风力发电并网现状研究

风力发电并网现状研究（精选9篇）

风力发电并网现状研究 第1篇

关键词：风力发电,光伏发电,并网问题

0引言

风力发电是根据自然界的风力进行供电的一种方式, 而光伏发电是直接对太阳能进行使用的一种方式, 对于这两种新型能源提供方式来说, 其对于我国能源的节约以及环境的保护都具有积极的意义。但是, 由于这两种能源同我国传统使用的能源类型相比具有一定的差异, 就使其在实际调度以及运行的过程中难免会存在一定的问题, 对此, 就需要我们能够对这部分问题产生的原因进行良好地掌握, 从而更好地找寻解决的办法。

1风力发电和光伏发电并网过程中所存在的问题

对于光伏以及风力发电来说, 其所具有的发电功率波动都较大, 且具有较大的不确定性。对于使用风力以及光伏发电, 容量较大的系统就需要具有更高的发电备用容量以及输电网络容量。但是, 即使具备这部分条件其在并网的过程依然会出现一定的问题:

1.1孤岛效应所谓孤岛效应, 就是如果电力企业在实际供电的过程中由于维修以及出现故障而使电力出现了中断的现象, 那么用户端的发电系统却不能够及时地对这种停电行为进行检测, 从而将自身切离市电网络, 进而将周围的光伏以及风力发电网络形成一种脱离电力企业掌控的一个孤岛, 而出现这种情况的频率也会随着光伏以及电力发电量的增大而增大。如果出现了这种孤岛效应, 那么就很可能对电力企业线路的维修以及工作人员造成威胁;使配电系统中的保护开关动作程度受到影响, 并很可能会由于出现较大的冲击电流而对电力系统中设备的安全运行造成威胁;因为孤岛区域所存在的频率以及电压的波动性使系统设备受到危害等等。

1.2可靠性问题对于光伏以及风力发电方式来说, 其在实际应用过程中还存在着一定的不可靠性, 其主要表现为:首先, 当电力系统出现停电情况时间, 就会使光伏以及风力发电工作也会暂停, 不能够良好地提升供电工作的可靠性;其次, 如果两者在继电保护方面没有进行良好的落实, 那么也会使继电保护出现误动作的情况, 也会对可靠性产生影响;最后, 如果在安装环节中没有选择好两者的连接方式以及安装地点, 也会对整个系统的可靠性产生影响。而对其产生影响最大的就是风速灰根据天气所存在的随机性, 以及光照根季节以及天气所存在的不稳定情况, 从而使通过这两种方式进行供电的系统电压情况变化较大, 不能够使我们很好地对其进行预测。

1.3电网效益问题对于光伏以及风力发电方式来说, 其在接入系统之后可以将配网中原有的部分设备变成备用以及闲置的状态, 比如在这两种发电方式运行的过程中, 同配电系统相连接的电缆线路以及配电变压器往往会由于自身所具有的负荷情况较小而出现轻载的情况, 从而直接使配电设备成为两种新能源发电方式的备用设备, 进而造成整个配电网的成本增加、效益降低的情况。

2风力发电和光伏发电并网问题的解决措施

2.1构建风力发电和光伏发电系统的研究验证环境

2.1.1建模研究与验证环境对于风力发电和光伏发电系统来说, 需要能够首先对其发电系统的特性进行研究, 并在相应的电力分析软件中对这两种发电系统建立起全面的动态以及静态模型, 并将光伏发电同控制器的两种特性进行全面的比较, 并在比较的基础上建立起一套完善且全面的风力发电和光伏发电控制系统模型, 从而通过在电力软件对这两种发电系统所具有的供电能力进行计算的基础上, 为后续风力及光伏发电的验证以及测试打好基础。

2.1.2仿真实验环境在对风力及光伏发电系统进行建模研究之后, 也需要能够适时地对风力及光伏发电典型的案例进行研究, 并对典型案例的发电系统、运行方式、故障场景以及对其进行控制的措施进行研究分析, 之后再对这部分案例进行仿真计算, 从而能够通过这种方式不断地积累相关经验, 并以建立专门数据库的形式将这部分成功的参数以及做法为后续工作的开展作出保障。

2.2深入研究风力及光伏发电系统同电网共同作用的机理当风力及光伏发电网络通过微网的方式同电网进行连接之后, 两者间所具有的作用情况则是十分复杂的, 且会对电网的运行特性产生较大的影响。而对于这种情况来说, 则需要能够通过全新的方式对影响情况进行分析, 并且需要通过全新的分析方式对配电系统的稳定性以及同微网之间的影响进行研究, 从而通过这种形式来找出主网同微网之间所存在的本质区别以及发展的方式。

2.3研究新型配电系统的方式在对风力及光伏发电并网工作所具有的特点进行一定的掌握之后, 则需要对配电系统的方法以及规划理论进行一定的研究。首先, 需要找出风力及光伏发电电源的优化位置、容量以及选址情况, 从而以此为基础进一步地对风力及光伏发电的控制方式、并网方式以及接入位置等等进行研究, 并更好地分析电网对于电压波动以及电压谐波所产生的影响。而在实际开展规划的过程中, 也需要能够充分地对风力及光伏发电在电网运行过程中的合理性进行考虑, 并对其影响进行评估, 从而在电力系统的层面上保证整个配电网络能够以一种环保、经济、安全的方式运行。

2.4风力及光伏发电电网运行的控制设备及技术

2.4.1对于光伏发电系统而言, 其通过微网接入到系统之中, 从而以一种非常彻底的方式对系统故障原有的特征进行了改变, 而这也会使电网在出现故障后一系列电气量方面具有了非常复杂的变化, 而以往经常使用的故障检测方法以及保护方式也会因此而受到较大的影响, 对此, 就需要我们能够努力地根据实际情况, 在今后不断地研究新的电网保护方式以及新技术。

2.4.2当整个电网系统出现故障时, 并网分布式电源则会同主网断开, 并能够继续以独立运行的方式向本地符合继续进行供电。而面对这种情况, 为了能够更好地保障用电的质量以及安全, 就需要我们能够及时地对这种孤岛情况进行检测, 并对这种孤岛同系统所分离的部分实行适合的调控措施, 并在整个系统故障解决、恢复运行之后再继续以并网的方式运行。同时, 还需要我们能够努力研制出更及时、更准确的孤岛检测方式, 以及在紧急状态下对于孤岛进行划分的优化技术, 从而能够在系统产生故障时能够更好地对故障进行切除、更好地恢复供电。

3结束语

总的来说, 电力是我国目前社会以及经济发展过程中非常重要的一个环节, 而风力及光伏发电则更是保障我国电力事业良好发展、保护我国环境以及能源的有效方式, 需要我们能够对其引起充分的重视。在上文中, 对于风力及光伏发电的并网问题以及解决措施进行了一定的研究分析, 而在实际操作的过程中, 也需要能够充分地联系实际, 并以新知识、新技术的应用来保障风力及光伏发电技术能够更好地为我们所服务。

参考文献

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风力发电机组并网技术 第2篇

20世纪90年代，L.Xu, Bhowink, Machromoum, R.Pena等学者对双馈电机在变速恒频风力发电系统中的应用进行了理论、仿真分析和试验研究，为双馈电机在风力发电系统中的应用打下了理论基础。同时，电力电子技术和计算机技术的高速发展，使得采用电力电子元件(IGBT等)和脉宽调制(PWM)控制的变流技术在双馈电机控制系统中得到了应用，这大大促进了双馈电机控制技术在风电系统中的应用。八十年代以后，功率半导体器件发展的主要方向是高频化、大功率、低损耗和良好的可控性，并在交流调速领域内得到广泛应用，使其控制性能可以和直流电机媲美。九十年代微机控制技术的发展，加速了双馈电机在工业领域的应用步伐。近十年来是双馈电机最重要的发展阶段，变速恒频双馈风力发电机组已由基本控制技术向优化控制策略方向发展。其励磁控制系统所用变流装置主要有交交变流器和交直交变流器两种结构形式:(1)交交变流器的特点是容量大，但是输出电压谐波多，输入侧功率因数低，使用功率元件数量较多。(2)采用全控电力电子器件的交直交变流器可以有效克服交交变流器的缺点，而且易于控制策略的实现和功率双向流动，非常适用于变速恒频双馈风力发电系统的励磁控制。

为了改善发电系统的性能，国内外学者对变速恒频双馈发电机组的励磁控制策略进行了较深入的研究，主要为基于各种定向方式的矢量控制策略和直接转矩控制策略。我国科研机构从上世纪九十年代开始了对变速恒频双馈风力发电系统控制技术的研究，但大多数研究还仅限于实验室，只有部分研究成果在中，在小型风力发电机的励磁控制系统中得到应用。因此，加快双馈机组的励磁控制技术的研究进度对提高我国风电机组自主化进程具有重要意义。

除了上面提到的双馈风力发电系统励磁控制技术研究以外，变速恒频双馈风力发电系统还有许多研究热点包括:

(I)风力发电系统的软并网软解列研究

软并网和软解列是目前风力发电系统的一个重要部分。一般的，当电网容量比发电机的容量大得多的时候，可以不考虑发电机并网的冲击电流，鉴于目前并网运行的发电机组已经发展到兆瓦级水平，所以必须要限制发电机在并网和解列时候的冲击电流，做到对电网无冲击或者冲击最小。

(2)无速度传感器技术在双馈异步风力发电系统应用的研究

近年，双馈电机的无位置以及无速度传感器控制成了风力发电领域的一个重要研究方向，在双馈异步风力发电系统中需要知道电机转速以及位置信息，但是速度以及位置传感器的采用提高了成本并且带来了一些不便。理论上可以通过电机的电压和电流实时计算出电机的转速，从而实现无速度传感器控制。如果采用无传感器控就可以使发电机和逆变器之间连线消除，降低了系统成本，增强了控制系统的抗干扰性和可靠性。

