交流励磁风力发电技术讲稿【高教课件】

1、上 海 交 通 大 学 蔡 旭，凌志斌,交流励磁风力发电技术,1,专业课件,风力发电方式从 定桨距恒速恒频 发展到 变桨距变速恒频技术 目的 最大风能捕获 提高风能采集、利用程度 提高风电机组运行效率,2,专业课件,变速恒频风力发电机理,风能利用系数 Pw通过桨叶旋转面积的功率 Pm风力机吸收输出的机械功率 叶尖速比（桨叶尖线速度与风速之比） R桨叶半径 v风速 桨叶旋转角速度 风能利用率与叶尖速比的 关系只有特定的叶尖速比下， 风能利用系数最大,3,专业课件,风力机输出功率与转速关系,每一风速下，一定转速时才能有最大功率输出 定桨距风力机恒转速下只有一种风速 各种风速下最大功率点连线为最佳功

2、率曲线 各种风速下均能获得最大风能， 发电机必须变速运行,风力机输出功率特性,4,专业课件,变速恒频发电类型,1)交-直-交变换方式（直驱式,变频器全功率,5,专业课件,变速恒频发电类型,2)交流励磁方式（双馈式,绕线式异步发电机 转子绕组变频器励磁 变频器只需提供转差功率,6,专业课件,双馈风电单机组控制关键技术,风电场控制与接入电网关键技术,7,专业课件,按主控命令控制发电机的阻力 转矩 恒定发电机的输出频率,发出输入转矩与输出转矩的指令，控制发电机 调速 完成最大功率跟踪,8,专业课件,转子绕组经变频器进行交流励磁，提供转差功率，达到变速下输出恒频电能的目的。 当发电机转速 n 0 发电

3、机处于亚同步发电状态，变频器进行正序低频交流励磁，变频器向转子绕组输入功率。 当发电机转速n 同步速 n1 时，s 0 发电机处于超同步发电状态，变频器进行负序低频交流励磁，转子绕组向变频器输入功率。 当发电机转速n = 同步速 n1 时，s = 0 发电机处于同步发电状态，变频器进行直流励磁,9,专业课件,实现P、Q 的解耦控制,10,专业课件,稳定电容电压控制，实现双PWM 变换器间的解耦,11,专业课件,双PWM变换器协调控制及有功无功解耦控制,机组低电压穿越控制技术,双馈电机在亚同步-同步-超同步下过渡控制问题,机组过速、过电压控制问题,有功-无功功率运行边界及控制策略,电能质量控制技

4、术,机组控制系统与风电场继电保护、监控、调度等之间接口与配合问题,最大风能捕获,12,专业课件,原理性的方法：按风速及最佳功率曲线得到发电功率P，对变换器发出P指令,风速信号,P指令,13,专业课件,转速信号,P指令,风速信号只控制机组的切入、切出,风速信号,一种逼近过程控制方法,14,专业课件,亚同步状态,同步状态是不稳定态,需要主控制与变换器 协调控制,超同步状态,15,专业课件,机组过速,变换器达到P最大功率边界,主控制与变换器 协调控制 切变换器、投入CROBAR、调桨等等,16,专业课件,单机组电控接入风电场监控系统及相互间协调控制技术,电网异常工况下风电不脱网控制技术,风电并网引起

5、的电网稳定性问题、可靠性问题评价,电网接纳风电能力的研究,风电机组的远程监控技术,17,专业课件,风电场内部电网,大电网,风场模型,风力机模型,齿轮箱模型,发电机模型,变换器模型,电网模型,变桨系统模型,18,专业课件,19,专业课件,20,专业课件,21,专业课件,22,专业课件,23,专业课件,24,专业课件,25,专业课件,26,专业课件,27,专业课件,28,专业课件,虚拟风场,虚拟 风力机,直流调速 控制器,直流 电机,双馈 发电机,并联 上网,基于dSPACE 的电控系统,变换器与主控制器,建立风场数学模型,建立风力机数学模型,29,专业课件,30,专业课件,31,专业课件,32,专业课件,33,专业课件,模块化设计,集成单机组控制、多机组控制关键技术的软件总体架构,34,专业课件,启动区,最大风能捕获区,恒速区,恒功率区,降额功率输出区,停止区,35,专业课件,36,专业课件,37,专业课件,38,专业课件,39,专业课件,40,专业课件,定子电压,定子电流,转子电流,有功功率,无功功率,直流侧电压,转速,41,专业课件