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永磁式风力发电机 大型低速高效直驱永磁风力发电机关键技术及应用篇一
介绍了双速电机(dual speed generator,简称dsg)软并网型风力发电机组控制系统的构成和特点.系统采用双向晶闸管的软切入法,使dsg并网.这种软并网可以实现一个平稳的并网过渡过程而不会出现冲击电流.该控制系统采用了可编程逻辑控制器(plc)、触摸屏和工业控制计算机等设备,实现了风力发电机组的自动起动、自动进行高低速电机之间的切换、自动保护等功能,使该wt组能够在长期无人值守情况下安全运行.软并网是目前大型异步风力发电机组并网的关键控制技术.利用复数分量法对用于风力发电的异步发电机并网过渡过程进行了分析.利用晶闸管进行软并网的原理,并利用matlab/simulink平台,建立了电流pi单闭环控制模型,并验证了该控制方案的正确性.使并网电流控制在额定电流的1.25～2倍以内,对实际软硬件系统的设计具有一定的指导意义.本文在介绍定浆距失速控制风力发电机组控制系统中软并网部分控制要求与控制策略的基础上,给出了大型风力发电机组软并网系统控制的总体设计思路,分析了大型风力发电机组各种并网方式的特点,同时给出了用单片机设计的硬件电路及软件的设计方案.关键词： 风力发电机组 单片机 并网型风轮机 控制系统 | 全部关键词
大型并网风力发电机组的关键技术是机组的控制系统.本文描述了
1这种控制系统的软并网装置、通用控制器与风力机组输入-输出信号模板、专用大型并网型风力机监控管理软件设计、整机的现场联机运行调试及全自动无故障运行.关键词： 风力发电机组 电控系统并网型风轮机 | 全部关键词
根据风电机组防雷保护和相关行业防雷标准,提出了风电机组防雷区的划分;介绍了风电机组及各部件防雷保护措施;给出了风电机组接地系统等设计方法.本发明涉及一种并网风力发电机，属于电力发电领域。特点是：它由桨叶、轮毂、齿轮箱、偏航、永磁同步发电机、异步发电机组成，齿轮箱上的齿轮轴与永磁同步发电机一端轴连接，永磁同步发电机另一端轴与异步发电机轴连接。本发明风力发电机可以在任何转速下并网发电；由于功率因数高，当异步发电机工作时永磁同步发电机可以补偿一定的功率因数，维护比较方便，且逆变成本低，在大功率时容易制造。
本发明公开了一种直驱式永磁同步风力发电机并网与功率调节方法，包括以下步骤：(1)风速测量仪测量风速，并将风速信号发送至微处理器，微处理器对三相全桥逆变器输出功率与电网电压相位功角δ的控制实现最大风能捕获，其中功角δ为逆变器输出电压u1网测电压us的夹角；(2)永磁同步发电机在风轮带动下发电，电流通过三相整流电路进行电流转换，然后再经过滤波电路后作为直流母线电压进入三相全桥逆变器；(3)直流母线电压经三相全桥逆变器，在微处
理器控制下经过滤波电抗器和升压变压器并网。本发明可以较好实现风能跟踪，稳定性高，可靠性高，小型化、便于维护和提高性能等控制效果，从而使整个系统控制简单、成本低廉等优点。
引言作为开发利用绿色能源的一种重要手段,风力发电技术已经逐渐成为人们关注的焦点。在各国政府的重视下,近些年来风力发电技术取得了迅猛的发展,系统的容量不断地增大,已经从最初的数十千瓦级发展到了如今的兆瓦级。随着风力发电设备的容量不断增大,发电系统在并网时给电网带来的影响就不能不引起注意。由于风力发电输出的电能随风场的风速变化而变化,容易在并网运行时给电网带来谐波污染、电压波动及闪变等问题,为了避免这些不利的影响,人们需要对风力发电系统的并网控制策略进行研究。空间矢量脉宽调制svpwm波相对于传统风力发发电机…
2008年3月17日 10:40
[世华财讯]重庆海装公司2兆瓦风力发电机组在内蒙古风电场成功并网发电，该机组是国内首台单机功率最大、具有自主知识产权的风力发电机组。
据新华社3月17日报道，3月12日，中国首台具有完全自主知识产权的2兆瓦风力发电机组在内蒙古风电场成功并网发电。据该机组的制造者----中船重工(重庆)海装风电设备有限公司(以下简称海装公司)有关负责人介绍，该机组目前运行正常，这标志着海装公司风电样机试制取得了全面成功。
就在2兆瓦风力发电机组成功并网的前一天，内蒙古北方龙源风力发电有限责任公司与海装公司就内蒙古辉腾锡勒风电场风力发电机组设备购销合同在北京钓鱼台国宾馆正式签订。这是海装公司的第一个风电整机订单，为该机组批量生产推向市场奠定了基础。
