变速恒频系统风力发电机有哪些

国电电力新疆新能源开发有限公司初级职称评定论文

摘 要

当今对可再生能源的开发利用中，风能由于其突出的优点而成为研究的热点，风力发电是我国能源和电力可持续发展战略的最现实选择。目前各种风力发电技术的发展方兴未艾，其中变速恒频风力发电技术因其高效性和实用性正受到越来越多的重视。本文在传统风力发电技术的基础上，主要致力于研究变速恒频双馈风力发电技术，从改善运行性能及增强实用性的角度出发，对变速恒频双馈风力发电技术展开了比较全面的理论性研究。

通过查阅资料，首先分析了变速恒频风力发电的原理，并对风力发电机组的主要机型和控制技术做了简要概述。接着对变速恒频双馈风力发电系统的控制进行了研究，最后详细分析了该风力发电系统的结构以及基本原理，并提出了控制策略对其进行控制。在风力发电系统中，采用最大功率跟踪控制算法，能够有效地从风中获得最大能量。

关键词：变速恒频；尖速比；IGBT变流器；变桨距控制

I

国电电力新疆新能源开发有限公司初级职称评定论文

目 录

摘 要 ..........................................................................................

第42卷第1期2012年1月

东南大学学报（自然科学版）

JOURNALOFSOUTHEASTUNIVERSITY（NaturalScienceEdition）

Vol．42No．1Jan．2012

doi：10．3969/j．issn．1001－0505．2012．01．011

变速恒频双馈风力发电机并网的复合控制

周明明

李世华

（东南大学自动化学院，南京210096）

（东南大学复杂工程系统测量与控制教育部重点实验室，南京210096）

摘要：针对变速恒频风力发电机并网系统，提出了一种基于终端滑模和扩张状态观测器的转子

而且使得状电流复合控制方法．终端滑模控制不仅可以使得系统状态在有限时间内到达滑模面，

q轴电流在有限时间内态在有限时间内沿着滑模面收敛到平衡点，使得发电机转子的d轴电流、

到达参考值，实现快速收敛和更好的跟踪精度．采用扩张状态观测器观测出系统扰动并进行前馈补偿，这有利于减小终端滑模控制所需要的切换增益而削弱可能的抖振现象，使系统得到更平滑的定子电压波形．仿真结果表明，该复合控制策略对参数摄动和扰动具有更强的鲁棒性，并网系统具有优良的动态性能．

关键词：风力发电机；双馈发电机；空载并网；终端滑模控制；扩张状态观测器中图分类号：TM351

文献标志码：A

第42卷第1期2012年1月

东南大学学报（自然科学版）

JOURNALOFSOUTHEASTUNIVERSITY（NaturalScienceEdition）

Vol．42No．1Jan．2012

doi：10．3969/j．issn．1001－0505．2012．01．011

变速恒频双馈风力发电机并网的复合控制

周明明

李世华

（东南大学自动化学院，南京210096）

（东南大学复杂工程系统测量与控制教育部重点实验室，南京210096）

摘要：针对变速恒频风力发电机并网系统，提出了一种基于终端滑模和扩张状态观测器的转子

而且使得状电流复合控制方法．终端滑模控制不仅可以使得系统状态在有限时间内到达滑模面，

q轴电流在有限时间内态在有限时间内沿着滑模面收敛到平衡点，使得发电机转子的d轴电流、

到达参考值，实现快速收敛和更好的跟踪精度．采用扩张状态观测器观测出系统扰动并进行前馈补偿，这有利于减小终端滑模控制所需要的切换增益而削弱可能的抖振现象，使系统得到更平滑的定子电压波形．仿真结果表明，该复合控制策略对参数摄动和扰动具有更强的鲁棒性，并网系统具有优良的动态性能．

关键词：风力发电机；双馈发电机；空载并网；终端滑模控制；扩张状态观测器中图分类号：TM351

文献标志码：A

变速恒频风力发电系统控制方案分析

《》２００７年第２

期工程科技

变速恒频风力发电系统控制方案分析

倪

琳

２３０００９）

（合肥工业大学，安徽合肥

摘

要：为了最大限度地利用风能，风力发电系统应采用变速恒频控制策略，本文分别对鼠笼异步发电系统、双馈发电系统、

无刷双馈发电等系统的性能进行了分析和总结。

关键词：风力发电；变速恒频；控制策略中图分类号：ＴＫ８３：Ｘ９１３

文献标识码：Ａ

文章编号：１６７２－０５４７（２００７）０２－００６６－

０３

一、引言

随着科学技术的飞速发展和工业规模的不断扩大，不可再生能源（如石油、天然气、煤等）储藏量不断减少，电力资源紧张及常规能源对环境污染严重等原因，使洁净的可风能等）的开发得到世界各国的高度再生能源（如太阳能、

