东汽FD77双馈式变速恒频风力发电机的控制策略
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变速恒频双馈风力发电系统控制技术的探讨变速恒频双馈风力发电系统是当前风力发电的核心技术,在这一系统运行过程中对其进行针对控制具有重要意义。
专业的控制是保证变速恒频双馈风力发电系统正常运行的重要前提。
针对该发电系统的控制主要是集中在电网低压故障时的双变流器控制以及网侧变流器的控制。
本文将结合发电系统原理来探讨如何实现科学高效的专业控制。
变速恒频风力发电技术,是当前运行效率较高,电能质量较优的的发电技术。
这项技术在风力发电领域中有着广泛应用。
随着我国能源形势的日益紧张,变速恒频双馈风力发电系统在风能发电中的作用越来越重要。
在这样的背景下加强对变速恒频发电控制技术的研究具有重要意义。
双馈风力发电是专业系统的的发电技术,这一系统的发电涉及到变流器控制、电网低压故障控制以及电机控制等多个领域。
这些方面的控制是保证变速恒频风力发电技术正常运行的重要措施。
当前针对变流器的控制主要是通过矢量控制技术来实现,这一技术相较于其他技术而言比较方便。
非线性矢量控制变速恒频双馈风力发电系统是一个多变量、非线性、强耦合的系统,实现对这一系统的及时有效地控制,有必要采用非线性矢量控制的方法来实现。
针对该系统的控制设计人员先是要推算出系统的状态方程,而后根据状态方程推导出逆系统,最后根据逆系统来实现系统内模控制。
1.1.状态方程。
状态方程是表述系统特性的一种典型手法,工作人员可以通过既定的数学模型来推导双馈风力发电系统的状态方程。
双馈风力发电系统的最大控制目标是能够充分利用风能,也就是指在风速一定条件下,能够发挥发电系统的最大有功功率。
因而我们要把风力发电系统的有功功率作为被控制量。
输出量则应该是无功功率。
此时我们设输入变量是u,输出变量是y,那么我们就可以得到以下状态方程和输出方程.1.2.对双馈风力发电系统专业分析。
一个系统能否能利用非线性矢量控制技术来进行有效应用,一个重要前提就在于该系统能否可逆。
因而在控制之前还需要通过逆系统法来判断双馈风力发电系统是否可逆。
简述变速恒频风力发电系统的控制策略一、引言随着近年来可再生能源的发展,风力发电作为其中的一种重要形式,其技术也在不断地发展。
变速恒频风力发电系统作为目前应用最广泛的一种风力发电系统,其控制策略对于提高系统效率、保证系统安全运行至关重要。
二、变速恒频风力发电系统概述1. 变速恒频风力发电系统组成变速恒频风力发电系统主要由风机组、传动装置、变速器、功率转换装置、控制器等部分组成。
2. 变速恒频风力发电系统原理变速恒频风力发电系统通过控制叶片角度和转子转速来调节输出功率。
当风速较低时,通过调节叶片角度使得转子旋转较慢,从而保证输出功率稳定;当风速较高时,则通过调节变速器使得转子旋转更快,从而提高输出功率。
三、变速恒频风力发电系统控制策略1. 整体控制策略整体控制策略是指对整个变速恒频风力发电系统进行控制。
其中包括对于叶片角度、变速器及功率转换装置的控制。
整体控制策略可通过PID控制器进行实现。
2. 叶片角度控制策略叶片角度控制策略是指通过调节叶片角度来调节输出功率。
在低风速下,系统需要保持输出功率稳定,此时需要通过调节叶片角度来实现;在高风速下,系统需要提高输出功率,此时也需要通过调节叶片角度来实现。
3. 变速器控制策略变速器控制策略是指通过调节变速器来调节转子转速,从而提高输出功率。
在高风速下,系统需要提高输出功率,此时可以通过增加变速器齿轮比例来实现。
4. 功率转换装置控制策略功率转换装置控制策略是指通过调节功率转换装置的电压和频率来实现对于电网的连接。
当系统输出过多电能时,可以通过降低电网连接频率或者增加电网连接阻抗来减少电能输出。
四、总结变速恒频风力发电系统作为目前应用最广泛的一种风力发电系统,在其控制策略方面有着多种不同的方法。
整体控制策略、叶片角度控制策略、变速器控制策略和功率转换装置控制策略都是常用的控制方法。
在实际应用中,需要根据不同的情况进行选择,以保证系统稳定运行和高效输出。
变速恒频双馈风力发电机励磁控制技术研究变速恒频双馈风力发电机是一种目前被广泛应用的风力发电机型号之一、它的励磁控制技术的研究对于提高风力发电机的发电效率和稳定性具有重要意义。
本文将从变速恒频双馈风力发电机的原理入手,介绍其励磁控制技术的研究现状和存在问题,并展望未来的发展方向。
变速恒频双馈风力发电机是一种采用双馈变速发电机作为发电机的风力发电系统。