2兆瓦大功率风力发电机组由海装风电公司和德国aerodyn公司联合设计研发，并针对中国气候环境特点和工程化条件进行消化吸收再创新。海装风电公司先后攻克了机组传动链、机舱优化布局等一批风电机组的系统集成技术，具备了“全功率试验、系统集成、再工程化”的设计和制造能力。该机组首创了三个国内第一：一是国内首台单机功率最大、具有自主知识产权的风力发电机组；二是国内首台通过gl(德国船级社)认证的大功率风力发电机组；三是国内首台经过dewi(德国风能研究所)测试的大功率风力发电机组。该机组适应在大气对流地区、水陆空气对流地区和山口风地区等中国三种主要类型的风区使用，并能满足高温、低温、风沙、盐雾、高海拔、台风等恶劣环境的使用要求。
据悉，该机组大批量生产后，国产化率可达到90%，与同功率进口风机相比，节约成本30%以上。重庆市将尽快形成国内风电装备研发与生产的重要基地，形成200万千瓦以上的风电装备的制造能力，形成百亿风电产业基地。交流励磁变速恒频风力发电机并网控制策略
来源：万方数据时间： 2006-03-01
标签：交流励磁 变速恒频 风力发电 并网 磁场定向矢量控制
摘要：[论文资料] [医药] [2006年30卷3期] 交流励磁变速恒频风力发电机并
网控制策略 随着风电机组单机容量的不断增大,发电机并网时的电流冲击已不能忽视,必须对并网控制技术进行深入研究.在总结现有风力发电机并网技术的基础上,研究了交流励磁变速恒频风力发电机与电网间的“柔性连接”特性,即可通过励磁控制调节发电机输出以满足并网条件.将磁场定向矢量控制技术移植到并网控制中,建立了交流励磁变速恒频风力发电机并网控制策略,最后进行了实验研究....[ 相关资料搜索 ]
永磁式风力发电机 大型低速高效直驱永磁风力发电机关键技术及应用篇二
风力发电机专业术语范围
本标准规定了风力发电机组常用基本术语和定义。
本标准适用于风力发电机组。其它标准中的术语部分也应参照使用。定义
本标准采用下列定义。
2.1 风力机和风力发电机组
2.1.1风力机windturbine
将风的动能转换为另一种形式能的旋转机械。
2.1.2风力发电机组windturbinegeneratorsystem;wtgs(abbreviation)将风的动能转换为电能的系统。
2.1.3风电场windpowerstation ； windfarm
由一批风力发电机组或风力发电机组群组成的电站。
2.1.4水平轴风力机horizontalaxiswindturbine
风轮轴基本上平行于风向的风力机。
2.1.5垂直轴风力机verticalaxiswindturbine
风轮轴垂直的风力机。
2.1.6轮毂（风力机）hub（forwindturbines）
将叶片或叶片组固定到转轴上的装置。
2.1.7机舱nacelle
设在水平轴风力机顶部包容电机、传动系统和其它装置的部件。
2.1.8 支撑结构（风力机）supportstructure（forwindturbines）由塔架和基础组成的风力机部分。
2.1.9关机（风力机）shutdown（forwindturbines）
从发电到静止或空转之间的风力机过渡状态。
2.1.10正常关机（风力机）normalshutdown（forwindturbines）全过程都是在控制系统控制下进行的关机。
2.1.11紧急关机（风力机）emergencyshutdown（forwindturbines）保护装置系统触发或人工干预下，使风力机迅速关机。
2.1.12空转（风力机）idling（forwindturbines）
风力机缓慢旋转但不发电的状态。
2.1.13锁定（风力机）blocking（forwindturbines）
永磁式风力发电机 大型低速高效直驱永磁风力发电机关键技术及应用篇三