重视，其中风能是目前最具有大规模开发利用前景的能源。风力发电是风能的主要利用形式，风力发电对电力结构的调整以及环境保护将起到重要作用。

根据风力发电过程中发电机的运行特征和控制技术，风力发电系统分为恒速恒频发电系统和变速恒频发电系统。风力发电机运行方式主要有两种：一种是独立运行的供电系统；另一种是作为常规电网的电源，与电网并联运行。并网风力发电是大规模利用风能的最经济方式。当风力发电机与电网并联运行时，要求风力发电机的频率

浙大 -贺益康老师的课件,很经典。贺老师是国内研究风力发电方面的大牛人

交流励磁变速恒频风力发电技术

交流励磁变速恒频风力发电技术

浙江大学

贺益康 教授

© 浙江大学电气工程学院

贺益康 教授

浙大 -贺益康老师的课件,很经典。贺老师是国内研究风力发电方面的大牛人

交流励磁变速恒频风力发电技术

风力发电的发展现况 到2006年底，全球装机容量达到7422万 kW。 年底， 7422万 。 年底 在最近的 年内，风力发电以约30%的增长率逐年递增。 在最近的5年内，风力发电以约 %的增长率逐年递增。 年内

全球风力发电的概况 © 浙江大学电气工程学院 贺益康 教授

浙大 -贺益康老师的课件,很经典。贺老师是国内研究风力发电方面的大牛人

交流励磁变速恒频风力发电技术

风力发电的发展现况

全球风电的总容量和年装机容量的 变化情况

风电机组单机容量的增长情况

© 浙江大学电气工程学院

贺益康 教授

浙大 -贺益康老师的课件,很经典。贺老师是国内研究风力发电方面的大牛人

交流励磁变速恒频风力发电技术

风力发电技术的发展概况

现代化的风力发电，已不只是一台风力机和一台发电机的简单组合，而是一个高度集成了空气动 现代化的风力发电，已不只是一台风力机和一台发电机

浙大 -贺益康老师的课件,很经典。贺老师是国内研究风力发电方面的大牛人

交流励磁变速恒频风力发电技术

交流励磁变速恒频风力发电技术

浙江大学

贺益康 教授

© 浙江大学电气工程学院

贺益康 教授

浙大 -贺益康老师的课件,很经典。贺老师是国内研究风力发电方面的大牛人

交流励磁变速恒频风力发电技术

风力发电的发展现况 到2006年底，全球装机容量达到7422万 kW。 年底， 7422万 。 年底 在最近的 年内，风力发电以约30%的增长率逐年递增。 在最近的5年内，风力发电以约 %的增长率逐年递增。 年内

全球风力发电的概况 © 浙江大学电气工程学院 贺益康 教授

浙大 -贺益康老师的课件,很经典。贺老师是国内研究风力发电方面的大牛人

交流励磁变速恒频风力发电技术

风力发电的发展现况

全球风电的总容量和年装机容量的 变化情况

风电机组单机容量的增长情况

© 浙江大学电气工程学院

贺益康 教授

浙大 -贺益康老师的课件,很经典。贺老师是国内研究风力发电方面的大牛人

交流励磁变速恒频风力发电技术

风力发电技术的发展概况

现代化的风力发电，已不只是一台风力机和一台发电机的简单组合，而是一个高度集成了空气动 现代化的风力发电，已不只是一台风力机和一台发电机

恒速恒频风力发电系统的数学模型

为了研究风电场对电力系统的影响，需要建立合理的风电场数学模型，为进一步仿真分析奠定基础。按照本课题研究的要求，我们先后建立了异步发电机的稳态数学模型和动态数学模型，其中动态数学模型包括风速模型风轮机、传动机构和异步发电机的模型。本文以恒速恒频风力发电系统为研究对象，它主要由风力机和异步风力发电机等主要元件组成。我们着重于风电场与系统相互影响问题的研究，与之密切相关的环节，其数学模型将详细地描述。数学模型的建立为研究风电场的运行特性和风电场并网运行带来的稳定问题以及研究电力系统接入一定规模的风电场的可行性提供了基本的工具。