其工作原理为:风能通过风轮驱动发电机转子旋转,产生电能。
其中,双馈发电机在转子和定子之间通过两个转换器将电能传递到电网中。
变速恒频控制技术的目的是根据风能的变化调整电机的转速,从而使发电机输出的电压频率保持稳定不变,并将其与电网的频率保持一致。
目前,变速恒频双馈风力发电机的励磁控制技术主要有三种类型:恒功率控制、恒风速控制和变频控制。
恒功率控制方法通过调节齿比传动装置来使得风力发电机输出的功率恒定。
恒风速控制方法通过调整转子的转速来使得风轮的转速保持恒定,从而达到一定的风速条件下输出恒定的功率。
变频控制方法通过控制发电机的频率来实现电网的频率同步。
然而,该技术在实际应用中还存在一些问题。
首先,励磁调节繁琐,难以实现精确控制。
其次,由于风力的不稳定性,变速恒频双馈风力发电机的输出功率会产生一定的波动,从而对电网的安全性和稳定性产生影响。
此外,传统的变速恒频控制方法对于风力发电机在不同气候条件下的风速响应能力较差。
未来的发展方向是改进现有的励磁控制技术,提高风力发电机的发电效率和稳定性。
一方面,可以研究开发更加精确的励磁控制算法,提高励磁系统的响应速度和控制精度。
另一方面,可以采用先进的传感器技术来实时监测和调节风力发电机的工作状态,以提高其对风力变化的响应能力。
此外,还可以结合机器学习等新兴技术,通过模型预测和预测控制来减小风力发电机输出功率的波动性。
综上所述,变速恒频双馈风力发电机励磁控制技术的研究对于提高风力发电机的发电效率和稳定性具有重要意义。
通过改进励磁控制算法和采用先进的传感器技术,可以提高风力发电机的响应能力和控制精度,减小输出功率的波动性。
变速恒频双馈风力发电系统控制技术的探讨前言随着能源危机的日益加剧,可再生能源逐渐成为人们关注的热点。
风能作为最具潜力的可再生能源之一,引起了众多研究人员的关注。
近年来,变速恒频双馈风力发电系统控制技术成为研究热点之一,具有广阔的应用前景。
本文将对变速恒频双馈风力发电系统控制技术进行探讨。
双馈发电机和变频控制双馈发电机是目前风力发电机中最常使用的一类发电机。
传统的风力发电系统采用异步发电机作为发电机,随着风速的改变,输出电压、频率和电流也会跟随变化。
而采用双馈发电机后,输出电压和频率能够稳定控制在一个合适的范围内。
变频控制技术是指通过调整发电机输出电压和频率,使其与电网的电压和频率同步,从而实现电能的输送。
传统的电力系统一般采用恒频输电,这种方式下,不同的发电机必须调整其转速,以达到跟电网同步的效果,导致效率低下。
而采用变频控制技术,可以根据需要调整发电机的转速,使其在不同的风速下都能保持较高的效率。
变速控制技术变速控制技术是指通过改变风力发电机的转速,使其在不同的风速下都能保持较高的效率。
传统的风力发电系统中,往往采用固定转速的方式,无法灵活地调整转速以适应不同的风速。
而采用变速控制技术,则可以在不同的风速下,调整发电机的转速,以保证其输出的电量和质量。
曲线控制曲线控制技术是指通过调整双馈发电机的转速和输出电压,使其输出的电量和质量符合电网的要求。
传统的控制方法是基于刚性控制,不能灵活地调整发电机的参数。
而曲线控制技术,则可以根据电网的要求,调整发电机的控制参数,以保证其稳定地、高效率地运行。
软件控制技术软件控制技术是指通过计算机程序控制风力发电系统的运行。
传统的控制方式大多采用硬件控制,控制方式复杂、扩展性不强。
而采用软件控制技术,则能够通过计算机程序实现控制功能,提高系统的自动化程度。
结语变速恒频双馈风力发电系统控制技术是风力发电的研究热点之一,具有广阔的应用前景。
本文通过介绍双馈发电机和变频控制、变速控制、曲线控制、软件控制技术等方面,对其进行了探讨。
变速恒频风力发电系统的控制策略1. 引言随着可再生能源的快速发展,风力发电在新能源领域扮演着重要的角色。
变速恒频风力发电系统是一种常见的风力发电技术,它采用变频器和传感器等设备来控制风机的运行。
本文将对变速恒频风力发电系统的控制策略进行全面、详细、完整和深入的探讨。
2. 变速恒频风力发电系统的基本原理变速恒频风力发电系统由风机、变频器、传感器和控制器等部分组成。
变速恒频风力发电系统的基本原理是将风机的机械能转化为电能,并通过变频器控制输出电压的频率和电压大小。
变速恒频风力发电系统的控制策略主要包括风机的启停控制、叶片角度调节、电网同步控制和功率控制等方面。
2.1 风机的启停控制风机的启停控制是变速恒频风力发电系统控制策略的关键。
当风力较小时,系统需要启动风机以利用可用的风力资源。