风力发电机构成风力发电机一般有风轮、发电机（包括装置）、调向器（尾翼）、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。风力发电机的工作原理比较简单，风轮在风力的作用下旋转，它把风的动能转变为风轮轴的机械能。发电机在风轮轴的带动下旋转发电。风轮是集风装置，它的作用是把流动空气具有的动能转变为风轮旋转的机械能。一般风力发电机的风轮由2个或3个叶片构成。在风力发电机中，已采用的发电机有3种，即直流发电机、同步交流发电机和异步交流发电机。风力发电机中调向器的功能是使风力发电机的风轮随时都迎着风向，从而能最大限度地获取风能。一般风力发电机几乎全部是利用尾翼来控制风轮的迎风方向的。尾翼的材料通常采用镀锌薄钢板。限速安全机构是用来保证风力发电机运行安全的。限速安全机构的设置可以使风力发电机风轮的转速在一定的风速范围内保持基本不变。塔架是风力发电机的支撑机构，稍大的风力发电机塔架一般采用由角钢或圆钢组成的桁架结构。风力机的输出功率与风速的大小有关。由于自然界的风速是极不稳定的，风力发电机的输出功率也极不稳定。风力发电机发出的电能一般是不能直接用在电器上的，先要储存起来。目前风力发电机用的蓄电池多为铅酸蓄电池。风力发电技术是把风能转变为电能的技术。通过风力发电机实现，利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。
①机舱：机舱包容着风电机的关键设备，包括齿轮箱、发电机。维护人员可以通过风电机塔进入机舱。机舱左端是风电机转子，即转子叶片及轴。
②齿轮箱：齿轮箱左边是低速轴，它可以将高速轴的转速提高至低速轴的50倍。
③高速轴及其机械闸：高速轴以1500转每分钟运转，并驱动发电机。它装备有紧急机械闸，用于空气动力闸失效时，或风电机被维修时。
④转子叶片：捉获风，并将风力传送到转子轴心。现代600千瓦风电机上，每个转子叶片的测量长度大约为20米，而且被设计得很象飞机的机翼。
⑤轴心：转子轴心附着在风电机的低速轴上。
⑥低速轴：风电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。在现代600千瓦风电机上，转子转速相当慢，大约为19至30转每分钟。轴中有用于液压系统的导管，来激发空气动力闸的运行。
⑦偏航装置：借助电动机转动机舱，以使转子正对着风。偏航装置由电子控制器操作，电子控制器可以通过风向标来感觉风向。图中显示了风电机偏航。通常，在风改变其方向时，风电机一次只会偏转几度。
电子控制器：包含一台不断监控风电机状态的计算机，并控制偏航装置。为防止任何故障（即齿轮箱或发电机的过热），该控制器可以自动停止风电机的转动，并通过电话调制解调器来呼叫风电机操作员。
⑧发电机：通常被称为感应电机或异步发电机。在现代风电机上，最大电力输出通常为500至1500千瓦。⑨液压系统：用于重置风电机的空气动力闸。
⑩冷却元件：包含一个风扇，用于冷却发电机。此外，它包含一个油冷却元件，用于冷却齿轮箱内的油。一些风电机具有水冷发电机。
⑪塔铜：风电机塔载有机舱及转子。通常高的塔具有优势，因为离地面越高，风速越大。现代600千瓦风汽轮机的塔高为40至60米。它可以为管状的塔，也可以是格子状的塔。管状的塔对于维修人员更为安全，因为他们可以通过内部的梯子到达塔顶。格状的塔的优点在于它比较便宜。
⑫风速计及风向标：用于测量风速及风向。
永磁式风力发电机 大型低速高效直驱永磁风力发电机关键技术及应用篇四
双馈式异步发电机实际是异步感应电机的一种变异，双馈异步发电机通常为4极或6极，转速为1500r/min、1000r/min，如此高的转速是通过多级增速齿轮箱来实现的。这种发电机始于上世纪80年代，日本日立公司、东芝公司和前苏联在这种发电机的研制和开发中都作出了显著的贡献。目前美国ge能源、德国fuhrländer等公司的很多风力发电机产品，采用变速双馈风力发电的技术方案。我国甘肃兰州电机有限责任公司、北车集团永济电机厂、四川东风电机厂有限公司也都先后研制成功了兆瓦级双馈式异步发电机。
双馈式电机分鼠笼式和绕线式两种。但是，鼠笼式感应发电机因其无法最大限度地利用风能，在风力发电机组中没有得到广泛应用。在风力发电机组中多选用绕线转子感应异步发电机，这种发电机在结构上与绕线式异步电机相似，由绕线转子异步发电机和在转子电路上带交流励磁器组成，定子、转子均为三相对称绕组，转子绕组电流由滑环导入，这种带滑环的双馈式电机被称之为有刷双馈发电机。
双馈式电机的定子接入电网，通过pwm(脉宽调制)ac-dc-ac变频器向发电机的转子绕组提供励磁电流，为了获得较好的输出电压电流波形，输出频率一般不超过输入频率的1/3。其容量一般不超过发电机额定功率的30%，通常只需配置一台1/4功率的变频器。其原理图如图1所示。
双馈式异步发电机向电网输出的功率由两部分组成，即直接从定子输出的功率和通过变频器从转子输出的功率。风力机的机械速度是允许随着风速而变化的。通过对发电机的控制使风力机运行在最佳叶尖速比，从而使整个运行速度的范围内均有最佳功率系数。
