风力发电机组控制技术课件.ppt

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1、风力发电机组的控制系统风力发电机组的控制系统1概述2定桨距风力发电机的控制3变桨距风力发电机的控制4变速风力发电机的控制5控制系统的执行机构6偏航系统1概述风力发电机组控制系统是机组正常运行的核心，其控制技术是风力发电机组的关键技术之一，其精确的控制、完善的功能将直接影响机组的安全与效率。1.1风力发电机组控制系统的基本组成控制系统关系到风力机的工作状态、发电量的多少以及设备的安全。发电机的结构和类型不同形成了多种结构和控制方案。风力发电机组控制系统由传感器、执行机构和软/硬件处理器系统组成。传感器一般包

2、括如下装置（1）风速仪（6）各种限位开关（2）风向标（7）振动传感器（3）转速传感器（8）温度和油位指示器（4）电量采集传感器（9）液压系统压力传感器（5）桨距角位置传感器执行机构一般包括液压驱动装置或电动变桨距执行机构、发电机转矩控制器、发电机接触器、刹车装置和偏航机构等。处理器系统通常有计算机或微型控制器和可靠性高的硬件组成。以实现风机运行中的各种控制功能，同时必须满足当严重故障发生时，能够保障风力发电机组处于安全的状态。控制系统基本目标分为三个层次，保证风力发电机组的安全可靠运行，获取最大能量和提供

3、高质量的电能。具体控制内容有信号的数据采集和处理、变桨控制、转速控制、自动最大功率点跟踪控制、功率因数控制、偏航控制、自动解缆、并网和解列控制、停机制动控制、安全保护系统、远程控制等。图1风力发电机组控制系统结构示意图绝大多数风力发电机组的控制系统都采用集散型或称分布式控制系统（DCS）工业控制计算机。就地进行采集、控制、处理、避免了各类传感器、信号线与主控制器之间的连接。目前计算机技术突飞猛进，更多新的技术被应用到了DCS之中。1.2风力发电机组的基本控制要求1.2.1风力发电机组的控制思路失速型风力发

4、电机组就是当风速超过风力发电机组额定风速时，为确保风力发电机组功率输出不再增加，通过空气动力学的失速特性，使叶片发生失速，控制风力发电机组的功率输出。变桨距风力发电机组采用变桨距方式改变风轮能量的捕获，从而使风力发电机组的输出功率发生变化，最终达到限制功率输出的目的。控制系统的控制功能和参数包括功率极限、风轮转速、电器负载的连接、起动及停机过程、电网或负载丢失时的停机、扭缆限制、风轮对风、运行时电量和温度参数的限制。如风力发电机组的工作风速是采用BIN法计算出10min的平均值，从而确定小风脱网风速和大风

5、切除风速。保护环节以失效保护为原则进行设计，即当控制失败，风力发电机组内部或外部故障引起机组不能正常运行时，系统安全保护装置动作，保护风力发电机组处于安全状态。引起控制系统自动保护功能的情况有：超速、发电机过载和故障、过振动、电网或负载丢失、脱网时的停机失败等。保护环节为多级安全链互锁，具有逻辑功能。系统还设计了防雷装置，控制线路中每一电源和信号输入端均设有防高压元件，主控柜设有良好的接地并提供简单而有效的疏雷通道。1.2.2风力发电机组安全运行的基本条件对安全运行起决定因素是风速变化引起的转速的变化，所

6、以转速的控制是机组安全运行的关键。风速的变化、转速的变化、温度的变化、振动等都会直接威胁风力发电机组的安全的运行。1.2.2.1风力发电机组工作参数的安全运行范围1风速风速的规定工作范围3~25m/s，风速超过25m/s以上时，会对机组的安全性产生威胁。2转速风力发电机组超速时，对机组的安全性将产生严重威胁。3功率在额定风速以下时，不作功率调节控制，在额定风速以上应作限制最大功率的控制，通常运行安全最大功率不允许超过设计值的20%。4温度发电机温度小于150。C。5电压瞬间值超过额定值的30%时，视为系统

7、故障。6压力液压执行机构的系统压力通常低于100MPa。1.2.2.2系统的接地保护安全要求（1）配电设备接地，变压器、开关设备和互感器外壳、配电柜、控制保护盘、金属构架、防雷设施及电缆头等必须接地。（2）塔筒与地基接地装置，接地体应水平敷设。塔内和地基的角钢基础及支架要用截面25mmX4mm的扁钢相连作接地干线，塔筒做一组，地基做一组，两者焊接相连形成接地网。（3）接地体的外缘应闭合，埋设深度应不小于0.6m。（4）避雷线宜设单独的接地装置。（5）整个接地网的接地电阻应小于4Ω（6）如果电缆在地下敷设，

8、两端都应接地。低压电缆在潮湿的环境须接地，其他正常环境不必接地。高压电缆任何情况下都应接地。1.2.3自动运行的控制要求（1）开机并网控制当风速10min平均值已在系统工作风速区内，风力发电机组慢慢起动，正常情况下，风力发电机组转速连续增高，当转速升到发电机同步转速时，机组并入电网运行。（2）亏功率脱网当平均风速小于小风脱网风速达到10min或发电机输出功率负到一定值后，必须脱网，进入待风状态，风速再次提升，风力发电机组又可自