启动风机时,控制器会发送启动指令给变频器,将电机的转矩逐渐增加,使风机启动加速。
当风力达到一定的阈值后,控制器会发送恒频指令给变频器,使风机保持恒定的转速。
2.2 叶片角度调节变速恒频风力发电系统通过调节叶片角度来控制风机的输出功率。
当风力较大时,控制器会通过传感器获取风机旋转速度和风速等参数,然后根据预设的功率曲线计算出应该调整的叶片角度。
调整叶片角度可以控制风机的风能利用率,使其在不同风速条件下都能输出最佳功率。
2.3 电网同步控制电网同步控制是变速恒频风力发电系统将风机的电能输出与电网相连接的关键。
在将风机的电能输出给电网之前,控制器需要检测电网的频率和电压等参数,然后将风机的输出电压调整到与电网同步。
通过电网同步控制,变速恒频风力发电系统可以保持与电网的稳定连接,并将多余的电能输送给电网。
2.4 功率控制功率控制是变速恒频风力发电系统的关键功能之一。
通过控制风机的转速和叶片角度等参数,系统可以实现对风机输出功率的精确控制。
功率控制在应对电网需求变化、风力波动等情况下起到重要作用,可保持风机输出功率在合适范围内,确保系统的安全和稳定运行。
版本号:F东方汽轮机厂FD70/FD77 型风力发电机操作手册编号T-1.1-GP.BH.01-A共1 册第1 册2005 年3 月序号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 介绍技术描述安全知识安全装置自动运行控制面板操作控制面板显示手动操作维护风机规范目录名称页码128152529364144451 介绍1.1 关于手册该手册是为熟悉涡轮风机及其外围设备的操作人员制定的,它包括一些正确的使用方 法和对风机的操作,也提供认为安全有用的信息,能适当和有效的运行风机。
该手册也为 厂商维修人员提供参考。
1.2 手册中应用的符号下列符号作为文中的危险警告或包含附加信息。
警告危险!带有“危险!”文字的该符号用来识别一个潜在的危险。
如果没有避免,将产生材料损坏或严重的伤害甚至死亡。
警告!该符号和“警告!”文字一起出现表示有潜在的危险。
如果没有避免, 将产生轻的或中度的伤害甚至材料损坏。
信息该符号和“信息”文字一起出现表示文中包含信息或差错。
1.3 应用风机的应用包括为电网供电的外围产生设备(项目组成:变压器,励磁开关和风场通 讯设备),可以通过厂家设定的功率等级和厂家事先设定的应用操作参数在全自动控制方式 下运行。
涡轮风机仅能对它自己已有的目的和带有指定运行数据进行应用,如果所有的技术故 障或缺陷是开放的,它的维修和使用与手册应保持一致。
且带有相关的安装、操作、检查 和维修说明规范。
1.4 制造年份涡轮风机建筑物的年份见塔内部的指示牌上。
1.5 制造地址东方汽轮机厂 四川 德阳1.6 定义手册使用条款 设备操作员 资格工人 设备操作人员是一个可以亲自使用风机或在权威人士的指导下使 用风机的正常或合法人。
资格工人是指他或她具有一定技术方面的教育和经验,有足够的知识能够对东方汽轮机厂的 FD风机进行操作。
他或她熟悉安全工作和防止事故的相关规章且接受过技术实习。
运行人员熟练的电气人员被授权的开关设备工人2技术描述2.1 涡轮风机描述运行人员由指派任务的适当操作机器的熟练人员组成。
变速恒频风力发电系统的控制策略
变速恒频风力发电系统是一种新型的风力发电技术,能够有效地利用风能,提高发电效率。
其控制策略是保证变速恒频风力发电系统正常运行的关键。
变速恒频风力发电系统的控制策略包括以下两个方面:
1. 风力机的控制:
在变速恒频风力发电系统中,风力机是关键的设备之一。
为了提高风能利用率,需要对风力机进行控制。
通常采用最大功率追踪控制策略,即通过调节风力机的桨叶角度或变桨距来使风力机能够跟随风速的变化,并在最大程度上输出功率。
同时,还需要考虑风力机的转速和扭矩的控制,以保证其正常运行。
2. 发电机的控制:
在变速恒频风力发电系统中,发电机的控制也是非常重要的。
为了实现恒频控制,通常采用电力电子变换器来调节发电机的输出频率。
同时,还需要对发电机的转子速度和电磁功率进行控制,以保证其输出功率的稳定性和安全性。
在实际应用中,变速恒频风力发电系统的控制策略还需要考虑各种因素,如电网的稳定性、发电机的容量和型号、风力机的参数和运行状态等。
因此,需要采取综合的控制策略,以确保变速恒频风力发电系统能够高效、稳定和安全地运行。