(3)电网故障状态下风力发电系统不间断运行等方面

并网型双馈风力发电机系统的定子绕组连接电网上，在运行过程中，各种原因引起的电网电压波动、跌落甚至短路故障会影响发电机的不间断运行。电网发生突然跌落时，发电机将产生较高的瞬时电磁转矩和电磁功率，可能造成发电机系统的机械损坏或热损坏，所以三相电网电压突然跌落时的系统持续运行控制策略的研究是目前研究焦点问题之一。

此外，双馈风力发电系统的频率稳定以及无功极限方面也是目前研究的热点。

在大型风力发电系统运行过程中，经常需要把风力发电机组接入电力系统并列运行。发电机并网是风力发电系统正常运行的“起点”，也是整个风力发电系统能够良好运行的前提。其主要要求是限制发电机在并网时的瞬变电流，避免对电网造成过大的冲击，并网过程是否平稳直接关系到含风电电网的稳定性和发电机的安全性。当电网的容量比发电机的容量大的多(大于25倍)的时候，发电机并网时的冲击电流可以不考虑。但风力发电机组的单机容量越来越大，目前己经发展到兆瓦级水平，机组并网对电网的冲击已经不能忽视。比较严重的后果不但会引起电网电压的大幅下降，而且还会对发电机组各部件造成损害;而且，长时间的并网冲击，甚至还会造成电力系统的解列以及威胁其它发电机组的正常运行。

因此必须通过合适的发电机并网方式来抑制并网冲击电流。

目前，实现发电机并网的方式主要有两种，一种被称为准同期方式，另一种被称为自同期方式。准同期方式是将已经励磁的发电机在达到同期条件后并入电网;自同期方式则是将没有被励磁的发电机在达到额定转速时并入电网，随即给发电机加上励磁，接着转子被拉入同步。自同期方式由于当发电机合闸时，冲击电流较大，母线电压跌落较多而很少采用。因此，现在发电机的主要并网方式为准同期方式，它能控制发电机快速满足准同期条件，从而实现准确、安全并网。

异步风力发电机组并网

异步发电机投入运行时，由于靠转差率来调整负荷，其输出的功率与转速近乎成线性关系，因此对机组的调速要求不像同步发电机那么严格精确，不需要同步设备和整步操作，只要转速接近同步转速时就可并网。但异步发电机的并网也存在一些问题。例如直接并网时会产生过大的冲击电流(约为异步发电机额定电流的4～7倍)，并使电网电压瞬时下降。随着风力发电机组电机容量的不断增大，这种冲击电流对发电机自身部件的安全以及对电网的影响也愈加严重。过大的冲击电流，有可能使发电机与电网连接的主回路中自动开关断开;而电网电压的较大幅度下降；则可能会使低压保护动作，从而导致异步发电机根本不能并网。另外，异步发电机还存在着本身不能输出无功功率、需要无功补偿、过高的系统电压会造成发电机磁路饱和等问题。

目前，国内外采用异步发电机的风力发电机组并网方式主要有以下几种。

(1)直接并网方式

这种并网方法要求并网时发电机的相序与电网的相序相同，当风力机驱动的异步发电机转速接近同步转速(90%一100%)时即可完成自动并网，见图(2-6)所示，自动并网的信号由测速装置给出，然后通过自动空气开关合闸完成并网过程。这种并网方式比同步发电机的准同步并网简单，但并网瞬间存在三相短路现象，并网冲击电流达到4～5倍额定电流，会引起电力系统电压的瞬时下降。这种并网方式只适合用于发电机组容量较小或与大电网相并的场合。

(2)准同期并网方式

与同步发电机准同步并网方式相同，在转速接近同步转速时，先用电容励磁，建立额定电压，然后对已励磁建立的发电机电压和频率进行调节和校正，使其与系统同步。当发电机的电压、频率、相位与系统一致时，将发电机投入电网运行，见图(2-7)所示。采用这种方式，若按传统的步骤经整步到同步并网，则仍须要高精度的调速器和整步、同期设备，不仅要增加机组的造价，而且从整步达到准同步并网所花费的时间很长，这是我们所不希望的。该并网方式合闸瞬间尽管冲击电流很小，但必须控制在最大允许的转矩范围内运行，以免造成网上飞车。

(3)降压并网方式

降压并网是在异步发电机和电网之间串接电阻或电抗器或者接入自祸变压器，以便达到降低并网合闸瞬间冲击电流幅值及电网电压下降的幅度。因为电阻、电抗器等元件要消耗功率，在发电机进入稳态运行后必须将其迅速切除。显然这种并网方法的经济性较差。

(4)晶闸管软并网方式

这种并网方式是在异步发电机定子与电网之间通过每相串入一只双向晶闸管连接起来，来对发电机的输入电压进行调节。双向晶闸管的两端与并网自动开关K2的动合触头并联，如图2-9所示。

接入双向晶闸管的目的是将发电机并网瞬间的冲击电流控制在允许的限度内。图(2-9)示出软并网装置的原理。通过采集US和IS的幅值和相位，对晶闸管的导通角进行控制。具体的并网过程是:当风力发电机组接收到由控制系统微处理机发出的启动命令后，先检查发电机的相序与电网的相序是否一致，若相序正确，则发出松闸命令，风力发电机组开始启动；当发电机转速接近同步转速时(约为99 %-100%同步转速)，双向晶闸管的控制角同时由180度到0度逐渐同步打开，与此同时，双向晶闸管的导通角则同时由0度到180度逐渐增大，此时并网自动开关K2未动作，动合触点未闭合，异步发电机即通过晶闸管平稳地并入电网，随着发电机转速的继续升高，电机的转差率趋于零，当转差率为零时，双向晶闸管已全部导通，并网自动开关K2动作，短接双向晶闸管，异步发电机的输出电流将不再经双向晶闸管，而是通过已闭合的自动开关K2流入电网。在发电机并网后，应立即在发电机端并入补偿电容，将发电机的功率因数(cos }p)提高到0.95以上。由于风速变化的随机性，在达到额定功率前，发电机的输出功率大小是随机变化的，因此对补偿电容的投入与切除也需要进行控制，一般是在控制系统中设有几组容量不同的补偿电容，根据输出无功功率的变化，控制补偿电容的分段投入或切除。这种并网方法的特点是通过控制晶闸管的导通角，来连续调节加在负载上的电压波形，进而改变负载电压的有效值。目前，采用晶闸管软切入装置((SOFT CUT-IN)已成为大型异步风力发电机组中不可缺少的组成部分，用于限制发电机并网以及大小电机切换时的瞬态冲击电流，以免对电网造成过大的冲击。

晶闸管软并网技术虽然是目前一种较为先进的并网方法，但它也对晶闸管器件以及与之相关的晶闸管触发电路提出了严格的要求，即晶闸管器件的特性要一致、稳定以及触发电路可靠，只有发电机主回路中的每相的双向晶闸管特性一致，并且控制极触发电压、触发电流一致，全开通后压降相同，才能保证可控硅导通角在0度到180度范围内同步逐渐增大，才能保证发电机三相电流平衡，否则会对发电机

不利。

适合交流励磁双馈风力发电机组的并网技术

目前，适合交流励磁双馈风力发电机组的并网方式主要是基于定子磁链定向矢量控制的准同期并网控制技术，包括空载并网方式，独立负载并网方式，以及孤岛并网方式。另外，对于垂直轴型的双馈机组，由于不能自动起动，所以必须采用“电动式”并网方式。下面对各种并网方式的实现原理分别给予了简要介绍。

(1)空载并网技术

所谓空载并网就是并网前双馈发电机空载，定子电流为零，提取电网的电压信息(幅值、频率、相位)作为依据提供给双馈发电机的控制系统，通过引入定子磁链定向技术对发电机的输出电压进行调节，使建立的双馈发电机定子空载电压与电网电压的频率、相位和幅值一致。当满足并网条件时进行并网操作，并网成功后控制策略从并网控制切换到发电控制。如图(2-10)所示。

（2)独立负载并网技术

独立负载并网技术的基本思路为:并网前双馈电机带负载运行(如电阻性负载)，根据电网信息和定子电压、电流对双馈电机和负载的值进行控制，在满足并网条件时进行并网。独立负载并网方式的特点是并网前双馈电机已经带有独立负载，定子有电流，因此并网控制所需要的信息不仅取自于电网侧，同时还取自于双馈电机定子侧。

负载并网方式发电机具有一定的能量调节作用，可与风力机配合实现转速的控制，降低了对风力机调速能力的要求，但控制较为复杂。

(3)孤岛并网方式

孤岛并网控制方案可分为3个阶段。第一阶段为励磁阶段，见图(2-12)所示，从电网侧引入一路预充电回路接交—直—交变流器的直流侧。预充电回路由开关K1、预充电变压器和直流充电器构成。

当风机转速达到一定转速要求后，K1闭合，直流充电器通过预充电变压器给交—直—交变流器的直流侧充电。充电结束后，电机侧变流器开始工作，供给双馈电机转子侧励磁电流。此时，控制双馈电机定子侧电压逐渐上升，直至输出电压达到额定值，励磁阶段结束。

第二阶段为孤岛运行阶段。首先将Kl

断开，然后启动网侧变流器，使之开始升压运行，将直流侧

升压到所需值。此时，能量在网侧变流器，电机侧变流器以及双馈电机之间流动，它们共同组成一个孤岛运行方式。

第三阶段为并网阶段。在孤岛运行阶段，定子侧电压的幅值、频率和相位都与电网侧相同。此时闭合开关K2，电机与电网之间可以实现无冲击并网。并网后，可通过调节风机的桨距角来增加风力机输入能量，从而达到发电的目的。

