交流勵(lì)磁風(fēng)力發(fā)電技術(shù)講稿.ppt

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1、上海交通大學(xué)蔡旭，凌志斌交流勵(lì)磁風(fēng)力發(fā)電技術(shù)1風(fēng)力發(fā)電方式從定槳距恒速恒頻發(fā)展到變槳距變速恒頻技術(shù)目的最大風(fēng)能捕獲提高風(fēng)能采集、利用程度提高風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行效率2變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)理風(fēng)能利用系數(shù)Pw—通過槳葉旋轉(zhuǎn)面積的功率Pm—風(fēng)力機(jī)吸收輸出的機(jī)械功率葉尖速比（槳葉尖線速度與風(fēng)速之比）R—槳葉半徑v—風(fēng)速ω—槳葉旋轉(zhuǎn)角速度風(fēng)能利用率與葉尖速比的關(guān)系只有特定的葉尖速比下，風(fēng)能利用系數(shù)最大3風(fēng)力機(jī)輸出功率與轉(zhuǎn)速關(guān)系每一風(fēng)速下，一定轉(zhuǎn)速時(shí)才能有最大功率輸出定槳距風(fēng)力機(jī)恒轉(zhuǎn)速下只有一種風(fēng)速各種風(fēng)速下最大功率點(diǎn)連線為最佳功率曲線各種風(fēng)速下均能獲得最大風(fēng)能，發(fā)電機(jī)必須變速運(yùn)行風(fēng)力機(jī)輸出功率特性4變速恒頻

2、發(fā)電類型(1)交-直-交變換方式（直驅(qū)式）變頻器全功率5變速恒頻發(fā)電類型(2)交流勵(lì)磁方式（雙饋式）繞線式異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組變頻器勵(lì)磁變頻器只需提供轉(zhuǎn)差功率6關(guān)鍵技術(shù)雙饋風(fēng)電單機(jī)組控制關(guān)鍵技術(shù)風(fēng)電場控制與接入電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)7單機(jī)組電控系統(tǒng)的組成及作用按主控命令控制發(fā)電機(jī)的阻力轉(zhuǎn)矩恒定發(fā)電機(jī)的輸出頻率發(fā)出輸入轉(zhuǎn)矩與輸出轉(zhuǎn)矩的指令，控制發(fā)電機(jī)調(diào)速完成最大功率跟蹤8轉(zhuǎn)子繞組經(jīng)變頻器進(jìn)行交流勵(lì)磁，提供轉(zhuǎn)差功率，達(dá)到變速下輸出恒頻電能的目的。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速n<同步速n1時(shí)，s>0發(fā)電機(jī)處于亞同步發(fā)電狀態(tài)，變頻器進(jìn)行正序低頻交流勵(lì)磁，變頻器向轉(zhuǎn)子繞組輸入功率。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速n>同步速n1時(shí)，s<0發(fā)電機(jī)處

3、于超同步發(fā)電狀態(tài)，變頻器進(jìn)行負(fù)序低頻交流勵(lì)磁，轉(zhuǎn)子繞組向變頻器輸入功率。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速n=同步速n1時(shí)，s=0發(fā)電機(jī)處于同步發(fā)電狀態(tài)，變頻器進(jìn)行直流勵(lì)磁?；竟ぷ髟?雙饋發(fā)電機(jī)矢量控制技術(shù)控制策略-轉(zhuǎn)子側(cè)變換器實(shí)現(xiàn)P、Q的解耦控制10控制策略-網(wǎng)側(cè)變換器穩(wěn)定電容電壓控制，實(shí)現(xiàn)雙PWM變換器間的解耦雙饋發(fā)電機(jī)矢量控制技術(shù)11單機(jī)組控制關(guān)鍵技術(shù)—概況雙PWM變換器協(xié)調(diào)控制及有功無功解耦控制機(jī)組低電壓穿越控制技術(shù)雙饋電機(jī)在亞同步-同步-超同步下過渡控制問題機(jī)組過速、過電壓控制問題有功-無功功率運(yùn)行邊界及控制策略電能質(zhì)量控制技術(shù)機(jī)組控制系統(tǒng)與風(fēng)電場繼電保護(hù)、監(jiān)控、調(diào)度等之間接口與配合問題最大風(fēng)能

