風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)ppt課件.ppt

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1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)第一章概述第二章風(fēng)力機(jī)基本理論第三章風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制第四章典型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)（定槳距機(jī)組）（變槳距機(jī)組）（變速機(jī)組）第五章現(xiàn)代控制理論及其在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用主要內(nèi)容第一章概述按風(fēng)輪槳葉分類：定槳型、變槳型；按風(fēng)輪轉(zhuǎn)速分類：定速型、變速型；按傳動機(jī)構(gòu)分類：齒輪箱升速型、直驅(qū)型；按發(fā)電機(jī)分類：異步型、同步型；按并網(wǎng)方式分類：并網(wǎng)型、離網(wǎng)型。二、風(fēng)力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀控制系統(tǒng)是風(fēng)力機(jī)組可靠運(yùn)行以及實(shí)現(xiàn)最佳運(yùn)行的可靠保證。國內(nèi)已具備槳葉、發(fā)電機(jī)、齒輪箱、變距軸承、偏航軸承和主軸承等關(guān)鍵部件的開發(fā)能力?？刂葡到y(tǒng)、變頻器和變槳系統(tǒng)還有待完善。一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及其分類輪轂齒輪箱

2、油冷卻器發(fā)電機(jī)變槳驅(qū)動旋轉(zhuǎn)罩機(jī)艙低速軸熱交換器控制箱旋轉(zhuǎn)接頭支撐軸承偏航驅(qū)動機(jī)艙座通風(fēng)隔離減震風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)圖第一章概述三、風(fēng)力發(fā)電發(fā)展趨勢從國內(nèi)外近幾年風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展看，隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，風(fēng)力機(jī)組控制技術(shù)也在不斷發(fā)展，以滿足其自身對風(fēng)速變化、成本、環(huán)境及穩(wěn)定運(yùn)行等各方面的要求，主要發(fā)展趨勢包括以下幾個(gè)方面：變槳距調(diào)節(jié)方式迅速取代失速調(diào)節(jié)方式；變速運(yùn)行方式迅速取代恒速運(yùn)行方式；機(jī)組規(guī)模向大型化發(fā)展；直驅(qū)永磁、異步雙饋兩種形式共同發(fā)展。第一章概述基于雙饋異步發(fā)電機(jī)（DFIG）三、風(fēng)力發(fā)電發(fā)展趨勢第一章概述基于鼠籠異步發(fā)電機(jī)（SCIG）三、風(fēng)力發(fā)電發(fā)展趨勢第一章概述基于永磁同步發(fā)電

3、機(jī)（PMSG）三、風(fēng)力發(fā)電發(fā)展趨勢第一章概述第一章概述三、風(fēng)力發(fā)電發(fā)展趨勢第二章風(fēng)力機(jī)基本理論氣流動能為m空氣質(zhì)量，v氣流速度密度為ρ的氣流過面積S的氣體體積為V，M=ρV=ρSv則單位時(shí)間內(nèi)氣流所具有的動能為理想風(fēng)輪與貝茲（Betz）理論：前后空氣體積相等：S1v1=Sv=S2v2根據(jù)牛頓第二定律，單位時(shí)間內(nèi)風(fēng)輪上的受力F=mv1-mv2=ρSv(v1-v2)風(fēng)輪吸收的功率P=Fv=ρSv2(v1-v2)風(fēng)輪吸收的功率又等于風(fēng)輪前后動能（單位時(shí)間）的變化：令兩式相等，得經(jīng)過風(fēng)輪風(fēng)速變化產(chǎn)生的功率為其最大功率可令得，代入后得到的最大理想功率為與氣流掃掠面積風(fēng)的能量相比，可得風(fēng)力機(jī)的理

4、論最大效率：一、風(fēng)力機(jī)能量轉(zhuǎn)換過程S1v1SvS2v2第二章風(fēng)力機(jī)控制有限葉片數(shù)由于較大的渦流影響將造成一定的能量損失，使風(fēng)力機(jī)效率有所下降。實(shí)際風(fēng)力機(jī)曲線如下圖所示：Betz極限理想的Cp曲線實(shí)際的Cp曲線失速損失型阻損失0一、風(fēng)力機(jī)能量轉(zhuǎn)換過程1、風(fēng)能利用系數(shù)：風(fēng)力機(jī)的實(shí)際功率其中CP為風(fēng)能利用系數(shù)，它小于0.5932、葉尖速比為了表示風(fēng)輪在不同風(fēng)速中的狀態(tài)，用葉片圓周速度與風(fēng)速比來衡量，稱葉尖速比二、風(fēng)力機(jī)的主要特性系數(shù)第二章風(fēng)力機(jī)基本理論第二章風(fēng)力機(jī)基本理論二、風(fēng)力機(jī)的主要特性系數(shù)第二章風(fēng)力機(jī)基本理論二、風(fēng)力機(jī)的主要特性系數(shù)風(fēng)力機(jī)參數(shù)關(guān)系曲線圖第二章風(fēng)力機(jī)基本理論二、風(fēng)力機(jī)的