变速恒频双馈风电机组频率控制策略曹军 , 王虹富 , 邱家驹(浙江大学电气工程学院 , 浙江省杭州市 310027摘要 :传统的变速双馈风电机组解耦控制策略对于系统频率支撑作用微乎其微。
文中在分析变速双馈风电机组参与系统频率控制特性的基础上 , 在传统变速双馈风电机组解耦控制中附加风电机组频率控制单元。
控制系统包含频率控制、转速延时恢复、转速保护系统和与常规机组配合等 4个功能模块。
仿真结果表明 , 该控制策略不仅对暂态频率偏差具有快速的响应能力 , 而且能够使转子转速以更快的速度恢复到最佳运行状态 , 与系统的频率控制。
关键词 :风电机组 ; 变速双馈电机 ; 频率控制中图分类号 :TM614; TM761收稿日期 :2009203213; 修回日期 :2009204204。
0引言发展。
、最具规模开发 , 在电网中所占的比例不断增加。
因此 , 为减少风电并网给电力系统带来的冲击 , 电网公司提出了严格的风电场并网技术导则 , 而有功、频率控制能力是其中重要的技术要求之一 [123]。
目前实际运行的风电场主要采用以下 2种风电机型 :基于异步机的固定转速风电机组和基于双馈感应电机 (DFIG 的变速恒频风电机组 (以下简称 DFIG 机组。
由于 DFIG 优良的有功、无功解耦控制性能 [425], 使其逐步成为风电市场主流机型。
但是 , 传统的 DFIG 机组并没有参与系统频率控制 , 由于 DFIG 机组控制系统实现了机械和电磁系统的解耦 , 随着频率的变化其转子机械部分不能自动做出快速响应 , 因此可以说传统的 DFIG 机组对系统转动惯量的贡献微乎其微 [627]。
随着大量 DFIG 机组替代一些常规机组 , 势必会减少整个系统的转动惯量 , 恶化系统的动态频率特性。
因此 , 有必要深入研究 DFIG 机组的频率控制特性 , 开发实用、有效的 DFIG 机组频率控制器。
国内外学者已经对 DFIG 机组参与频率控制进行了一些研究。
双馈风力发电系统控制策略摘要:风力发电技术是我国新能源发电技术中的一种,随着现代化设备和技术的发展,它在世界各地得到了的广泛关注。
在实际运行中,风力发电基于自身的特点包括恒速恒频系统和变速恒频两大类。
文章中所提及的双馈风力发电系统采用的是双PWM背靠背交流器,可以对发电机发出的有功和无功功率加以调节。
但是,由于该项技术的运行关系到很多系统,运行复杂且难以控制。
因此,在运行过程中必须考量发电系统的多样性、时变性和强耦合性的特点,做好电压的调节与控制。
本文就基于双馈风力发电系统的实际使用情况,将其系统参与电网调节的能力作为参考目标,做好全面分析与研究,从而更好地发电。
关键词:双馈风力发电系统控制有效策略随着环境保护思想的日趋成熟,以及百姓生活质量的提高,我国对清洁能源的高效使用有了更深入的了解,风力发电作为其中的有效方法,能够改善能源结构、解决电力在偏远地区的使用问题,是新环境下人们关注的焦点。
近年来,我国的风力发电技术开始深入推广,世界上的很多地区都在纷纷投产使用大规模、大容量的风电场,可是由于气压、风力、温度、风速等方面的影响,输出的功率数值常常处于波动之中,如果达到一定的数值比例,甚至会产生负面的影响,造成电压闪变和频率不稳定的问题。
针对这样的现象,我国相关单位必须要做好双馈风力发电系统控制的研究工作,强化控制策略,从而防止出现风力发电问题,确保系统的正常运转。
一、双馈风力发电系统的概述随着技术的更新和设备的推广使用,双馈风力发电技术也发生了更改,传统的发电系统结构与新型的相比有很大的区别。
从发电机运行方式上进行考量,风力发电系统分为恒速恒频风力发电系统与变速恒频风力发电系统两大类。
目前,在设备中应用最广泛的主流机型是变速恒频风电机组,它的变频器容量小、造价低,可以实现变速恒频运行,优势非常明显。
双馈风力发电系统主要的构成部分则是风机系统和双馈发电系统,前者具有风能捕获和控制功率的功能,后者则能够将机械能转化为电能。
变速恒频风力发电机组控制策略研究变速恒频风力发电机组控制策略研究随着气候变化和节能减排的需求日益增长,风力发电作为一种清洁、可再生的能源方式正逐渐受到关注和广泛应用。
而变速恒频风力发电机组作为目前使用较多的风力发电机组类型之一,其控制策略的研究和优化至关重要。
本文旨在探讨变速恒频风力发电机组的控制策略,以提高其发电效率和稳定性。
首先,我们将介绍变速恒频风力发电机组的基本原理和构成。
变速恒频风力发电机组由风轮、变速传动系统、发电机和控制系统等组成。
风轮利用风能驱动转动,而变速传动系统则通过调整变速器的变速比,以适应不同的风速条件;发电机负责将机械能转化为电能;控制系统则对整个系统进行监测和调节。