2.1 风电场及风力发电机组简介

风力发电场是将多台并网风力发电机安装在风力资源好的场地，按照地形和主风向排成阵列，组成机群向电网供电，简称风电场。风力发电形式可分为“离网型”和“并网型”“离网型”有：(1)单机小型风力发电机；(2)并联的小型或大型孤立的风力发电系统；(3)与其它能源发电技术联合的发电技术，如风力／柴油发电机联合供电系统。“并网型”的风力发电是规模较大的风力发电场，容量大约为几兆瓦到儿百兆瓦，由于十台甚至成百上千台风电机组构成。并网运行的风力发电场可以得大大电网的补偿和支撑，

5 双馈发电机的并网与励磁控制

5.1 引言

在电力系统运行过程中，经常需要把发电机接入电力系统并列运行。因此，发电机的并网运行直接关系到电力系统运行的稳定性和发电机的安全性。目前，实现发电机并网的方式有两种，一种被称为准同期方式，另一种被称为自同期方式。准同期方式是将已经励磁的发电机在达到同期条件后并入电网；自同期方式则是将没有被励磁的发电机在达到额定转速时并入电网，随即给发电机加上励磁，接着转子被拉入同步。自同期方式由于当发电机合闸时，冲击电流较大，母线电压跌落较多而很少采用。因此，现在发电机的主要并网方式为准同期方式，它能控制发电机快速满足准同期条件，从而实现准确、安全并网。

显然，双馈发电机如果采用准同期方式并网，则与普通同步发电机的并网过程完全一致，当满足并网条件的时进行并网操作，并网成功后双馈发电机控制策略从并网控制切换到正常发电控制模式。为此，本章引入滑差电压的概念，在分析常规发电机获得并网条件的基础上，研究了双馈发电机的空载并网励磁控制策略。最后，针对发电机常规并网方式的缺点，提出了一种双馈发电机的直接并网方法，使系统可直接工作在正常的发电模式，而无需控制算法的切换和准同期并网装置。

5.2 准同期条件与滑差电压分析

发电机并网时

浅析风力发电机组

一．引言

随着全球化石能源的枯竭和供应紧张以及气候变化形势的日益严峻，世界各国都认识到了发展可再生能源的重要性，风能作为清洁可再生能源之一，受到了各国的高度重视，世界风电产业也因此得到了迅速发展。中国风能资源十分丰富：陆上和近海可供开发和利用的风能储量分别为2.53亿千瓦和7.5亿千瓦,具有发展风能的潜力和得天优厚的优势。在未来的能源市场上，充分开发和挖掘这一潜力和优势，将有助于持续保持本国的能源活力和维持经济的可持续发展。在开发利用风能的过程中，风电场的建设是其必须的环节，而风电机组的应用又是建设风电场的重中之重。

二．风力发电机组的分类

（1）风力发电机组类型按容量分

容量在0.1~1kW为小型机组,1~100kW为中型机组,100~1000kW 为大型机组 ,大于10000kW 为特大型机组。

（2）风力发电机组类型按风轮轴方向分

水平轴风力机组：风轮围绕水平轴旋转。风轮在塔架前面迎风的称为上风向风力机，在塔架后面迎风的称为下风向风力机。上风向风力机需利用调向装置来保持风轮迎风。

垂直轴风力机组：风轮围绕垂直轴旋转，可接收来自任何方向的风，故无需对风。垂直轴风力机又分为利用空气动力的阻力作功和利用翼型的升力作功两个主要

摘 要

能源、环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题。风力发电作为一种可持续发展的新能源，不仅可以节约常规能源，而且减少环境污染，具有较好的经济效益和社会效益，越来越受到各国的重视。

由于风能具有能量密度低、随机性和不稳定性等特点，风力发电机组是复杂多变量非线性不确定系统，因此，控制技术是机组安全高效运行的关键。偏航控制系统成为水平轴风力发电机组控制系统的重要组成部分。风力发电机组的偏航控制系统，主要分为两大类：被动迎风偏航系统和主动迎风系统。前者多用于小型的独立风力发电系统，由尾舵控制，风向改变时，被动对风。后者则多用大型并网型风力发电系统，由位于下风向的风向标发出的信号进行主动对风控制。本文设计是大型风力发电机组根据风速仪、风向标等传感器数据，对风、制动、开闸并确定起动，达到同步转速一段时间后，进行并网操作，开始发电。

本文介绍了风力机的偏航控制机构、驱动机构的基础上，采用PLC作为主控单元，设计了风电机组的偏航控制系统。系统根据风向、风速传感器采集的数据，采取逻辑控制主动对风，实现了对风过程可控。论文给出了基于风向标、风速仪的偏航控制系统的软硬件设计结果。

关键词：风力发电机；风向标；偏航控制系统；驱动机构

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湖南电气职业技