双馈式异步发电机的变速运行是建立在异步电机基础上的，众所周知异步电机既可作为电动机运行，也可作为发电机运行。我们将转子转速n与同步转速ns的差值定义为转差，转差与同步转速之比的百分值定义为转差率。在作电动机运行时，异步电动机转子的转速只能是略低于同步转速，此时产生的电磁转矩与转向相同，转差率＞0。而作发电机运行时，转速总是略高于同步转速，其电磁转矩的方向与旋转方向相反，转差率＜0，发电机的功率随该负转差率绝对值的增大而提高。
当双馈发电机的转子绕组通过三相低频电流时，在转子中会形成一个低速旋转磁场，这个磁场的旋转速度与转子的机械转速相叠加，使其等于定子的同步转速，从而在发电机定子绕组中感应出相应于同步转速的工频电压。当风速变化时，转速随之而变化，相应地改变转子电流的频率和旋转磁场的速度，就会使定子输出频率保持恒定。
当发电机的转速低于气隙旋转磁场的转速时，发电机处于亚同步速运行，为了保证发电机发出的频率与电网频率一致，需要变频器向发电机转子提供正相序励磁，给转子绕组输入一个其旋转磁场方向与转子机械方向相同的励磁电流，此时，转子的制动转矩与转子的机械转向相反，转子的电流必须与转子的感应反电动势反方向，转差率减小，定子向电网馈送电功率，而变频器向转子绕组输入功率；当发电机的转速高于气隙旋转磁场的转速时，发电机处于超同步速运行，为了保证发电机发出的频率与电网频率一致，需要给转子绕组输入一个其旋转磁场方向与转子机械方向相反的励磁电流，此时变频器向发电机转子提供负相序励磁，以加大转差率，变频器从转子绕组吸收功率；当发电机的转速等于气隙旋转磁场的转速时，发电机处于同步速运行，变频器应向转子提供直
流励磁，此时，转子的制动转矩与转子的机械转向相反，与转子感生电流产生的转矩同方向，定子和转子都向电网馈送电功率。
综上可知，在变速恒频风力发电中，由于风能的不稳定性和捕获最大风能的要求，发电机转速在不断的变化，而且经常在同步速上、下波动，这就要求转子交流励磁电源不仅要有良好的变频输入、输出特性，而且要有能量双向流动的能力。在目前电力电子技术条件下，可采用igbt器件(绝缘栅双极晶体管)构成的pwm整流—pwm逆变型式的ac-dc-ac变频器作为其励磁电源。
为了实现风力机组的最大能量的追踪和捕获，满足电网对输入电力的要求，风力发电机必须变速恒频运行；为了控制发电机转速和输出的功率因数，必须对发电机有功功率、无功功率进行解耦控制。这一过程是采用磁场定向的矢量变换控制技术，通过对用于励磁的pwm变频器各分量电压、电流的调节来实现。调节励磁电流的幅值、频率、相序，确保电发电机输出功率恒压。同时采用矢量换控制技术，实现发电机有功功率、无功功率的独立调节。调节有功功率可调节风力机转速，进而实现最大风能捕获追踪控制；调节无功功率可调节电网功率因数，提高风电机组及所并电网系统的动、静态动行稳定性。
根据双馈式异步发电机数学模型和发电机的功率方程可知：有功功率、无功功率分别与定子电流在m、t轴上的分量成正比，调节转矩电流分量和励磁电流分量可分别独立调节有功功率和无功功率。根据双馈式异步发电机数学模型和交流电机矢量变换控制原理，可设计出交流励磁变速恒频发电机定子磁链定向的矢量变换抑制系统，系统采用双闭环结构，外环为功率控制环，内环为电流控制环。整个控制系统可分为三个单元，它们分别接受风速和转速信号，有功功率指令和无功功率指令，并产生一个综合信号送至励磁控制装置，改变励磁电流的大小，频率和相位满足系统控制的需要。
其中有功功率指令和无功功率指令的产生步骤是：分别设定有功功率和无功功率的参考值，并与转子电流反馈量比较或获得转子电压指令，经旋转变换就得到发电机转子三相电压控制量。
现有的双馈式异步发电机发出的电能都是经变压器升压后直接与电网并联，加之在转速控制系统中采用了电力电子装置，会产生电力谐波。同时发电机在向电网输出有功功率的同时，还必须从电网吸收滞后的无功功率，使功率因数恶化，加重了电网的负担。因此必须进行无功补偿，提高功率因数，通常都是在风电场母线集中处安装电容器组。但这种补偿方式受电容器的级数和容量等的制约，无法实现最佳补偿状态。目前，一种基于电力电子逆变技术的无功补偿装置—静止同步补偿器很有可能将取代传统的电容器补偿方式。
当风力发生变化发电机组突然切出时会对电网的冲击较大。另外有刷双馈发电机存在滑环和变速箱的问题，运行可靠性差，需要经常维护，其维护保养费用远高于无齿轮箱变速永磁同步风力发电机，并且这种结构不适合运行在环境比较恶劣的风力发电系统中。