(4)“由动式”并网方式

前面介绍的几种并网方式都是针对具有自起动能力的水平轴双馈风力发电机组的准同期并网方式，对于垂直轴型的双馈机组(又称达里厄型风力机)由于不具备自启动能力，风力发电机组在静止状态下的起动可由双馈电机运行于电动机工况来实现。

如图(2-13)所示，为实现系统起动在转子绕组与转子侧变频器之间安装一个单刀双掷开关K3，在进行并网操作时，首先操作K3将双馈发电机转子经电阻短路，然后闭合K1连接电网与定子绕组。在电网电压作用下双馈电机将以感应电动机转子串电阻方式逐渐起动。通过调节转子串电阻的大小，可以提高起动转矩减小起动电流，从而缓解机组起动过程的暂态冲击。当双馈感应发电机转速逐渐上升并接近同步转速时，转子电流将下降到零。在此条件下，操作K3断开串联电阻后将转子绕组与转子侧变频器相连接，同时触发转子侧变频器投入励磁。最后在成功投入励磁后，调节励磁使双馈发电机迅速进入定子功率或转速控制状态，完成机组起动过程。

这种并网方式实现方法简单，通过适当的顺序控制就能够实现不具备自起动能力的双馈发电机组的起动与并网的需要，如果电机转子侧安装有“CrowBarProtection”保护装置，则通过控制器投切“CrowBar Protection”就可以实现系统的起动与准同期并网。

空载并网方式并网前发电机不带负载，不参与能量和转速的控制，所以为了防止在并网前发电机的能量失衡而引起的转速失控，应由原动机来控制发电机组的转速。独立负载并网方式并网前接有负载，发电机参与原动机的能量控制，表现在一方面改变发电机的负载，调节发电机的能量输出，另一方面在负载一定的情况下，改变发电机转速的同时，改变能量在电机内部的分配关系。前一种作用实现了发电机能量的粗调，后一种实现了发电机能量的细调。可以看出，空载并网方式需要原动机具有足够的调速能力，对原动机的要求较高;独立负载并网方式，发电机具有一定的能量调节作用，可与原动机配合实现转速的控制，降低了对原动机调速能力的要求，但控制复杂，需要进行电压补偿和检测更多的电压、电流量。孤岛并网方式是一种近年来才提出的比较新颖的一种并网方式，在并网前形成能量回路，转子变换器的能量输入由定子提供，降低了并网时的能量损耗。

其中空载并网方式由于具有控制策略简单，控制效果好，而在实际机组中广泛采用，而负载并网方式、孤岛并网方式以及“电动式”并网方式由于存在控制系统较为复杂，系统稳定性差等缺点目前仍然停留在理论探索阶段。

双馈发电机并网控制与功率控制的切换

双馈风力发电系统并网控制的目的是对发电机的输出电压进行调节，使建立的DFIG的定子空载电压与电网电压的幅值、频率、和相位保持一致，当满足并网条件时进行并网操作，并网成功后进行最大风能追踪控制

.并网成功后一方面变桨距系统将桨叶节距角置于0以获得最佳风能利用系数，与此同时转子励磁系统开始进行最大功率点跟踪(Maximum Power pointTracking,MPPT)控制，以捕获最大风能。并网切换前后控制策略有较大差异，如果直接切换，则控制系统重新从零开始调节，必然引起转子电压的突变，从而造成并网瞬间系统产生振荡，这种振荡可能短时间内使系统输出有很大的偏差，致使控制量超过系统可能的最大允许范围，容易造成发电机损坏，而这在实际的并网过程中是十分不利的。为此，要达到发电机顺利、安全并网的目的还必须实现控制策略的无扰切换，使转子输出电压平稳的过渡到新的稳定状态。

双馈发电机的解列控制

永磁同步风力发电机并网运行研究 第3篇

关键词：风力发电,变速恒频,永磁同步发电机,并网,最大风能跟踪

目前具有实用价值的并网型变速恒频风力发电系统主要有基于双馈感应发电机和基于永磁同步发电机的2种方案。

双馈感应发电机(DFIG)变速恒频系统通常采用三相绕线式异步电机在转子上安装变换器改造得到。其变速范围不是很宽,可以在同步速±30%范围运行,变换器容量为电机容量的1/3~1/4,成本较低。转子交流励磁控制可以调节电流幅值/频率相位,实现有功/无功的解耦控制。缺点是有齿轮箱、电刷、滑环,结构复杂导致可靠性降低;在电网故障下的不间断能力不强,与电网连接的鲁棒性不高。

永磁同步发电机(PMSWG)变速恒频系统通过在同步发电机定子后端安装全功率变换器实现。变速范围比前者宽,全功率变换器可以实现有功/无功的解耦,调节电压和无功,弥补前端发电机的不足。该系统一般采用直接驱动或低变比齿轮箱,机组轴向长度大大减少,降低了成本,提高了可靠性;并且由于发电机具有较大的径向空间和表面,散热效果较好,转子惯性大有利于抑制风速突然变化带来的转速变化。一般采用永磁体励磁,无需励磁绕组以及电刷和滑环、结构简单可靠、发电效率高,与电网连接具有较强的鲁棒性,并网性能好。其主要缺点在于,采用全功率变换器成本较高。除此之外,PMSWG其他各方面均优于DFIG,但实际上随着电机和电力电子技术的大力发展,该系统的价格已经与双馈感应发电机系统相当[1]。

因此本文选择PMSWG作为风力发电机,在此基础上进行并网运行控制研究。

1 PMSWG风力发电系统并网电路

1.1 PMSWG交流并网电路选择

PMSWG交流并网电路的基本作用是将发电机跟随风速变化发出的变压变频的不稳定电能转换为恒压恒频的稳定电能,并实现良好的正弦波形馈入电网;该电路还要具备最大风能跟踪、定子侧功率因数和网侧功率因数调节功能以及有功/无功的解耦控制功能;还要具有隔离故障的能力;最好还要具备有功无功的存储能力,以保证在无风或少风情况下对电网起到稳定支撑作用。

目前PMSWG交流并网电路主要有定子PWM变换器+并网PWM变换器[2,3]、不控整流器+并网PWM变换器[4,5]、不控整流器+BOOST电路+并网PWM变换器[6,7]3种结构。第1种结构控制最灵活、效果最佳,但结构和控制最为复杂,成本较高,且某些功能对于PMSWG交流并网并无必要。PMSWG由于功率无需双向流动,可用不控整流代替可控整流,因此第2种结构最为简单而且成本最低,仅靠并网PWM变换器就完成并网和最大风能跟踪的全部功能,虽然存在定子电流谐波和并网电压低等缺点,但都可以通过一定的措施加以解决,如图1所示。第3种结构解决了第2种结构并网电压较低的缺点同时增加了控制的灵活性,但也增加了系统的成本以及复杂性,因此介于前两者之间,是PMSWG并网电路的一个较好选择。

鉴于不控整流器+并网PWM变换器是PMSWG并网的最经济可行结构,本文从并网运行的可靠性和控制的简单性出发,采用该结构作为PMSWG的并网电路。

1.2 并网有功/无功功率解耦

图1所示电路在正常情况下,并网电压三相对称且恒定。馈入电网的有功/无功功率在图2(a)坐标系下的方程为:

式中:Umg,Img分别为电网电压、电流幅值;θ为功率因数角。

式(1)存在耦合项,将式(1)进行功率守恒的3s/2r坐标变换得到图2(b)坐标系下的方程为:

式(2)仍然存在交叉耦合项,也没有实现有功/无功的解耦,由于3s/2r并没有选择旋转坐标定向方向,如果选择q轴沿着电网电压合成矢量umg的方向(图2(c)),udg=0,则功率表达式为:

式(3)实现了有功和无功功率的解耦控制,只要计算出电网电压合成矢量方向,再分别控制q轴和d轴电流就可以实现有功和无功的独立控制。

1.3 并网PWM变换器控制直流母线电压原理

图1系统在稳态情况下并网PWM变换器的功率流动情况如下:

式中:Pm为发电机输出功率;Pg为馈入电网有功功率;PC为电容功率。

动态增大iq g使Pg小于Pm时,多余的功率流入到直流电容上,ud c上升;反之减小iq g使Pg大于Pm,不够的功率由直流电容补充,电容放电使ud c下降。因此只要动态调节iqg就可以快速地调节udc。

可以看出,并网PWM变换器具有较强的反向控制直流母线电压的能力,而直流母线电压与功率、转速等有密切关系,利用上述分析可以对直流母线电压进行控制以同时实现并网和最大风能跟踪。

2 直接并网方法研究

直接并网方式是以直流电压作为并网参数的并网方法,相比传统的以交流电压作为并网参数的方法更加简单可行。

由于并网PWM变换器能量可以双向流动,因此可以利用并网PWM变换器对电容的反向充电功能实现并网,直接并网方式如图3所示。

图3中,S1为并网辅助开关,Sb为并网主开关,Rb为直流回路限流电阻。并网前S1、Sb均断开;当准备并网时S1闭合,Sb仍断开,电网电流iqg设置为负的定值,并网PWM变换器通过基于电网电压定位的矢量控制工作于可控整流状态对电容反向充电,电流从电网流向电容,电阻Rb用来限制充电电流。此时PMSWG在风力机的带动下转速从零上升,同时也对电容充电。当直流电容充电达到交流电网线电压峰值时Sb闭合实现并网,同时切换并网PWM变换器的算法使之按照最大风能跟踪算法进行控制。