针对变速恒频风力发电机组的控制策略,一种常用的方式是使用最大功率点跟踪(MPPT)策略。
该策略通过不断调整转速,使风轮处于最佳工作状态,以提高发电效率。
MPPT策略可以根据风速和电网负载的变化,自适应地调整转速,最大程度地利用风能资源。
此外,利用模糊控制、PID控制等技术手段,将MPPT策略与负载电网发电功率控制相结合,可以进一步提高发电机组的控制性能和稳定性。
另一种控制策略是采用无功功率控制(Q control)。
在电网运行时,风力发电机组需要向电网提供无功功率补偿。
Q control策略可以根据电网的功率因数和电压的变化,自动调整发电机组的功率输出,以满足电网的需求,同时保持电网的稳定运行。
此外,还可以通过电网频率和功率的闭环控制,调整发电机组的转速和功率输出,以实现发电机组与电网的协同控制。
除了MPPT和Q control策略外,还有许多其他的控制策略可以应用于变速恒频风力发电机组。
例如,通过优化协调风轮、变速器和转子的控制参数,可以提高整个系统的能量转换效率;采用动态刹车控制策略,可以有效控制风轮转速,保护发电机组的安全运行;而使用预测控制策略,则可以根据风速的变化预测将来的功率输出,从而更好地应对不稳定的风能资源。
变速恒频双馈风电机组频率控制策略随着环保意识的不断提高,风能作为一种清洁能源逐渐被人们所重视。
而风电机组作为风能转换的核心设备,其运行质量和效率越来越受到关注。
变速恒频双馈风电机组是一种广泛应用的风电机组类型,其频率控制策略对于提高风电机组运行效率具有重要意义。
本文将从变速恒频双馈风电机组的原理、频率控制策略的现状和发展趋势等方面进行分析。
一、变速恒频双馈风电机组的原理变速恒频双馈风电机组由变频器、双馈发电机和风轮等组成。
其中,变频器是控制电机转速和电压的关键设备,可以通过改变电机转速和电压来控制风电机组的输出功率。
双馈发电机是风电机组的核心部件,其结构类似于普通的感应电机,但在转子上加装了两个转子绕组,分别与定子绕组和电网相连。
变频器控制的是转子绕组的电流,通过调节电流大小和相位来控制风电机组的输出功率。
风轮则是将风能转换为机械能的装置,其转动驱动双馈发电机产生电能。
二、频率控制策略的现状目前,变速恒频双馈风电机组的频率控制策略主要有以下几种: 1. 矢量控制策略矢量控制策略是一种较为常用的频率控制策略,其基本思想是将电机模型分解为磁通方程和运动方程两个方程。
通过控制磁通和电流的大小和相位,实现对电机转速和输出功率的控制。
2. 直接转矩控制策略直接转矩控制策略是一种较为简单的频率控制策略,其基本思想是通过控制电机的转矩来实现对电机转速和输出功率的控制。
该控制策略具有响应速度快、控制精度高等优点,但在低速运行时容易出现转矩波动的问题。
3. 模型预测控制策略模型预测控制策略是一种基于电机模型的预测控制方法,其基本思想是通过建立电机的数学模型,预测电机的运行状态和输出功率,并根据预测结果进行控制。
该控制策略具有响应速度快、控制精度高等优点,但需要对电机进行较为精确的建模,对计算机的处理能力要求较高。
三、频率控制策略的发展趋势随着科技的不断发展,风电机组的频率控制策略也在不断更新和完善。
未来,频率控制策略的发展趋势主要有以下几个方向:1. 智能化控制随着计算机技术和人工智能技术的不断发展,智能化控制将成为风电机组频率控制策略的重要发展方向。
变速恒频双馈风力发电系统控制技术的探讨一、引言风力发电系统是一种可再生能源装置,其性质使其成为替代传统能源源的一个重要选择。
风力发电系统使用叶片接收风能,驱动发电机产生电力,为环境保护和可持续发展做出了积极贡献。
然而,由于风资源的不稳定性和不可预测性,风力发电系统的设计和控制面临着许多挑战。
本文将探讨变速恒频双馈风力发电系统控制技术的相关问题。
二、变速恒频双馈风力发电系统的基本原理变速恒频双馈风力发电系统是目前最常用的风力发电系统。
它由风能转换装置、变频控制装置和电网接口装置三部分组成。
其中,风能转换装置包括风轮、轴承、塔架、叶轮等部件,负责将风能转化为转动机械能;变频控制装置包括变频器、双馈异步发电机等部件,使发电机输出的电压和频率与电网匹配;电网接口装置包括变压器、保护装置、电缆等部分,将发电机输出的电能接入到电网中。
基本工作原理是:风轮和叶轮通过系泊装置固定在预定空中高度上,利用旋转的叶片捕捉风能,驱动发电机产生电能,经过变频器进行升压、逆变处理后接入电网。
同时,变频器可以根据风速的变化控制电机的转速,从而保持电机的输出功率不变。