5、主要特性系數(shù)風(fēng)力機(jī)參數(shù)關(guān)系曲線圖第二章風(fēng)力機(jī)基本理論二、風(fēng)力機(jī)的主要特性系數(shù)4、升力系數(shù)和阻力系數(shù)升力系數(shù)與阻力系數(shù)是隨攻角變化的升力系數(shù)隨攻角的增加而增加，使得槳葉的升力增加，但當(dāng)增加到某個(gè)角度后升力開始下降；阻力系數(shù)開始上升。出現(xiàn)最大升力的點(diǎn)叫失速點(diǎn)。截面形狀（翼型彎度、翼型厚度、前緣位置）、表面粗糙度等都會影響升力系數(shù)與阻力系數(shù)。對有限長槳葉，葉片兩端會產(chǎn)生渦流，造成阻力增加。二、風(fēng)力機(jī)的主要特性系數(shù)-30o-20o-10o0o10o20o30o40o0.80.60.40.2-0.2第二章風(fēng)力機(jī)基本理論功率調(diào)節(jié)方式主要有定槳距失速調(diào)節(jié)、變槳距調(diào)節(jié)、主動失速調(diào)節(jié)三種方式。失速調(diào)節(jié)

6、風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪氣流特性三、風(fēng)輪氣動功率調(diào)節(jié)第二章風(fēng)力機(jī)基本理論氣動功率調(diào)節(jié)原理圖三、風(fēng)輪氣動功率調(diào)節(jié)第二章風(fēng)力機(jī)基本理論三、風(fēng)輪氣動功率調(diào)節(jié)第二章風(fēng)力機(jī)基本理論當(dāng)風(fēng)穿過風(fēng)輪掃風(fēng)面后，由于風(fēng)輪運(yùn)動和塔架的存在，使得風(fēng)速受到影響，進(jìn)而影響風(fēng)力機(jī)捕獲風(fēng)能的效率。其中主要有以下方面的影響：1、風(fēng)剪切影響：葉片旋轉(zhuǎn)過程中，單個(gè)葉片會因?yàn)楦叨炔粩嘧兓癸L(fēng)速產(chǎn)生周期性的變化，進(jìn)而使得氣動轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生周期性的變化；2、塔影效應(yīng)：葉片旋轉(zhuǎn)過程中，會周期性的經(jīng)過塔架，空氣流在葉片與塔架之間產(chǎn)生繞流、紊流等作用，同樣會影響氣動轉(zhuǎn)矩，對下風(fēng)向風(fēng)力機(jī)尤其重要。3、尾流效應(yīng)：相鄰的風(fēng)力機(jī)之間也會相互影響，前面的風(fēng)

7、力機(jī)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的氣流變化會對后面的風(fēng)力機(jī)受到的風(fēng)速特性產(chǎn)生影響，即尾流效應(yīng)影響。三、風(fēng)輪氣動功率調(diào)節(jié)第二章風(fēng)力機(jī)基本理論一、機(jī)組的總體結(jié)構(gòu)第三章風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制控制系統(tǒng)風(fēng)輪增速器發(fā)電機(jī)主繼電器主開關(guān)熔斷器變壓器晶閘管電網(wǎng)風(fēng)變槳風(fēng)速轉(zhuǎn)速并網(wǎng)功率無功補(bǔ)償風(fēng)定槳：1.5-2.5葉尖擾流器起脫網(wǎng)停機(jī)氣動剎車，一般采用雙速發(fā)電機(jī)來提高效率。變槳：隨風(fēng)速改變攻角，超過額定風(fēng)速保持額定功率。設(shè)計(jì)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速：20-30r/min，通過增速器與發(fā)電機(jī)匹配。采用晶閘管軟切入并