由于PMSWG转速和直流电容电压上升均是循序渐进的过程,对电网的输出电流也是从零逐渐上升,因此该方法在并网过程中不会对电网产生冲击电流;且该方法无需检测同步信号和原动机调速机构,大大简化了硬件结构和控制算法。

3 最大风能跟踪的实现

3.1 基于直流母线电压的转速观测

忽略发电机定子电阻和漏抗,转速与直流母线电压之间存在如下关系:

式中:Ug,Ig为发电机相电压和相电流有效值;xa为电枢电抗。

当发电机接不控整流和电容滤波时,电压和电流波形均发生畸变,简单地当作正弦波形处理是不妥的[6],也难以给出精确的数学描述。但当风速和发电机转速一定时,功率也一定,会有确定的电压电流波形,即:

式中:ud c,Uglm分别为直流母线电压和整流前线电压幅值。

因此当发电机处于稳态时,转速与直流母线电压具有确定的关系[5],如图4所示。

当风速变大时,同一转速下的功率变大,该转速对应的直流电压下降,曲线往右下旋转偏移。一定风速下的最大功率点对应的ud c-ωm工作点在与空载曲线的距离最大且偏右,将不同风速下最大功率点对应的工作点连接起来,就得到udc-ωm的最优工作曲线(图4)。该曲线对于动态/稳态过程是一致的。基于图4曲线就可以实现利用直流母线电压观测转速。

3.2 直流电压变步长扰动法

由于并网PWM变换器可以直接调节直流母线电压,且稳态情况下转速和直流母线电压具有确定的关系,因此利用扰动法对直流母线电压变化的每一步扰动都直接反映了转速的变化,因此采用直流母线电压扰动替代转速扰动。

变步长扰动可以提高扰动法速度和精度,因为扰动法的最终目的是将功率扰动到最大点上,因此采用功率变化量作为扰动的变步长值是完全可行的。将扰动量设为功率变化量绝对值的函数:

符合(6)式要求的函数中以|ΔPg|的乘方运算最为简单。乘方次数越高,跟踪速度越快,稳态精度越高,但过高的乘方运算会加大计算的复杂性。经大量仿真研究比较,|ΔPg|平方的比例值作为扰动量效果最好。

式中:k为比例系数,进行比例运算以使Δudc适合当前范围并设置最大限制值。当运行在远离最大功率点时,|ΔPg|2、Δudc较大,跟踪速度较快使风力发电机快速运行到最大功率点附近;当运行在最大功率点附近时,|ΔPg|2、Δudc较小,使风力发电机保持在最大功率点附近很小的范围内摆动,稳态精度高。

4 控制算法流程

当达到起动风速时,PMSWG转动准备并网。并网前,并网开关断开,执行直接并网方法,待直流电压上升到电网线电压峰值后并网。并网后执行直流电压变步长扰动法,每隔ΔT计算一次输入电网有功,与上次有功相减得到ΔPg,用k|ΔPg|2作为直流电压的扰动值Δudc,该扰动值与本次测量直流电压相加(减)得到新的直流电压参考值。直流电压参考值通过模糊PI控制得到i*qg,无功电流i*qg在一定范围内根据电网需要设定。通过2r/3s坐标变换得到三相期望电流i*ag、i*bg、i*cg,通过电流滞环控制就能简单快速地控制电流实现风能跟踪。控制算法流程如图5所示。

5 仿真验证

为了验证所述直接并网方式和直流电压变步长扰动的有效性,下面进行详细的仿真研究。

风力机参数:桨叶半径1.240 4 m,额定风速10m/s,额定功率1.5 k W,λopt和CPmax分别为8.1和0.48,额定转速625 r/min,齿轮箱变比为1.2,空气密度ρ为1.293 kg/m3。PMSWG参数:八极,永磁体磁通为0.57 Wb,定子d轴和q轴电感为35 m H,转动惯量为0.1 kgm2,直流电容2 000μF,并网线电压峰值104 V/50 Hz。假设PMSWG在风速6 m/s下进行启动并网,分别在8 s和16 s时风速两次突变为10 m/s和8 m/s;无功电流初始设为0 var,分别在4 s、12 s、20 s突变为180 var、450 var、270 var。

图6(a)描述了直流母线电压ud c的变化情况。并网前,并网PWM变换器对直流电容进行充电,在1.2 s时udc达到线电压幅值,并网开关闭合;并网后执行变步长扰动法实现风能跟踪,在风速变化时,直流母线电压稳态值分别为162.0 V、236.5 V、212.8 V。

图6(b)描述了直流电压扰动变化量Δudc的变化情况。在1.2 s并网前Δudc的值没有意义;在1.2 s并网后,功率分别在1.2 s、8 s、16 s发生变化,因此Δudc也在这3个时刻附近变化较大,当功率趋于最大值时,Δudc迅速减小到零附近,使udc趋于稳定,转速和功率将稳定在最佳转速和最大功率附近。

图7描述了发电机定子电流is(图a)和并网电流ig(图b)的变化情况。并网前风力发电机空载运行,is=0。当发电机并网后,由于刚并网时的发电机转速仍然低于实际udc所对应的最小转速,因此发电机继续保持空载运行一段时间,直到发电机转速上升到实际udc所对应的最小转速,此刻发电机才往外输出功率,is从零开始上升。ig从并网前到并网后电流过渡平稳,没有出现冲击电流的情况,说明并网过程良好。

图8描述了直流母线电流的变化情况,idc1是PWM变换器侧的直流电流,idc2为不控整流器侧的直流电流。由于起动时风力机转速和转矩很小,因此并网前iqg一般取值较小。并网前,idc1为负,表明有功从电网流向电容对其充电;并网后,idc1为正,表明有功从电容流向电网。

图9描述了风力机功率Pm、并网有功功率Pg和无功功率Qg的变化过程。并网前,Pg为一负的恒定值;并网后,Pg为正,迅速地跟踪风力机的机械功率,实现风能跟踪。

当在3种风速下达到稳态时,Pg分别为320 W、1.497 kW、0.765 kW,理论计算值分别为0.324 kW、1.500 kW、0.768 kW,跟踪误差小于1.2%,说明本文所提出的功率跟踪方法具有很好的稳态精度。从并网到稳态变化时间小于2.8 s;当风速变化时,动态变化时间小于2.2 s,说明本文所提出的功率跟踪方法具有较好的响应速度。有功和无功同样实现了解耦控制。

6 结论

PWSWG+不控整流器+并网PWM变换器是简单可行的变速恒频风力发电系统。直流母线电压是直接并网的目标参数,利用它既可以实现并网也可以实现最大风能跟踪。基于功率变化量平方值的直流电压变步长扰动值比传统扰动法性能有了很大提高。仿真验证了本文所提方法可以实现并网、最大风能跟踪、有功无功解耦控制,克服了传统方法精度差、响应慢、结构算法复杂的缺点,是一种简单可行具有实用价值的控制方法。

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风力发电并网现状研究 第4篇

l 定桨距失速调节型风力发电机组

定桨距是指桨叶与轮载的连接是固定的，桨距角固定不变，即当风速变化时，桨叶的迎风角度不能随之变化。失速型是指桨叶翼型本身所具有的失速特性，当风速高于额定风速69，气流的攻角增大到失速条件，使桨叶的表面产生涡流，效率降低，来限制发电机的功率输出。为了提高风电机组在低风速时的效率，通常采用双速发电机（即大/小发电机）。在低风速段运行的，采用小电机使桨叶具有较高的气动效率，提高发电机的运行效率。失速调节型的优点是失速调节简单可靠，当风速变化引起的输出功率的变化只通过桨叶的被动失速调节而控制系统不作任何控制，使控制系统大为减化。变桨距调节型风力发电机组

变桨距是指安装在轮载上的叶片通过控制改变其桨距角的大小。其调节方法为：当风电机组达到运行条件时，控制系统命令调节桨距角调到45”，当转速达到一定时，再调节到0“，直到风力机达到额定转速并网发电；在运行过程中，当输出功率小于额定功率时，桨距角保持在0°位置不变，不作任何调节；当发电机输出功率达到额定功率以后，调节系统根据输出功率的变化调整桨距角的大小，使发电机的输出功率保持在额定功率。随着风电控制技术的发展，当输出功率小于额定功率状态时，变桨距风力发电机组采用OptitiP技术，即根据风速的大小，调整发电机转差率，使其尽量运行在最佳叶尖速比，优化输出功率。变桨距调节的优点是桨叶受力较小，桨叶做的较为轻巧。桨距角可以随风速的大小而进行自动调节，因而能够尽可能多的吸收风能转化为电能，同时在高风速段保持功率平稳输出。缺点是结构比较复杂，故障率相对较高。主动失速调节型风力发电机组

将定桨距失速调节型与变桨距调节型两种风力发电机组相结合，充分吸取了被动失速和桨距调节的优点，桨叶采用失速特性，调节系统采用变桨距调节。在低风速肘，将桨叶节距调节到可获取最大功率位置，桨距角调整优化机组功率的输出；当风力机发出的功率超过额定功率后，桨叶节距主动向失速方向调节，将功率调整在额定值以下，限制机组最大功率输出，随着风速的不断变化，桨叶仅需要微调维持失速状态。制动刹车时，调节桨叶相当于气动刹车，很大程度上减少了机械刹车对传动系统的冲击。主动失速调节型的优点是其言了定奖距失速型的特点，并在此基础上进行变桨距调节，提高了机同频率后并入电网。机组在叶片设计上采用了变桨距结构。其调节方法是：在起动阶段，通过调节变桨距系统控制发电机转速，将发电机转速保持在同步转速附近，寻找最佳并网时机然后平稳并网；在额定风速以下时，主要调节发电机反力转矩使转速跟随风速变化，保持最佳叶尖速比以获得最大风能；在额定风速以上时，采用变速与桨叶节距双重调节，通过变桨距系统调节限制风力机获取能量，保证发电机功率输出的稳定性，获取良好的动态特性；而变速调节主要用来响应快速变化的风速，减轻桨距调节的频繁动作，提高传动系统的柔性。变速恒频这种调节方式是目前公认的最优化调节方式，也是未来风电技术发展的主要方向。变速恒频的优点是大范围内调节