由于双馈异步发电机有较好的抗干扰性能和相同功率下体积小、重量轻的特点,因此越来越多的风电塔采用双馈异步发电机。
三、变速恒频双馈风力发电系统控制技术的研究1. 变频控制技术变频控制技术是风力发电系统中最核心的技术之一,它直接决定了风力发电机的效率和质量。
变频控制技术是采用电流、电压和功率等参数作为控制对象,采用PWM模式以及单闭环、双闭环控制等方式进行控制。
通过对这些参数的调整,可以有效提高风力发电机的电功率输出、转速、功率因数等参数,使发电机具有更好的发电效率。
2. 变速控制技术变速控制技术是另一种常用的风力发电系统控制方法。
通过控制电机的旋转速度,可以实现不同风速下的最佳发电功率。
同时,变速控制技术还可以提高发电机的风能利用效率,增加电机的寿命,减少发电机的损耗和维护成本。
变速恒频双馈风电机组频率控制策略赵爱云【摘要】分析了变速恒频双馈风电机组(DFIG)的频率控制策略.随着大规模风电并网,以往DFIG机组的调频能力难以适应,因此文中增加了频率控制单元和转速延时恢复模块.在Matlab中建立仿真系统,仿真结果表明,双馈风电机组在一定程度上可以快速响应频率的变化,提供有效的功率支撑,并且可有效改善系统的频率响应特性.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2018(035)001【总页数】2页(P26-27)【关键词】双馈风电机组;调频特性;频率控制【作者】赵爱云【作者单位】青岛大学自动化与电气工程学院,山东青岛266071【正文语种】中文0 引言当今环境质量下降,能源消耗殆尽,新能源的开发迫在眉睫,风力发电具有绿色环保、优质经济、社会友好等优点,成为新能源开发的重点之一。
由于风能具有可持续利用的特性,风电场总装机容量和风电开发规模逐年增大,风力发电的优势越来越明显。
随着大规模风电并网,风电机组对于频率变化不能快速响应,无法快速恢复稳定运行状态。
因此,探索风电的频率控制策略对电网稳定运行具有深远意义。
本文简述了双馈感应风力发电机的调频原理,提出一种改进的DFIG机组频率控制器即附加分布式信号过滤单元,使风电机组能够有效调节电网频率,从而能够快速响应频率的变化。
本文在仿真软件MATLAB/Simulink中建立改进后的两区域四机网络模型,研究和分析变速恒频双馈风电机组频率调节过程。
1 双馈风机的频率特性分析双馈异步风力发电机(DFIG)主要由风力机、齿轮箱、双馈异步发电机、三相变压器、转子侧变频器和电网侧变频器构成,其结构图如图1所示。
风力发电机一般采用绕线式异步电动机,定子绕组和转子绕组有不同的连接方式。
其定子绕组通过变压器与电网相接,转子绕组通过转子变频器、电网侧变频器及变压器接入电网。
因此双馈异步发电机可实现变速运行,提高风能转换效率,捕获最大风能,同时能够有效改善风电场的功率因数,提高系统电压稳定性,因此在电力系统中得到快速发展。
东汽FD70/FD77风机变频器系统原理和应用东汽风电事业部高级工程师-杨雄杰摘要:本文详细分析了1.5MW风力发电机变速恒频发电系统的工作原理,对东汽FD70/FD77风机变频器系统的主要电路特性给出重点分析,变频器运行中的典型故障给出处理案例。
对风机变频器系统的实际应用具有指导意义。
关键词:旋转磁场 变速恒频发电 变频器 风机控制器1.变速恒频发电系统的工作原理1.1交流电机的旋转磁场以单相交流电机为例,我们知道单相交流电机有2个绕组。
它们在空间上相差90度正交分布,分别给2个绕组加入时间上相差90度的交流电。
如图1所示:发电机定子上正交分布有2个绕组,一个是AX;另一个是BY。
2个绕组加上的电流波形如图1所示。
我们规定从A流进X流出或从B 流进Y 流出为正方向;从A流出X流入或从B 流出Y 流入为负方向。
在t0时刻,A 绕组上通过的电流为零;B绕组上通过的电流为负的最大值。
根据电磁定律,t0时刻,两个绕组合成的磁场方向为从左至右方向→在t1时刻,A 绕组上通过的电流为正的最大值,B绕组上通过的电流为零,根据电磁定律,t0时刻,两个绕组合成的磁场方向为从上至下方向↓。
在t2时刻,A 绕组上通过的电流为零,B绕组上通过的电流为正的最大值,根据电磁定律,t2时刻,两个绕组合成的磁场方向为从右至左方向←。
在t3时刻,A 绕组上通过的电流为负的最大值,B绕组上通过的电流为零,根据电磁定律,t3时刻,两个绕组合成的磁场方向为从下至上方向↑。
在t4时刻,正好回到t0时刻的状态,两个绕组合成的磁场方向为从左至右方向→ 。
