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《雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化并網(wǎng)運(yùn)行研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化并網(wǎng)運(yùn)行研究 摘要：隨著風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量在電網(wǎng)中所占比例越來越大，其對(duì)電網(wǎng)的影響將不容忽視，所以研究風(fēng)電機(jī)組的并網(wǎng)運(yùn)行具有非常重要的意義。本文以目前最具發(fā)展?jié)摿Φ碾p饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為研究對(duì)象，在對(duì)其結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對(duì)其并網(wǎng)運(yùn)行做了詳細(xì)的分析，提出了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行的電壓和頻率控制策略。關(guān)鍵詞：雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組雙向變流器運(yùn)行狀態(tài)并網(wǎng)運(yùn)行中圖分類號(hào)：TM315文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1007-9416（2013）01-0206-026風(fēng)力發(fā)電的常見的運(yùn)行方式有獨(dú)立運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行兩種，其中并網(wǎng)運(yùn)行方式是
2、高效、大規(guī)模利用風(fēng)能最為經(jīng)濟(jì)的方式。目前商品化的并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組已朝向大容量化發(fā)展，因此不同容量等級(jí)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可并接至適當(dāng)?shù)碾妷簩蛹?jí)。如，個(gè)別風(fēng)力發(fā)電機(jī)組或小型風(fēng)電場可接至配電系統(tǒng)；大型風(fēng)電場可接至輸電系統(tǒng)等。由于風(fēng)能具有隨機(jī)性和間歇性的特點(diǎn)，大容量風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)運(yùn)行將對(duì)電能品質(zhì)和系統(tǒng)安全造成一定程度的沖擊。例如，若采用非同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)，運(yùn)行時(shí)將從電網(wǎng)吸收無效功率，進(jìn)而對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定性、電壓等產(chǎn)生不利影響。如何合理地在理論分析的基礎(chǔ)上解決這些不利因素，從而保證風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行的安全可靠，是目前研究的重要課題。1風(fēng)電機(jī)組技術(shù)的發(fā)展目前，按照發(fā)
3、電機(jī)運(yùn)行的方式來分，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要有恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)兩大類。恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)一般采用鼠籠異步發(fā)電機(jī)或同步發(fā)電機(jī)，通過定槳距失速控制的風(fēng)輪機(jī)使發(fā)電機(jī)始終維持在高于同步轉(zhuǎn)速附近作恒速運(yùn)行，以保證發(fā)電機(jī)端電壓的頻率恒定。由于該系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、不易出故障、維護(hù)方便，因此一直以來得到了廣泛應(yīng)用。其缺點(diǎn)是運(yùn)行范圍比較窄；不能實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲，風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率低；葉片復(fù)雜，重量大，不宜制造大風(fēng)機(jī)；風(fēng)速變化引起功率變化乃至電網(wǎng)電壓的變化，這些對(duì)電網(wǎng)的電能質(zhì)量將產(chǎn)生不利影響。變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是20世紀(jì)末興起的一種新型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，它
4、將矢量控制技術(shù)、電力電子技術(shù)等引入發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)中，從而能夠獲得高質(zhì)量的電能。該技術(shù)是指在風(fēng)力發(fā)電的過程中，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速變化而變化，然后通過合適的控制使其發(fā)出的電能頻率保持不變。變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)一般采用同步發(fā)電機(jī)或雙饋發(fā)電機(jī)，而雙饋發(fā)電機(jī)是目前最具發(fā)展?jié)摿Φ淖兯俸泐l風(fēng)力發(fā)電機(jī)。2雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)6雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)是三相異步發(fā)電機(jī)中的一種，是變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的核心組成部分，也是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組國產(chǎn)化的主要部件之一。其結(jié)構(gòu)類似于繞線式異步發(fā)電機(jī)，其定子和轉(zhuǎn)子上都有三相對(duì)稱繞組。所謂雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)就是指它的定子和轉(zhuǎn)子兩側(cè)都能夠饋送電能。它
5、的定子繞組和電網(wǎng)直接相連，轉(zhuǎn)子繞組通過雙向變流器和電網(wǎng)相連，雙向變流器根據(jù)運(yùn)行要求自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子繞組電源的電壓幅值、相位及頻率，使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能夠?qū)崿F(xiàn)變速恒頻發(fā)電，滿足并網(wǎng)和用電負(fù)荷的要求。雙向變流器由網(wǎng)側(cè)變流器和機(jī)側(cè)變流器兩部分組成，它們是彼此獨(dú)立控制的。其采用雙PWM可逆整流控制系統(tǒng)，中間由電容器相連接，直流側(cè)電容兩端的電壓要保持恒定。雙PWM可逆整流控制系統(tǒng)在任一時(shí)刻，一部分起PWM整流器的作用，另一部分起PWM逆變器的作用。3雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的基本原理當(dāng)三相對(duì)稱轉(zhuǎn)子繞組中通過三相對(duì)稱低頻交流電時(shí)，在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生一個(gè)低速的旋轉(zhuǎn)磁場，這個(gè)磁場的轉(zhuǎn)速
6、n2和轉(zhuǎn)子的機(jī)械轉(zhuǎn)速nr相互疊加，和定子的同步轉(zhuǎn)速n1相等，即（式1）從而在發(fā)電機(jī)的定子繞組中感應(yīng)出相當(dāng)于同步轉(zhuǎn)速n1的工頻電壓。當(dāng)轉(zhuǎn)子的機(jī)械轉(zhuǎn)速nr變化的時(shí)候，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流的頻率來改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n2，進(jìn)而補(bǔ)償電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，最終保證輸出恒定的頻率。6異步電機(jī)的轉(zhuǎn)差率為s=（n1-nr）/n1，則雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)三相轉(zhuǎn)子繞組中通入的電流頻率應(yīng)為：（式2）（式2）表明，當(dāng)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化時(shí)，只要在三相對(duì)稱轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)通入轉(zhuǎn)差頻率（f1s）的電流，就能夠保證雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的定子繞組輸出工頻電能。雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速小于同步轉(zhuǎn)速的時(shí)候
7、也能夠運(yùn)行在發(fā)電狀態(tài)；定子端并網(wǎng)以后始終發(fā)出電功率；但轉(zhuǎn)子端電功率的流向由轉(zhuǎn)差率的大小決定。（1）當(dāng)s=0時(shí)，雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)處于同步運(yùn)行狀態(tài)，雙向變流器供給轉(zhuǎn)子回路直流電，與普通同步發(fā)電機(jī)一樣。（2）當(dāng)0 同理，當(dāng)雙饋發(fā)電機(jī)的負(fù)載增加時(shí)，發(fā)電機(jī)的端電壓減小，相應(yīng)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子電流，使其增加，使得發(fā)電機(jī)的端電壓增大至額定電壓。（2）頻率的自動(dòng)控制策略：當(dāng)風(fēng)速增大時(shí)，風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速隨之升高，雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速也隨之升高，轉(zhuǎn)子繞組電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速將高于雙饋發(fā)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n1，定子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢的頻率f將高于電網(wǎng)頻率f1，同時(shí)測速裝置立即將轉(zhuǎn)
8、速升高的信息反饋給轉(zhuǎn)子電流頻率的控制電路，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流的頻率，使其降低，則轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速又降低至同步轉(zhuǎn)速n1，使定子繞