风力发电并网现状研究 第5篇

风力发电已成为世界可再生能源发展的重要方向,小功率风电系统已成为西部农牧区村落末梢电网的有效补充。由于风速具有随机性和电网的波动性,并且末梢电网相对薄弱,因此村落并网风力发电存在两个主要问题,风能捕获效率不可能永远保持在最佳值,造成了能量的浪费和效率的降低;与电网不能很好地兼容,无法达到稳频、稳压、稳相的并网要求[1]。本文针对永磁同步风力发电机特点,设计了包含最大功率跟踪控制器和并网逆变控制器在内的双模块控制器。采用改进最优梯度-变步长爬山算法控制最大功率点跟踪,实时调整输出阻抗来适应风速和电网的变化。并网逆变器采用电压电流双闭环控制策略,通过电流控制实现直流母线电压控制,将直流电转化为与电网同频率同相位的工频交流电,实现单位功率因数,降低谐波干扰[2]。

1风力发电系统模型

风力发电控制系统由MPPT控制模块、并网逆变控制模块组成,结构框图如图1所示,其中电网电流为Ig,电网电压为Eg,电网角频率为ωg。

MPPT控制部分在不可控整流器和逆变器之间增加Buck变换器,根据风速和负载的变化实时调节开关器件的占空比,达到调节风力发电机负载特性与风速和负载相匹配的目的。逆变控制通过电压电流双闭环控制,将直流电转化为与电网同频率同相位的工频交流电。直流母线上并联大容量稳压电容,使DCDC变换器输出电压恒定,减小直流侧纹波和内阻,导通交流侧无功电流。交流LCL滤波器对逆变桥输出的电动势和电网电动势进行隔离,防止逆变侧高频开关谐波污染电网,抑制逆变侧高频开关噪声,减小输出电流纹波,保护全桥开关管,以防止电网侧高频暂态变化引起的冲击[3]。

2控制系统建模与设计

2.1MPPT控制部分设计

风力机捕获风能为[4]

${\rm P}=\frac{1}{2}\rho \text{π}R{}^{2}C{}_{\text{p}}v{}^3=\frac{1}{2}\rho \text{π}R{}^{5}C{}_{\text{p}}\left(\frac{\omega }{\lambda }\right){}^3(1)$

式(1)中,Cp为风能利用系数,叶尖速比$\lambda =\frac{R\omega }{v}$,ω为风机角速度rad/s。

风力机机械转矩为

${\rm T}{}_{\text{m}}=\frac{{\rm P}}{\omega }(2)$

永磁同步发电机运动方程为

${\rm T}{}_{\text{m}}-{\rm T}{}_{\text{e}}=J\frac{\text{d}\omega }{\text{d}t}(3)$

永磁同步发电机输出电压为

$U\approx E=\sqrt{2}\text{π}f{\rm N}k\text{ϕ}(4)$

式(4)中,E为感应电动势,f为交流电频率,N为绕组匝数,k为绕组系数,φ为气隙磁通。

发电机角频率为

$\omega {}_{\text{e}}=n{}_{\text{p}}\omega =2\text{π}f(5)$

式(5)中,np为电机极对数。

桥式整流后输出电压为

$U{}_{\text{i}}=\frac{3\sqrt{6}}{\text{π}}U=\frac{3\sqrt{3}}{\text{π}}{\rm N}k\text{ϕ}n{}_{\text{p}}\omega (6)$

综合式(1)～式(6)可得Buck变换器占空比为

$D=\frac{U{}_{\text{o}}}{U{}_{\text{i}}}=\frac{U{}_{\text{o}}}{\frac{3\sqrt{3}}{\text{π}}{\rm N}k\text{ϕ}n{}_{\text{p}}\omega }=\frac{U{}_{\text{o}}}{k{}_{\text{d}}\omega }(7)$

捕获最大功率时,应满足:$\frac{\text{d}{\rm P}}{\text{d}\omega }=0$。根据Buck变换器的负载特性和风力机的功率特性曲线,可以得到功率扰动曲线如图2所示。

采用改进型最优梯度-爬山算法以提高跟踪速度和保证跟踪精度。

若n维空间函数$f\left(f:E{}^n\right)$为连续且一阶微分,则∇f(X)存在而且是一个n维列向量,现定义n维行向量为g(X)=∇f(X)T,定义正梯度gk为[5]

gk=g(Xk)=∇f(X)T (8)

定义梯度法的迭代为

Xk+1=Xk+akgk (9)

根据式(1)～式(6),若忽略其他因素的影响,可以得到D、P的关系

$\begin{array}{l}{\rm P}=\frac{1}{2}\rho \text{π}R{}^{5}C{}_{\text{p}}\left(\frac{U{}_{\text{o}}}{k{}_{\text{d}}\lambda D}\right){}^3(10)\\ g{}_k=\mathit{g}(U{}_k)=\frac{\text{d}{\rm P}}{\text{d}D}|{}_{D=D{}_k}(11)\end{array}$

迭代算法可以表示为

$D{}_{k+1}=D{}_k+a{}_{k}g{}_k(12)$

搜寻函数的最值时,总是沿着gk的方向进行。gk与空气密度,风能利用系数和叶尖速比等参数有关,计算相对比较复杂,对于控制器的计算速度有一定要求,不易实现实时控制。因此,在此最优梯度的基础上,假设扰动信号幅值为Dm,电流扰动量为ΔI,在某一点对应的占空比为D0,扰动信号在D1和D2之间连续缓慢变化,则瞬时占空比为

$D{}_{\text{m}}=D{}_1-D{}_0=D{}_0-D{}_2(13)$

由于直流母线上并联大容量稳压电容,使直流侧近似为恒压源,输出功率与输出电流成正比,在一定风速下Buck变换器的输出电流Io由占空比D决定,D0由1,2两点对应电流表示为

$D{}_0=k{\displaystyle \int (}i{}_1-i{}_2)\text{d}t=k{\displaystyle \int \text{Δ}}{\rm I}{}_{\text{o}}\text{d}t(14)$

取gk=ΔI,可有效地避免最优梯度法计算繁琐,对控制器要求高的弊端,同时可以较为高效地实现变步长爬山法控制。

2.2逆变控制部分设计

逆变器控制采用直流母线电压瞬时值外环及并网电流瞬时值内环的控制策略,内外环采用的都是PI控制方式[6]。外环的参考电压和直流母线电压比较后通过电压PI控制器输出的量纲为直流电流,即为指令电流的幅值,再与电网的相位相乘,即得到指令电流i*ref,再次经过PI控制以后,经逆变器和LCL型滤波器输出的即是并网电流ig。双环控制框图如图3所示。

图3中Gd(s)为外环电压PI控制器,Gi(s)为内环电流PI控制器,GINV(s)为逆变器传递函数,GLCL(s)为LCL滤波器传递函数,H(s)为电流反馈系数。

若将电网电压Eg看做扰动量,则电流环开环传递函数为

$\begin{array}{l}G{}_{\text{o}}(s)=G{}_{\text{i}}(s)G{}_{\text{Ι}\text{Ν}\text{V}}(s)G{}_{\text{L}\text{C}\text{L}}(s){\rm H}(s)=\\ \frac{(k{}_{1}s+k{}_2)(CR{}_{\text{d}}s+1)}{s{}^2[L{}_{1}CL{}_{2}s{}^2+C(L{}_1+L{}_2)R{}_{\text{d}}s+(L{}_1+L{}_2)]}(15)\end{array}$

取k1=1,k2=1 400,H(s)=0.389,其幅频和相频特性曲线如图4所示。

此时逆变系统的相角裕度为30°,增益裕度为28.6 dB,完全满足稳定性要求;剪切频率为796 rad/s,说明具有较好的相角动态响应。

电压环控制框图如图5所示。

电压环的开环传递函数为

$G(s)=\frac{(k{}_{\text{p}\text{v}}s+k{}_{\text{i}\text{v}})E{}_{\text{g}}}{2s{}^{2}U{}_{\text{r}\text{e}\text{f}}C{}_{\text{d}\text{c}}}(16)$

电压外环由一个振荡环节和一个微分环节组成,振荡环节的阻尼比和角频率分别为ξ、ω0

$\xi =\frac{k{}_{\text{p}\text{v}}}{4}\sqrt{\frac{2E{}_{\text{m}}}{k{}_{\text{i}\text{v}}U{}_{\text{r}\text{e}\text{f}}C{}_{\text{d}\text{c}}}}$,$\omega {}_0=\sqrt{\frac{k{}_{\text{i}\text{v}}E{}_{\text{m}}}{2U{}_{\text{r}\text{e}\text{f}}C{}_{\text{d}\text{c}}}}(17)$

选取kpv=0.233,kiv=1.6,此时实际的ξ、ω0分别等于0.706 9和8.8 rad/s;其幅频和相频的bode图如6所示,相角裕量为65.5°,剪切频率为15.1 rad/s。