电流变化一个周期,两个绕组合成的磁场旋转一周。
旋转磁场的转速n = 60 f / p 。
同理,如果三相绕组在空间上按120度对称分布,三相绕组在时间上分别加上相位相差120度的三相交流电。
同样要在转子铁芯周围形成一个旋转磁场。
旋转磁场的转速n = 60 f / p 。
f : 三相交流电频率。
变速恒频双馈风电机组频率控制策略李宁波发表时间:2017-12-01T10:09:33.353Z 来源:《电力设备》2017年第22期作者:李宁波[导读] 摘要:传统的变速双馈风电机组解耦控制策略对于系统频率支撑作用微乎其微,文中在分析变速双馈风电机组参与系统频率控制特性的基础上,在传统变速双馈风电机组解耦控制中附加了风电机组频率控制单元。
(国电宁波风电开发有限公司浙江省 315043)摘要:传统的变速双馈风电机组解耦控制策略对于系统频率支撑作用微乎其微,文中在分析变速双馈风电机组参与系统频率控制特性的基础上,在传统变速双馈风电机组解耦控制中附加了风电机组频率控制单元。
控系统包含频率控制、转速延时恢复、转速保护系统和与常规机组配合等4个功能模块。
仿真结果表明,该控制策略不仅对暂态频率偏差具有快速的响应能力,而且能够使转子转速以更快的速度恢复到最佳运行状态,证明了基于变速双馈机组的风电场能够在一定程度上参与系统的频率控制。
关键词:变速恒频;双馈风电机组;控制引言风力发电具有环境友好、技术成熟、可靠性高、成本低且规模效益显著等特点,是发展最快的新能源。
大型风电场并网的不断增加,对电网的影响也越来越明显。
电力系统频率作为电力系统运行参数中最重要的参数之一,对其控制的分析与研究是电力系统安全运行中一个不可忽视的部分。
目前,世界风电市场上有很多种类型的风电机组。
其中,基于双馈感应电机(DFIG)的变速恒频风电机组以其优良的有功、无功解耦控制性能,逐步成为风电市场的主流机型。
1 DFIG机组频率控制分析1.1DFIG机组惯性参与频率控制的原理风力机储存的动能可表示为EK=1/2Jω2w(1)式中:J为风力机惯性;ωw为风力机转速。
发电机组对系统频率的响应主要取决于转速随系统频率的改变。
DFIG控制系统对有功和无功的解耦控制使得转速不能有效地跟随系统频率,在DFIG控制系统中增加频率控制环节,既可以保持DFIG机组转速可以控制的优点,又可以实现在系统频率变化时通过改变转子转速释放或吸收部分动能而对系统频率有效响应。
东汽FD77双馈式变速恒频风力发电机的控制策略
作者:张玉辉陈琳琳
来源:《电子技术与软件工程》2016年第19期
摘要
在分析了东汽FD77双馈式变速恒频风力发电机控制方法的基础上,从而建立了交直交变流器网的测电压电路以及转而开始测定子序磁场定向的矢量方向的磁场。
对系统的VSCF控制、并网控制技术进行了实验研究,结果表明,该系统能够,减小输出滤波电感的压降,提高了系统动态响应能力,输入输出有功、无功功率可以独立调节。
【关键词】电机风力发电交直交变流器变速恒频
目前最常用的网侧控制策略是以坐标变换理论为基础的双闭环控制,来实现对有功无功功率的控制。
由于谐波的幅值以及电压频率的快速变化,用作励磁电源时会在发电机定子侧产生大量空载谐波电压,极大程度上影响了电波输出的频率,甚至是导致了并网的困难。
双馈风力发电系统变流器网侧采用PWM矢量控制,变流器转子侧则采用了定子磁场定向的去测量磁力。
并且具有双向的功率移动,输入以及输出的功率可以自行进行调节,具有不明显的谐波和闪现,可以大范围的使用。
1 系统构成
双馈发电机交直交双PWM变流器则由一对三相整流/逆变器组成,二者之间由电容直流母线连接、双DSP控制器、并网保护装置以及虚拟变速风机等部分组成。
在其中的功率器械利用的是IPM模块,这个变流器的一侧利用三厢的电杆接入电网,另一侧则通过滑环和电刷接入双馈发电机的转子绕组。
并网保护装置包括转子接触器和定子接触器两个部分双馈发电机定子按星型连接,其结构示意图如图1。
2 双馈电机矢量控制
2.1 双馈电机矢量控制原理
交流电机转子电压含有基波和大量谐波的正、负序及零序分量。
由于零序电压在电机中产生不了零序电流,但过气隙的磁通为零。
忽略铁心的非线性饱和,将电磁曲线线性化处理,去除漏感的影响,仅仅是对电阻进行改正。
这样就可以吧交直交变流器输出的基波和各次谐波电压看做成单独在电机等效电路的转子侧电源,根据这个来计算分流、转矩和他的功率以及使用的损耗。
其电流传递函数如图2所示。
双馈发电机运动方程:
这个式子当中,Tm作为原动机的转矩值,Te作为电磁作用下的转矩,J作为系统的转动惯量,np为电机极的对数,ω为电机的电角速度。
根据相关数据以及磁场的能量特点,可以将电磁转矩特点给分析出来:
电磁力的转向角度与方向相反就为正,转差率S按照小于同步的转速为正,参照异步电机的分析方法,双馈发电机的等效电路,如图3所示。
根据有关等效的电路图数据,可以得到双馈发电机的基本得数:
式中:
R1、X1分别为定子侧的电阻和漏抗;
R'2、X'2分别为转子折算到定子侧的电阻和漏抗;
Xm为激磁电抗;
分别为定子侧电压、感应电势和电流;
分别为转子侧感应电势,转子电流经过频率和绕组折算后折算到定子侧的值。
转子励磁电压经过绕组折算后的值,为再经过频率折算后的值。
2.2 并网控制
变速恒频双馈风力发电机通过控制转子电流频、相位及幅值实现软并网和软解列。
在启动前,当风速达到切入风速并维持一段时间后,变流器通过控制转子励磁电流的幅值、相位和频率使转子励磁,控制定子绕组的空载端电压与电网电压一致,发电机处于并网等待状态。
在进入了并网的运行阶段之后,根据实际情况的风的速度和电网要求的数据不时地调节输入输出数据。
解列过程与并网过程相反。
平时的解列过程可以通过调节桨的方法,将发电机的负载度降至最低,使得发电机差不多在不负载的情况下供电。
3 实验结果
为了验证东汽交直交双馈变速恒频系统在风力发电应用中的优势及采用的矢量控制策略的有效性,对于整个操作系统的输入输出功率的反馈、动态与静态性能展开了研究。
图4给出了并网实验中发电机定子绕组端电压和定子电流的实测波形,从图中可以看出,并网瞬间冲击电流很小。
该实验表明,东汽FD77发电机在采用电压控制的并网方法时,它的发电机的定子端的电压、相位和频率各个方面都具有相同的性能,条件严苛的满足了工作的条件,将发电机实
现成软并网状态。
发电机的定子侧和变流器网侧都可以运行在单位功率因数并且变流器的能量,业可以不是单向的流动,与此同时可以保证正弦输入输出电流,这个系统能够保持风力发电的充足性。
4 结论
本文针对东汽FD77变速恒频风力发电机的特点特别的研发了一套针对于控制电流的工作方案。
结合该系统建立交直交变流器矢量控制系统模型,并在此基础上进行了实验研究。
实验的最终现象表明,变速恒频双馈风力发电系统具有丰富的动态以及静态的稳固性能,并且能够切实可行的调解输入输出电压,并最终实现发动机的平滑工作性能,具有良好可靠性及稳定性。
参考文献
[1]Pollanen R,Tarkiainen A,Niemela M,et al.Control of zero-sequence current in parallel connected voltage source PWM rectifiers using converter-flux- ased control[C].Power Electronics and Applications European Conference,resden,Germany,2005.
[2]肖岚,刘爱忠,方天治,等.使用平均电流控制的逆变器并联系统[J]中国电机工程学报,2008,28(03):77-82.
[3]杨轲.交流励磁发电机仿真研究[D].西安:西北工业大学,2006.
[4]宋耀东,刘宪林.交-交变频交流励磁发电机的建模与仿真[J].系统仿真学报,2007,19(24):5837-5840.
[5]Kar N C,Jabr H M.A Novel PI Gain Scheduler for a Vector Controlled Doubly-Fed Wind Driven Induction Generator [J].IEEE Electric Machines and Power Systems,2005,2(09):948-953.
[6]Seixas P F, Mendes M A S,Donoso-Garcia P,et al.An algebraic PWM method for three-level voltage source inverters[C].Industry Applications Conference,2000(04):2177-2184.
作者简介
张玉辉(1979-),男,硕士研究生学历。
现为河北大唐国际新能源股份有限公司工程师,主要从事风力发电运行及试验维护方面工作。
作者单位
1.河北大唐国际新能源股份有限公司河北省承德市 067000
2.国网冀北丰南调控中心河北省唐山市 063000。