4、捕獲技術(shù)研究12單機(jī)組控制關(guān)鍵技術(shù)舉例—最大功率跟蹤原理性的方法：按風(fēng)速及最佳功率曲線得到發(fā)電功率P，對變換器發(fā)出P指令風(fēng)速信號P指令技術(shù)研究13單機(jī)組控制關(guān)鍵技術(shù)舉例—最大功率跟蹤轉(zhuǎn)速信號P指令風(fēng)速信號只控制機(jī)組的切入、切出風(fēng)速信號一種逼近過程控制方法技術(shù)研究14單機(jī)組控制關(guān)鍵技術(shù)—亞、同、超同步過渡控制亞同步狀態(tài)同步狀態(tài)是不穩(wěn)定態(tài)需要主控制與變換器協(xié)調(diào)控制技術(shù)研究超同步狀態(tài)15單機(jī)組控制關(guān)鍵技術(shù)舉例—機(jī)組過速控制機(jī)組過速變換器達(dá)到P最大功率邊界主控制與變換器協(xié)調(diào)控制切變換器、投入CROBAR、調(diào)槳等等技術(shù)研究16風(fēng)電場控制與接入電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)單機(jī)組電控接入風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)及相互間協(xié)調(diào)控制

5、技術(shù)電網(wǎng)異常工況下風(fēng)電不脫網(wǎng)控制技術(shù)風(fēng)電并網(wǎng)引起的電網(wǎng)穩(wěn)定性問題、可靠性問題評價(jià)電網(wǎng)接納風(fēng)電能力的研究技術(shù)研究風(fēng)電機(jī)組的遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)17PWM齒輪箱雙饋發(fā)電機(jī)槳葉雙PWM變換器PWMM風(fēng)電場內(nèi)部電網(wǎng)大電網(wǎng)風(fēng)場模型風(fēng)力機(jī)模型齒輪箱模型發(fā)電機(jī)模型變換器模型電網(wǎng)模型PWM齒輪箱雙饋發(fā)電機(jī)槳葉雙PWM變換器PWMM離線仿真---各元件數(shù)學(xué)建模變槳系統(tǒng)模型技術(shù)研究18離線仿真---穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)仿真技術(shù)研究1920離線仿真---動(dòng)態(tài)特性仿真技術(shù)研究2122離線仿真---離網(wǎng)時(shí)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁特性仿真技術(shù)研究2324離線仿真---并網(wǎng)和發(fā)電機(jī)加載運(yùn)行仿真技術(shù)研究2526離線仿真---調(diào)槳系統(tǒng)技術(shù)研究2728硬

6、件在回路實(shí)時(shí)仿真---原理框圖虛擬風(fēng)場虛擬風(fēng)力機(jī)直流調(diào)速控制器直流電機(jī)雙饋發(fā)電機(jī)并聯(lián)上網(wǎng)基于dSPACE的電控系統(tǒng)變換器與主控制器建立風(fēng)場數(shù)學(xué)模型建立風(fēng)力機(jī)數(shù)學(xué)模型技術(shù)研究29160kW硬件在回路實(shí)時(shí)仿真平臺技術(shù)研究30主控制器供電電源數(shù)字輸入高速輸入PT100輸入電網(wǎng)測量輸入數(shù)字輸出模擬輸入模擬輸出HMIUPS狀態(tài)站點(diǎn)通訊振動(dòng)傳感器Modem主控制器開發(fā)-硬件主控制器硬件結(jié)構(gòu)31主控制器開發(fā)-硬件風(fēng)場監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)32主控制器開發(fā)-硬件主控柜33系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)監(jiān)視和數(shù)據(jù)存儲狀態(tài)代碼（對風(fēng)電系統(tǒng)的異常情況進(jìn)行處理）運(yùn)行流程制動(dòng)控制系統(tǒng)偏航控制系統(tǒng)液壓控制系統(tǒng)溫度控制系統(tǒng)電網(wǎng)監(jiān)視變槳系統(tǒng)風(fēng)影控

7、制噪音消除報(bào)警系統(tǒng)可利用率計(jì)算系統(tǒng)通信設(shè)置Modem通信功率曲線繪制費(fèi)率計(jì)算理論功率曲線SCADA系統(tǒng)手動(dòng)操作參數(shù)設(shè)置菜單模塊化設(shè)計(jì)主控制器開發(fā)-軟件主控制器軟件總體結(jié)構(gòu)圖集成單機(jī)組控制、多機(jī)組控制關(guān)鍵技術(shù)的軟件總體架構(gòu)34啟動(dòng)區(qū)最大風(fēng)能捕獲區(qū)恒速區(qū)恒功率區(qū)降額功率輸出區(qū)停止區(qū)主控制器開發(fā)-軟件功率與風(fēng)速關(guān)系曲線35變換器開發(fā)-硬件1.25MW變頻器柜36變換器開發(fā)-軟件變換器運(yùn)行－預(yù)充電過程37變換器運(yùn)行－自充電過程變換器開發(fā)-軟