3仿真分析

在Matlab/Simulink中搭建5.5 kW永磁同步风力发电系统进行仿真。直流侧输出波形如图7。

从图7中可以看到,直流侧输出稳定所需时间大约为0.5 s。稳态状况下,电流的波动为2 A,电压的波动为8 V,功率的波动45 W,取得了明显的效果。

交流逆变侧输出波形如图8所示。

并网电流与电网电压经过2～3个周期,即可实现严格意义上的同频率同相位的跟踪,即实现了单位功率因数并网的要求。并网电流与指令电流的瞬时值只是相差了一个电流反馈比例因子,相角关系已经实现了同相位的跟踪。并网电压和电网电压幅值和相位均保持同步,而且没有波动。

并网电流和并网电压总的谐波畸变率的波形如图9所示。谐波电流的畸变率分别处于2.9%和1.7%,均小于5%标准,符合并网要求。

4结论

研究了一种双模块并网风力发电控制系统,采用改进型最优梯度爬山算法进行最大功率点跟踪控制,电压电流双闭环控制策略进行并网逆变控制。从仿真结果可以看出,系统能够快速稳定地跟踪最大功率,PI控制器具有较好的稳定性和动态响应,逆变器的输出和电网电压电流实现了同相同频,而且并网电压电流THD均远小于5%的并网要求。

摘要：针对永磁同步并网风力发电系统,研究了一种双模块控制系统。MPPT控制模块在整流器和逆变器之间设置Buck变换器,使用优化后的最优梯度-爬山法策略控制Buck变换器占空比。并网逆变控制模块采用直流母线电压瞬时值外环及并网电流瞬时值内环的双环控制策略,通过外环电压PI控制得到指令电流,进而采用PI瞬时电流控制经逆变器和LCL型滤波器得到并网输出电流。仿真实验波形表明,MPPT控制模块能够快速、稳定地跟踪最大功率。逆变器输出符合并网要求,控制效果具有较好的稳定性和动态特性。

关键词：风力发电,最大功率点跟踪,并网逆变器,最优梯度法

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风力发电并网现状研究 第6篇

1软并网控制器总体结构

软并网控制器作为具体的执行机构完成并网和脱网功能。笔者设计了一套基于1MW定桨距机组的软并网控制器,系统框图如图1所示。

软并网控制器主要由3组反并联的晶闸管和相应的控制电路组成,总体结构如图2所示,包含以下几个部分:

a. 3组反并联晶闸管及其相应RC阻容吸收回路;

b. 由单片机STM32 F103 R8 T6构成的主控部分,产生晶闸管驱动脉冲信号;

c. 由脉冲变压器构成的晶闸管驱动电路;

d. 由DC开关电源模块等组成的电源部分, 提供系统所需的正负15. 0、5. 0、3. 3V电压;

e. 由IIC接口的24C04组成的数据存储单元和数码管组成的显示部分;

f. DI / DO接口,负责接收PLC发出的指令和向PLC发送信息;

g. 由线性光耦HCNR200组成的导通角接收电路;

h. 由全波精密整流电路组成的电流反馈电路;

i. 电压、频率、相序检测电路,提供基本的保护功能;

j. 电压和电流过零点检测电路,提供触发脉冲基准和续流角检测。

2主要硬件电路

2.1驱动电路部分

单片机的移相触发信号经过光耦隔离送至脉冲变压器的原边,经过功率放大送至晶闸管的门极从而实现晶闸管的导通控制。一共具有六路驱动电路,图3所示为其中的一路。

2.2导通角接收部分

通过PLC发送0 ~ 10V的电压信号至软并网控制器,0 ~ 180°导通角和0 ~ 10V的电压信号一一对应,通过0 ~ 10V的接收转换电路送至单片机的A/D,从而实现移相触发控制。

导通角接收部分采用线性光耦隔离电路,精密线性光 耦HCNR200为电流驱 动型器件,其LED的最大工作电流为40m A,运算放大器的选取必须保证其输出电流有足够的驱动能力驱动LED二极管,具体电路如图4所示[2]。

2.3电流反馈信号部分

通过电流互感器采样电机启动过程中的电流信号,达到实时调节和保护的作用。电流反馈电路中的前两级运算放大器构成全波精密整流电路[3],将电流信号转换成半波正弦电压信号,再经一级电压跟随器送至单片机A/D,如图5所示。

2.4电压过零点电路和相序检测部分

经过电阻分压网络后的电压信号经电压跟随和RC滤波之后送比较器构成电压过零点检测电路,如图6所示,同时检测3路过零点信号。

2.5电流过零点电路部分

当晶闸管180°全导通时,晶闸管两端的管压降基本为零。利用晶闸管的此种特性,设计如图7所示的检测电流过零点电路,电流过零和电压过零时刻差即为续流角,从而抑制电机启动时刻的振动。

3系统软件

软并网控制器的工作流程如图8所示。软件程序主要由主程序和中断程序组成。 主程序在单片机正常复位以后,首先进行单片机硬件初始化工作与各变量的定义,其中单片机硬件初始化包括单片机各外设的时钟使能、I/O端口定义、定时器功能设置、中断设置、ADC设置、DMA设置以及看门狗设置等,该部分程序在执行以后再不执行。然后主程序转移到循环部分,主程序在不被中断打扰的情况下始终在循环内执行,循环部分的程序包括了扫描外围控制板解锁信号、复位信号和数码显示程序。

中断程序用来处理捕获和定时器溢出。晶闸管六路PWM输出的分配就是在中断程序中进行的 。一个工频周期为20ms,要平分成6次输出有效电平,时间间隔为10 /3ms,每次间隔将包含40个中断周期时间,即通过内部的计数器保证达到相应间隔时间。其脉冲波形如图9所示。

4结结束束语语

风力发电并网现状研究 第7篇

风力发电目前是我国储量最大、技术相对成熟、适于大规模开发的新能源发电技术。国家气象科学研究院对我国风能资源的评估结果表明[1],我国陆地风能开发量约253 GW,海上风能资源可开发量在750 GW左右,两者总计1 000 GW。

随着全球性环境的恶化,各国都在大力寻找清洁的新型能源。风力发电技术从20世纪80年代成为新能源技术研究中的1个热点,各种新型的风力发电机应运而生。双馈式风力发电机组是这些新型风力发电机的典型代表,在变速恒频的状态下,转子的功率可以实现双向流动,而目前的双馈式风力发电机的变频器大多采用DSP芯片控制的SVPWM方法来实现变频器的控制,这样控制器的成本相对比较高,本文利用新型的单周控制技术对背靠背变频器进行控制,实现双馈式电机的变速恒频运行,根据风速的变化,双馈式电机可以工作在同步、超同步、亚同步3种状态,实现转子侧能量的双向流动[2]。

1 风力发电机模型

风力发电机的电气性能可以通过1种简单的空气动力学模型来描述,风速与风力发电机的机械转矩之间的关系见式(1):

式中:T为风力发电机的机械转矩;ρ为空气密度;v为当前风速;R为风力发电机的叶轮半径;cp为风机的电能转换系数;β为叶片的桨距偏移角;λ为叶尖比率[3]。

在风力发电机中转子转矩与机械转矩之间的关系见式(2):

式中:J为转动惯量;ωg为转子的转速;Tg为转子的转矩;B为阻尼系数[10]。

双馈式风力发电机转子侧采用AC-DC/DC-AC转换器接入电网,定子侧直接并入电网。双馈式风力发电机并网系统如图1所示。其转子侧可以工作在超同步、亚同步与同步3种工作模式,在超同步状态转子侧的励磁功率流向电网,在亚同步状态转子从电网吸收励磁功率,同步状态下无能量流动。

双馈式风力发电机d-q坐标下的等效电路可以用图2来表示:

由等效电路可知

式中:ωe为定子电流对应的角频率;Uqds、Uqdr分别为d-q坐标下定子、转子的电压;rs、rr分别为d-q坐标下定子、转子的电阻;Iqds、Iqdr分别为d-q坐标下定子、转子的电流;ψqds、ψqdx分别为d-q坐标下定子、转子的磁链;s为转差率,式中电磁阻力转矩Te可以表示为:

通过励磁回路在转子上的注入功率为:

通过对双馈电机简易模型的分析,可知双馈电机的转子侧功率在忽略转子铜耗的情况下[11],可以表示为:

双馈式电机的工作方式可以通过检测转子端的d-q坐标系下的电流来判断电机的工作状态,在之前的控制方式中大都采用DSP芯片控制的SVPWM来控制转子侧的功率输送,这种情况下控制设备成本比较高,对算法的稳定性也有较高的要求。本文采用单周控制器,利用电网侧的信号实现同步,控制方法简单[4]。

2 并网控制方式

与传统独立信号为载波实现的空间矢量控制方式不一样,单周控制器以网侧电压信号为载波,快速跟随电压波动进行调整,转子侧变频器采用空间矢量单周控制器来实现频率与功率流动控制,网侧变频器利用单周控制器实现整流与逆变,在不同的运行方式下实现网侧与转子功率的交换。三相并网逆变器见图3,三相电压的划分区间见图4。

2.1 AC-DC/DC-AC变换器控制

在T1区间内,iLb<0,iLa>0,iLc>0,Thn开关管在整个T1区间内一直处于导通,而Tbp在整个T1区间内一直关断,只需控制另外2个开关管Tap和Tcp,使线电流iLa和iLc分别跟随电网电压Ua和uc,Tan和Tcn在整个区间内一直关断[5]。

在这样的情况下,将a桥臂定为Sa,Sa=1表示上桥臂导通,Sa=0表示下桥臂导通,并且同一相的上下2个桥臂不能同时导通。因此在这样的情况下可以将开关管的状态分为6个扇区,如图5所示:

根据电压空间结合可知,开关管可以工作在23=8种工作状态,根据这8种基本电压矢量进行线性组合就可以得到更多的特定基本电压矢量,最终构成1组等幅不同相的电压空间矢量[6]。

双馈式电机变频器的控制分为AC-DC变换与DC-AC变换,利用IGBT电路搭建的三相桥式整流电路是工作在逆变状态还是工作在整流状态与控制角有很大的关系。在101时区时逆变器导通电流途径如图6所示。为了形成SPWM波形,在用180°逆变调制下同一时间每相都只有1只开关管导通,这样就应对每相上下桥臂的开关管作180°的PWM控制。

利用单周控制器的跟随电网电压变换来改变SPWM调制变比可现实DC-AC侧的控制,上述情况也适用其他5个时区。

单周控制器原理如图7所示:当时钟信号来时,RS触发器Q端为高,输出脉宽信号,使开关SW导通,导致负荷电压y(t)变化,y(t)经积分器积分后得Vint,然后至比较器,与参考值Vref比较。若大于参考值,则比较器反转,通达RS触发器的复位端R复位,使Q端变低;关断电路开关SW,而Q端将变高,同时积分器清零。到下1个周期过重复以上动作[7]。

在上述基础上,可用单周控制器来实现空间矢量,在单控制器的比较器侧通入电网频率信号或从调速装置的转差频率信号。通过改变触发时钟和积分器限定值Vint来形成调制波,如图8所示:

Vref的输入为电网频率或转差频率,而空间矢量每个扇区Tpwm期间使用Ux+60°与Ux(Ux为所选取x时刻的电压值,为所选取x+π/3时刻的电压)来进行时间线性组合形成U,电压作用时间为t1,t2。如图5所示,则有:

通过选择t1,t2来决定单周控制触时间,通过Tpwm来决定控制器的Vint与触发时钟频率,从而可以得到SVPWM波形。

2.2 双馈式发电机变速恒频控制

由上可知利用单周控制的变频器,频率的控制完全取决于载波的频率,在电网频率为f1(f1=50 Hz)的同步转速下,异步电机在风力机的带动下的自身旋转速度为n,则只要维持n+n2=n1为常数,其中n1为额定转速,nn为转子当前转速。则异步电机定子绕组的感应电动势和同步发电机一样,其频率将维持在50 Hz不变[8]。

根据双馈异步发电机转子转速的变化,双馈异步发电机有3种运行状态。

(1)亚同步状态:在当风力机的转速运行在亚同步转速即n<n2时,通往转子的交流电频率产生的频率f2与转子的转速方向一致,n+n2=n1。

(2)同步转速状态:n=n1,转子频率为零,电流相当通入直流电,类似普通同步发电机。

(3)超同步转速状态:n>n1时,运行需要控制电频率为f2的交流电来产生与转子转速相反的频率,通过在每相让其滞后180,的相角,n-n2=n1。这时AC-DC变换器的工作方式发生转变,见图9。

而在DC-AC侧的变换器,工作方式与AC-DC变换器的工作方式相反,但是它要跟随电网侧的频率(即f1)[9]。

3 DFIG逆变仿真

图10为双馈式电机的Maltab/simulink仿真图,在这里利用Matlab7.4版本已有风力机与异电机模块作为双馈式风力发电机的仿真模型[10,11],风力机为1.5MW、切入风速为3 m/s、额定风速为11 m/s,发电机为额定输出电压为690 V、额定频率为50 Hz、额定转速为1800 r/min、最大转速为2300 r/min、最小转速为1000 r/min、rs=0.0049Ω;xs=0.056Ω;rr=0.0051Ω;xr=0.048Ω。

图11为风速随机曲线图,是利用随机函数与正弦函数合成而来。图12为双馈式风力发电机在亚同步状态下的定子电流与电压曲线,由图12可知定子出端电压基本保持在690 V,频率稳定在50 Hz。图13和图14表明了转子在亚同步与超同步状态下的电流频率与功率关系,图13和图14对应的风速分别为8m/s与16 m/s时,转子侧电流对应着转差频率为f,转差为s。

由图13可以看出,转子的电流频率为5 Hz左右,而计算频率可以用简化计算公式(11):

由式(11)可以算出转差频率f为5 Hz与电流频率对应,而由功率风曲线可以看出,当前功率为正值,说明在亚同步状态下转从电网吸收功率。

由图14可以看出转子电流频率为6.7 Hz,与公式(11)的计算值基本吻合,转子功率曲线为负值说明这时转子向电网输出功率。证明了单周控制很好地实现双馈式风力发电机的变速恒频控制。

4 结论

通过对双馈式风力发机的模型进行研究,利用单周控制实现发电机的变速恒频控制。改变了传统DSP的SVPMW控制方式,并通过Matlab/Simulink进行仿真研究,证明单周控制可以很好地实现双馈式电机变速恒频控制,并保证转子侧能量的双向流动。

摘要：双馈式风力发电机的变速恒频控制是风力发电系统研究中的热点。在空间矢量控制的基础上,结合异步电机的变速恒频控制理论,通过单周控制技术产生SVPWM波形,对AC-DC/DC-AC变频器进行控制,快速跟踪调节转差频率,实现定子输出电压频率同步电网频率,实现转子功率双向流动。在Matlab/Simulink环境下建立双馈式感应电机、变频器、转子频率控制器的双馈式风力发电机仿真模块并进行仿真研究。证明单周控制器能很好地实现双馈式风力发电机的变速恒频运行。

关键词：双馈式发电机,变速恒频,单周控制,空间矢量控制

参考文献

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[3]刘雪菁.变速恒频风力发电系统的运行控制及仿真分析[D].太原:太原理工大学,2006.

[4]付勋波.单周期控制在风力发电并网逆变器中的应用[J].变流技术与电力牵引,2008,(4):30-34.

[5]陈贤明,吕宏水,刘国华.单周控制的三相PWM逆变器仿真研究[J].大功率变流技术,2009,(6):1-5.

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[10]蔡彦涛,杨俊华,杨梦丽,等.基于并网型双馈感应发电机的风电场暂态稳定性研究[J].陕西电力,201 1,39(6):6-9.

风力发电并网技术探讨 第8篇

1 风电机简介

风力发电机组包括异步风电机组和双馈风电机组, 相对于异步发电机组, 双馈风电机组有很大的优势, 其最大的优势在于双馈电机能根据风速来改变风机的转速。当风速较低时, 双馈电机能保持风机运行在最佳的叶尖速比, 从而得到最大的动能;当风速较大时, 双馈电机可以调节桨距释放多于能量, 从而使机组获得较平滑的动能。

2 双馈风电机组的模型

2.1 风速模型

风速是独立于发电系统的, 考虑风电场分布的随机性, 现在国内外较多的使用风力四分模型, 及基本风模型、随机风模型、阵风模型和渐变风模型。电机是电力系统中能源转换模块, 不同于传统传统电机, 在风力发电中须先将风能转化为叶片的动能, 之后由风叶传递能量转化为电能, 由空气动力学可知, 在一定的风速下, 风能利用系数越大, 机械输出功率越大。

2.2 电机稳态模型

双馈发电机的稳态等值电路如图1所示, 其相当于在普通绕线式异步电机等值电路的转子电路中加入了电压源。

3 等值建模的建立

图1中介绍了双馈电机的等值电路, 当风力发电机组发电机个数为两个时, 此时等效电路如图2所示。需要说明的是, 建模过程中不考虑尾流效应。

等值参数计算相对比较复杂, 当双馈电机组电机个数较多时, 用电路理论计算等值参数会相当繁琐、复杂。加权参数聚合法可以解决多台机组并联参数计算的复杂问题, 等值前后以它们各自容量为基值。

4 仿真

在Simulink仿真平台中搭建了实际模型和等值模型。实际模型中有单机容量为1.5MW的双馈发电机20台, 单机容量2MW的风机10台。采用一机一变方式将电压升至10k V后, 再用10k V/110k V变压器接入电网, 输电距离为30km。运用加权参数等值法, 可以算出等值后的等值机的参数, 将30机等效为一台机进行仿真。

稳态运行时的比较:

以渐变风为例进行稳态运行时的仿真。上升型的渐变风起始时刻为5s, 起始风速为8m/s, 上升斜率为1, 终止时刻为9s, 终止风速为12m/s, 下降型风速起始时刻为5s, 起始风速为14m/s, 下降斜率为1, 终止风速为8m/s。对上升型渐变风, 两种模型的响应曲线如图3所示;对于下降型渐变风, 两种模型的响应曲线如图4所示。

为了说明等值效果, 本文使用相对误差或平均相对误差来定量的说明。由仿真结果可知, 对于上升型渐变风等值模型与实际模型的有功功率最大相对误差为0.62%, 平均相对误差为0.27%, 出口处电压的最大相对误差为0.21%平均相对误差为0.11%。对于下降型渐变风, 等值模型与实际模型的有功功率最大相对误差为1.16%, 平均相对误差为0.29%, 出口处电压的最大相对误差为0.14%, 平均相对误差为0.007%。可以看出, 稳态时模型的误差是很小的。

5 结论

双馈风力发电机正常工作运行时转速随风速的变化而变化, 其等值过程与异步发电机相比有所区别。是否能够沿用异步机等值模型进行理论分析和验证值得商榷。本文在Simulink仿真平台中对风电场每台机组进行建模, 并建立了风电场的等值模型。仿真结果表明, 该等值模型能在稳态运行时保持良好的等值效果, 具有一定的可信度。

摘要：本文介绍了双馈电机的组成结构和工作原理;简述了风力场模型、双馈风电机工作稳态模型;并比较了电机容量加权法和多电机组并联时等值计算的参数聚合, 然后在Matlab/Simulink仿真平台中建立了风电场实际模型和等值模型。仿真结果表明, 该等值模型能在稳态运行时保持良好的等值效果, 具有一定的可信度, 仿真结果与理论分析相符, 证实了电机容量加权法可以在一定范围内适用于双馈型风电场等值。

关键词：风力发电,并网,探讨

参考文献

[1]王承煦, 张源.风力发电[M].北京:中国电力出版社, 2003.

