风力发电机组电控系统的现状与发展

风力发电机组电控系统的现状与发展摘要：风力发电机组电控系统的稳定关系着风力发电机组的平稳运行。本文首先介绍了风力发电机组电控系统结构，接着介绍了风力发电机组控制与安全系统、风力发电机电控系统的结构，最后提出了风力发电机组电控系统的安全可靠性设计。关键词：风力发电；机组；电控系统前言随着工业化进程的不断发展，世界各国对能源需求的缺口也越来越大，风能作为清洁能源也越来越受到人们的重视了。开发利用可再生能源已成为目前能源发展战略的必然选择。一、风力发电机组电控系统结构风力发电机把风能转化成电能，其总体可以分为两部分。前一部分是风力机，它将空气动能转化成风轮机械能；后一部分是发电机，把风轮机械能转化成电能。风电机组的装机由实际需求及外部环境决定，它有多种类别。按桨叶与轮毂的连接方式，风电机组分为定桨距型与变桨距型；从装机角度看，大型风电机组的容量在1000kw以上，中型容量在100kw和1000kw之间，小型容量在100kw之下；按转子转速分，低速型风机转速<3，高速型转速>3；从变桨机构角度看，风电机组分液压变桨系统与电动变桨系统。现在大型风力发电机组已占据全球风电大部分市场份额，尽管装机容量与控制技术较以往大幅提升，但风力机组成部件与机械结构并无太大变，大型风电机组结构及组件位置如图1.1所示。图1风力发电机组部件与结构在风电控制领域实现风力动能转换为电能有多种方案，传动变速齿轮给多极发电机控制系统提供解决方案，并且根据风力发电机型号不同分多种解决方案。为实现电网与异步发电机之间的柔性连接，可使用多种类型的电力电子逆变器。虽然发电机组的整体构成和工作运行较为复杂，但是，也是有几个主要的系统来实现发电的整体功能，以下就是整个发电机组的系统构成和作用：液压系统与制动机构，其主要作用是提供驱动动力;制动系统可以使风轮减速或停转。发电机，其主要作用是将风轮的机械能转换成为电能。偏航系统，其主要作用是使风轮扫掠面始终和风向保持垂直。传动系统，其主要作用是将风能转换成机械能。控制与安全系统，是风力发电机组的核心。风轮系统，其主要作用是采集风育旨。塔架与基础。二、风力发电机电控系统的结构在整个风力发电机的系统结构中，电控系统有着举足轻重的作用，其构造结构也是环环相扣，从而呢个更好的实现控制正常运行、变桨距、功率、安全、阵风等功能的正常高效实现，其详细系统结构图见图2。图2电控系统结构图在了解风力发电机组的电控系统结构之后，我们还有必要了解其硬件系统结构，在相应的控制柜中安装相应的控制系统装置，其中有三大只要的硬件系统结构变桨控制系统、机舱控制系统、塔底中心控制系统，其详细硬件结构图见图3。图3电控系统的硬件结构四、风力发电机组电控系统的安全可靠性设计（一）机组控制装置的安全系统组成机组控制装置的安全系统组成由运行保护抗干扰保护、接地保护等组成，如图4所示。图4机组安全系统图（二）机组控制运行安全保护系统1、强风保护安全系统。风力发电机机组对于风力的切入和停机等操作的规定风速有较高的要求，风力发电机是看中风所蕴藏的巨大能量，但是，如若控制不好，风能也会给风能发电机带来一定的困难，为确保安全发电，所以对于输出的最大功率、桨距角等都有一定的规定。2、参数越限保护。机组运行的越限参数都有各自的规定，风速、温度等参数的有自己的上下限值，而且这些限值还不一定是一定不变的，也极有可能随着外界环境的变化而变化和调整。3、电压电流保护。风力发电的一大问题是瞬间高电压冲击，如果没有一定的保护措施，极有可能在那高电压冲击的瞬间造成元件装置的损坏，所以就需要一些吸收高压的元件来减少高压冲击。电流保护器的安装也是很有必要的，对于高电压的冲击也还是需要保护的，可以在适当的位置安装空开和熔断器等元件。4、启动保护。主要保护的是软并网和开机正常顺序的保护，这其中，必须要做到同压、同向同步的保护，以防止在启动时被强大的瞬间电流冲击而造成的破坏。5、关机保护。在关机时，也需要注意关机顺序和软并网的保护，不能够突然的停下发动机组工作，循序渐进，先空气制动，再脱网，而且必须要软切除网。（三）电气接地保护系统电气姐弟系统包括保护接地和工作接地，其中保护接地就是把电器的金属外壳用导线连接并通过接地装置与地相连，以减少机器外壳带电造成的危害和伤害，而工作接地就是将电控系统统一在一点进行接地，以达成保护和实现电器安全运行的目的。（四）抗电磁干扰保护系统抗电磁干扰的基本原则是为了使控制系统既不因外界电磁干扰的影响而误动作或丧失功能，也不向外界发送过大的噪声干扰，所以遵循下列3个原则：1）抑制噪声源；2)切断电磁干扰的传递途径或提高传递途径对电磁干扰的衰减作用；3）加强受扰设备抵抗电磁干扰的能力。结论随着我们对电的需求和依赖逐渐增加，而活力发电不仅仅效率低，还会很大程度地污染环境，风力发电似乎就是顺应了时代的发展，极其符合我们的需求，这样也可以高效的利用风能资源。因此，我们更需要完善和高效的风力发电的技术和设备，要求有安全可靠的房里发电机组，这样，我们才能很好的发展风力发电事业，既满足电力需求，有少污染环境。

参考文献[1]罗昕.大型风力发电机组电动变桨距控制的研究[D].河北工业大学,2014.[2]庄严,纪国瑞,王峰