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《變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組》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(kù)。
1、第四編!風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制與供電質(zhì)量技術(shù)#######################################第三章!變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組從空氣動(dòng)力學(xué)角度考慮，當(dāng)風(fēng)速過(guò)高時(shí)，只有通過(guò)調(diào)整槳葉節(jié)距，改變氣流對(duì)葉片攻角，從而改變風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獲得的空氣動(dòng)力轉(zhuǎn)矩，才能使功率輸出保持穩(wěn)定。同時(shí)，風(fēng)力機(jī)在起動(dòng)過(guò)程也需要通過(guò)變距來(lái)獲得足夠的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。因此，最初研制的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組都被設(shè)計(jì)成可以全槳葉變距的。但由于一開(kāi)始設(shè)計(jì)人員對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行工況認(rèn)識(shí)不足，所設(shè)計(jì)的變槳距系統(tǒng)，其可靠性遠(yuǎn)不能滿足風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行
2、的要求，災(zāi)難性的飛車事故不斷發(fā)生，變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組遲遲未能進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)行。所以一當(dāng)失速型槳葉的起動(dòng)性能得到了改進(jìn)，人們便紛紛放棄變距機(jī)構(gòu)而采用了定槳距風(fēng)輪，以至于后來(lái)商品化的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組大都是定槳距失速控制的。經(jīng)過(guò)"#多年的實(shí)踐，設(shè)計(jì)人員對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行工況和各種受力狀態(tài)已有了深入的了解，不再滿足于僅僅提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的可靠性，而開(kāi)始追求不斷優(yōu)化的輸出功率曲線，同時(shí)采用變槳距機(jī)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可使槳葉和整機(jī)的受力狀況大為改善，這對(duì)大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的總體設(shè)計(jì)十分有利。因此，進(jìn)入$#世紀(jì)%#年代以后
3、，變槳距控制系統(tǒng)又重新受到了設(shè)計(jì)人員的重視。目前已有多種型號(hào)的變槳距&##’(級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)入市場(chǎng)。其中較為成功的有丹麥)*+,-+的).%/)0$/)001&##’(機(jī)組和美國(guó)2345的210#1&##’(機(jī)組。從今后的發(fā)展趨勢(shì)看，在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中將會(huì)普遍采用變槳距技術(shù)。第一節(jié)!變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的特點(diǎn)一、輸出功率特性變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相比，具有在額定功率點(diǎn)以上輸出功率平穩(wěn)的特點(diǎn)。如圖.1"、.1$所示。變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率調(diào)節(jié)不完全依靠葉片的氣動(dòng)性能。當(dāng)功率在額定功率以下
4、時(shí)，控制器將葉片節(jié)距角置于#6附近，不作變化，可認(rèn)為等于定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)的功率根據(jù)葉片的氣動(dòng)性能隨風(fēng)速的變化而變化，當(dāng)功率超過(guò)額定功率時(shí)，變槳距機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作，調(diào)整葉片節(jié)距角，將發(fā)電機(jī)的輸出功率限制在額定值附近。但是，隨著并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組容量的增大，大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的單個(gè)葉片已重達(dá)數(shù)噸，對(duì)操縱如此巨大的慣性體，并且響應(yīng)速度要能跟得上風(fēng)速的變化是相當(dāng)困難的。事實(shí)上，如果沒(méi)有其他措施的話，變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率調(diào)節(jié)對(duì)高頻風(fēng)速變化仍然是無(wú)能為力的。因此，近年來(lái)設(shè)計(jì)的變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，除了對(duì)槳葉進(jìn)行
5、節(jié)距控制以外，還通過(guò)控制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流來(lái)控制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)差率，使得發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)·87"·第四編$風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制與供電質(zhì)量技術(shù)#######################################速在一定范圍內(nèi)能夠快速響應(yīng)風(fēng)速的變化，以吸收瞬變的風(fēng)能，使輸出的功率曲線更加平穩(wěn)。圖!"#$變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率曲線圖!"%$定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率曲線二、在額定點(diǎn)具有較高的風(fēng)能利用系數(shù)變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相比，在相同的額定功率點(diǎn)，額定風(fēng)速比定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組要低。對(duì)于定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，一般
6、在低風(fēng)速段的風(fēng)能利用系數(shù)較高。當(dāng)風(fēng)速接近額定點(diǎn)，風(fēng)能利用系數(shù)開(kāi)始大幅下降。因?yàn)檫@時(shí)隨著風(fēng)速的升高，功率上升已趨緩，而過(guò)了額定點(diǎn)后，槳葉已開(kāi)始失速，風(fēng)速升高，功率反而有所下降。對(duì)于變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，由于槳葉節(jié)距可以控制，無(wú)需擔(dān)心風(fēng)速超過(guò)額定點(diǎn)后的功率控制問(wèn)題，可以使得額定功率點(diǎn)仍然具有較高的功率系數(shù)。·’&%·第四編#風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制與供電質(zhì)量技術(shù)#######################################三、確保高風(fēng)速段的額定功率由于變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的槳葉節(jié)距角是根據(jù)發(fā)電機(jī)輸出功率的
7、反饋信號(hào)來(lái)控制的，它不受氣流密度變化的影響。無(wú)論是由于溫度變化還是海拔引起空氣密度變化，變槳距系統(tǒng)都能通過(guò)調(diào)整葉片角度，使之獲得額定功率輸出。這對(duì)于功率輸出完全依靠槳葉氣動(dòng)性能的定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組來(lái)說(shuō)，具有明顯的優(yōu)越性。四、起動(dòng)性能與制動(dòng)性能變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在低風(fēng)速時(shí)，槳葉節(jié)距可以轉(zhuǎn)動(dòng)到合適的角度，使風(fēng)輪具有最大的起動(dòng)力矩，從而使變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組比定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組更容易起動(dòng)。在變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上，一般不再設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的程序。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組需要脫離電網(wǎng)時(shí)，變槳距系統(tǒng)可以先轉(zhuǎn)動(dòng)葉片使之減小功率，在發(fā)
8、電機(jī)與電網(wǎng)斷開(kāi)之前，功率減小至!，這意味著當(dāng)發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)脫開(kāi)時(shí)，沒(méi)有轉(zhuǎn)矩作用于風(fēng)力發(fā)"電機(jī)組，避免了在定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上每次脫網(wǎng)時(shí)所要經(jīng)歷的突甩負(fù)載的過(guò)程。第二節(jié)#變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組根據(jù)變距系統(tǒng)所起的作用可分為三種運(yùn)行狀態(tài)，即風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的起動(dòng)狀態(tài)（轉(zhuǎn)速控制）、欠功率狀態(tài)（不控制）和額定功率狀態(tài)（功率控制）。一、起動(dòng)狀態(tài)變距風(fēng)輪的槳葉在靜止時(shí)，節(jié)距角為&!（’圖$%$），這時(shí)氣流對(duì)槳葉不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，