[2]蔺红, 晁勤.风电系统建模与仿真分析[J].风力发电, 2000 (3) .

[3]Slootweg J G.Wind power modeling and impact on power system dynamics[D].Technische Universities Delft, 2003.

[4]Akhmatov V.Analysis of dynamic behavior of electric power systems with large amount of wind power[D].Rsted-DTU Technische.Universities of Denmark, 2003.

风力发电机组并网方式初探 第9篇

全球化能源危机日益严重,使得世界各国开始重视开发和利用可再生、无污染的能源,我国也不例外。中国是世界上最大的能源生产国和消费国之一,能源危机严重制约着国民经济的发展。而风电作为一种新型可再生能源,具有施工周期短、维护费用低、清洁无污染、不消耗任何燃料等优点,并且在中国风电资源也有着它独有的优势:首先中国的风能资源丰富,主要集中在西北、华北和东北;其次风电制造业发展迅速,从小功率风电机组的批量生产到大功率风电机组的批量生产,我国将逐步进入全球风电设备生产大国的行列;在中国风力发电发展空间大,政府对可再生能源的长期规划将引导风力发电产业快速发展[1~2]。

风力发电是目前新能源开发技术最成熟,也是最有规模化商业开发前景的发电方式之一,是世界上增长最快的新能源之一,在新能源发电装机容量中位居第一位。根据欧洲风能协会和绿色和平组织签署的《风力12——关于2020年风电达到世界电力总量12%蓝图》的报告,期望并预测2020年全世界的风力发电装机将达到12.31亿k W,年安装量达到1.5亿k W,届时风力发电量将占到全世界发电总量的12%。但是风力发电机组的可控性远不如火力和水力发电机组,因为风力发电的基本原理是天然风吹转叶片获得机械能,经过机械传动,通过齿轮箱提高转速带动发电机转子旋转发电[3],而作为原动机的风力机,其出力主要由自然界风速变化决定,所以人们只能在一定程度上进行控制,风力发电并网已成为首要问题。

根据发电机的运行特征和控制技术,风力发电技术一般分为恒速恒频(Constant Speed Constant Frequency,简称CSCF)风力发电技术和变速恒频(Variable Speed Constant Frequency,简称V S C F)风力发电技术。

1、恒速恒频风力发电机的并网

恒速恒频风力发电系统具有结构简单、成本低、过载能力强以及运行可靠性高等优点,是过去几年主要的风力发电设备[4]。但是在恒速恒频风力发电系统中,其发电设备主要是异步风力发电机,而异步风力发电机运行时,靠转差率来调整负荷,可直接并网,也可通过晶闸管调压装置与电网相连接。但是异步风力发电机在并网瞬间会出现较大的冲击电流,而过大的冲击电流会使发电机与电网连接的主回路中的自动开关断开,同时造成电压大幅度下降,使得低压保护动作,导致无法并网[5]。另外,异步发电机自身不发无功功率,需要无功补偿,当输出功率超出其最大转矩所对应的功率会引起网上飞车[6],因此必须严格监视并采取相应的有效措施才能保障风力发电机组的安全运行。

目前,国内外采用的异步风力发电机的并网方式主要有以下四种:直接并网,准同期并网,降压并网以及采用双向晶闸管控制的软切入法的并网方式。

1.1 直接并网方式

采用这种方式时要求发电机的相序与电网的相序相同,发电机转速接近(一般达到9 9%~1 0 0%)同步转速时即可并网。

1.2 准同期并网方式

采用这种方式时在转速接近同步转速时,先用电容励磁,建立额定电压,然后对已建立的发电机电压和频率进行调节和校正,使其与系统同步。当发电机的电压、频率、相位与系统一致时,将发电

1.3 降压并网方式

采用这种方式时在异步电机与电网之间串接电阻、电抗器或自耦变压器,以降低并网合闸瞬间冲击电流幅值及电网电压下降的幅度。因为电阻、电抗器等要消耗功率,在发电机并入电网进入稳态时,再将其短接[7]。

1.4 采用双向晶闸管控制的软切入法的并网方式

采用这种方式时在异步发电机定子与电网之间每相串入一只双向晶闸管,接入的目的是将发电机并网瞬间的冲击电流控制在允许的限度内。当发电机达到同步速附近时,发电机输出端的短路器闭合,发电机组通过双向晶闸管与电网相连,通过电流反馈对双向晶闸管导通角控制,将并网时的冲击电流限定在额定电流1.5倍以上,从而得到一个比较平滑的并网过程,正常运行时,双向晶闸管被短接。

2、变速恒频风力发电机组的并网

变速恒频风力发电系统的发展依赖于大容量电力电子技术的成熟,从结构和运行方面可分为双馈感应发电机系统和直接驱动的同步发电机系统。变速恒频风力发电机组实现了发电机转速与电网频率的解耦,降低了风力发电与电网之间的相互影响,但是它缺点是结构复杂、成本高、技术难度大。

2.1 双馈式风力发电机及其并网

双馈风力发电技术是应用最广泛的风力发电技术之一。尤其是双馈感应发电机,不仅改善了风电机组的运行性能,而且大大降低了变频器的容量,至今已逐渐发展成风力发电的主流设备。双馈风力发电机为定子绕组直接接入交流电网,转子绕组由频率、幅值、相位可调的变流器提供三相低频励磁电流的新型电机[8],当转子绕组通过某一频率的交流电时,就会产生一个相对转子旋转的磁场,此时会在电机气隙中形成一个同步旋转磁场,转子的实际转速加上交流励磁电流产生的旋转磁场所对应的转速等于同步转速,从而改变了双馈电机定子电动势与电网电压向量的相对位置,也即改变了电机的功率角,因此有调节无功功率出力的能力。

由于风力发电机变速运行,其运行速度能在一个较宽的范围内调节,使风机风能利用系数CP得到优化,获得较高的系统效率,可以实现发电机较平滑的量,减少发电机温度变化[9]。

在双馈风力发电机的起动阶段,需要对发电机进行并网前控制以满足并网条件,即发电机定子电压和电网电压的幅值、频率、相位、相序均相同,才能使发电机安全地切入电网,进入正常的并网发电运行模式[10]。

当前,双馈风力发电机组的并网方式主要有以下三种:空载并网,独立负载并网以及孤岛并网方式。

2.1.1 空载并网方式

采用这种方式通过引入定子磁链定向技术对发电机输出电压进行测节。使建立的双馈发电机定子空载电压与电网电压的频率、相位和幅值一致,满足并网条件时进行并网操作。

2.1.2 独立负载并网方式

采用这种方式的思路是:并网前发电机带负载运行,对发电机和负载进行控制,在满足并网条件时进行并网。这种并网方式的特点是,发电机具有一定的能量调节作用,降低了对原动机的调速能力要求,但是这种并网方式控制起来非常复杂,所需要的信息不仅取自于电网侧,同时还取自于定子侧。

2.1.3 孤岛并网方式

采用这种方式并网前需要形成能量环路,这个能量环路是这样形成的:首先进行预充电过程,当风力发电机启动后且发电机转速达到励磁范围时开始励磁,电网从预充电变压器经直流整流器向双P W M变流器的直流母线电容充电,用以激励整个系统,当定子电压达到额定值(控制器通过控制电机侧的逆变器使发电机定子发电电压达到额定值)时,发电机定子输出和转子输入与双P W M逆变器分别连接,形成独立能量环路。当发电机转速达到并网转速,控制系统将调节发电机电压与电网电压同步,同步后,并网。综上所述,这种并网方式可分为三个阶段,即励磁阶段,孤岛运行阶段以及并网阶段。

2.2 直接驱动的同步发电机

在风力机直接驱动同步发电机构成的变速恒频发电系统中,风力机直接与发电机相连,可省去增速齿轮箱,减少风力发电机的体积和重量,也降低噪声和维护费用。其发电机主要采用低速永磁同步发电机,具有性能好、效率高、无需励磁、体积小、重量轻的特点[11]。这种发电系统拓扑结构较简单,控制方法

为保证并网瞬间发电机与电网上的电压、频率及相序一致,通过控制器采集电网电压、频率及相序等参数,然后与逆变器输出电压等参数比较。当达到并网条件时进行并网。此种并网方式在并网瞬间不会产生冲击电流,不会引起电网电压的下降,也不会对发电机定子绕组及其他机械部件造成损坏。

3、结束语

近几年中国风电事业高速发展,随着风力发电机组容量的增大,在并网时对电网的冲击也越来越大。本文根据发电机组的特点,分别对恒速恒频和变速恒频风电机组的三种发电机的并网方式进行了初步的讨论。根据实际情况选择合理的并网技术是一个非常重要的问题,因为这直接关系到整个电网的正常运行。

摘要：风能是一种清洁的可再生能源,而风力发电可以有效地利用风能,我国的风电事业高速发展,但是仍存在着许多实际问题,风力发电机组的并网问题首当其冲。只有通过对各种风力发电机自身及其并网方式的研究,才能在实际中根据实际情况来选择相应的并网方式。本文对当前各种类型风力发电机组并网方式进行初步探讨,指出随着风力发电机组容量的增大,在并网时对电网的冲击也会越来越大,因此,不断改进现有的风电并网技术,减少对电网运行稳定性的影响是今后迫切需要解决的问题。