速緩慢上升或下降的情況,通過調(diào)整葉片攻角,調(diào)節(jié)輸出功率;RCC控制單元則應(yīng)用于風(fēng)速變化較快的情況,當風(fēng)速突然發(fā)生變化時,RCC單元調(diào)節(jié)發(fā)電機的滑差,使發(fā)電機的轉(zhuǎn)速可在一定范圍內(nèi)變化,同時保持轉(zhuǎn)子電流不變,發(fā)電機的輸出功率也就保持不變。

   3.4 無功補償控制

  由于異步發(fā)電機要從電網(wǎng)吸收無功功率,使風(fēng)電機組的功率因數(shù)降低。并網(wǎng)運行的風(fēng)力發(fā)電機組一般要求其功率因數(shù)達到0.99以上,所以必須用電容器組進行無功補償。由于風(fēng)速變化的隨機性,在達到額定功率前,發(fā)電機的輸出功率大小是隨機變化的,因此對補償電容的投入與切除需要進行控制。在控制系統(tǒng)中設(shè)有四組容量不同的補償電容,計算機根據(jù)輸出無功功率的變化,控制補償電容器分段投入或切除。保證在半功率點的功率因數(shù)達到0.99以上。

   3.5 偏航與自動解纜控制

  偏航控制系統(tǒng)有三個主要功能:

  (1) 正常運行時自動對風(fēng)。當機艙偏離風(fēng)向一定角度時,控制系統(tǒng)發(fā)出向左或向右調(diào)向的指令,機艙開始對風(fēng),直到達到允許的誤差范圍內(nèi),自動對風(fēng)停止。

  (2) 繞纜時自動解纜。當機艙向同一方向累計偏轉(zhuǎn)2.3圈后,若此時風(fēng)速小于風(fēng)電機組啟動風(fēng)速且無功率輸出,則停機,控制系統(tǒng)使機艙反方向旋轉(zhuǎn)2.3圈解繞;若此時機組有功率輸出,則暫不自動解繞;若機艙繼續(xù)向同一方向偏轉(zhuǎn)累計達3圈時,則控制停機,解繞;若因故障自動解繞未成功,在扭纜達4圈時,扭纜機械開關(guān)將動作,此時報告扭纜故障,自動停機,等待人工解纜操作。

  (3) 失速保護時偏離風(fēng)向。當有特大強風(fēng)發(fā)生時,停機,釋放葉尖阻尼板,槳距調(diào)到最大,偏航90o背風(fēng),以保護風(fēng)輪免受損壞。 

【延伸閱讀】

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閱讀上文 >> 兆瓦級雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的仿真分析
閱讀下文 >> 風(fēng)電與蓄能電站配套運行問題淺析

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