并网型异步风力发电机的控制解析

课程设计任务书

摘要

风电场的并网运行会影响电力系统的稳定性、安全性、电能质量、系统可靠性等，针对这些问题，本文分析了并网型风力发电的运行特性以及对电网稳定性和电能质量的影响，并提出了异步风力发电机的并网策略。并网型异步风力发电机组启停时会对电网产生很大的冲击电流，造成电网的电压不稳定、功率不平衡。为了减小风力发电机并网时的冲击电流，优化风力发电机组的并网控制系统，本文详细的分析了异步风力发电机的软并网原理。

风能具有时变性和间歇性，为了最大限度的捕获风能提高输出功率，这里介绍了偏航系统的原理和控制策略。在过去的几年里，我国风力场安装的风力发电机组大多都是以恒速恒频的方式运行，而这种风力发电系统不能很好的捕获风能资源，机组的输出功率比较低。为了提高异步风力发电机组的输出功率，最大限度的捕获风能，本文对恒速恒频运行方式作了一定的阐述。

本文的工作为完善风力发电系统提供了理论基础，对风力发电系统整体的经济效益及可靠性具有一定的意义和应用价值。

关键词：异步风力发电机；偏航系统；定桨距；恒速恒频；控制系统

Abstract

Power system will influence the stability of grid-connected wind farm, safety, power quality, system reliability, aiming at these problems, this paper analyzes the operation characteristics of grid-connected wind power generation as well as the impact on power system stability and power quality, and puts forward the strategy of grid-connected wind induction generator. Grid-connected induction wind power generation unit commitment will be generated when the current to the grid, the grid voltage instability, caused by the unbalanced power. In order to reduce the impact current of grid-connected wind generators, grid-connected wind turbine control system optimization, based on detailed analysis of soft cut-in principle of asynchronous wind generator.

The wind is time-varying and intermittent, in order to maximize capture the wind to increase the output power, here introduces the principle and control method of the yaw system. In the past few years, China's wind power installed wind power generating units are running at constant speed constant frequency mode, and the wind power generation system can not capture the wind energy resource is good, the relatively low output power unit. In order to improve the output power of wind turbine generators, wind power maximum, this paper has made certain elaboration on the variable speed constant frequency operation mode.

This work provides a theoretical basis for the improvement of wind power generation system, it has a certain significance and application value to the economic efficiency and reliability of wind power generation system.

Key words: Asynchronous wind turbines；Yaw system；Fixed pitch；Constant speed constant frequency；Control system

摘要 .............................................................. II Abstract........................................................... III 1 绪论 .. (1)

1.1 课题背景及意义 (1)

1.2 国内外风力发电概况 (2)

1.2.1 国外风力发电概况 (2)

1.2.2 国内风力发电概况 (3)

1.2.3 风电产业的发展趋势 (4)

1.3 本文主要研究的内容 (5)

2 风电机组组成及并网控制原理 (7)

2.1 风力发电技术概述 (7)

2.1.1 风力机功率调节方式 (7)

2.1.2 风力发电系统的组成 (9)

2.2 风力发电机的组成 (10)

2.2.1 齿轮箱系统 (10)

2.2.2 发电机系统 (11)

2.2.3 偏航系统 (11)

2.2.4 解缆装置 (12)

2.2.5 控制系统 (12)

2.3 刹车系统 (14)

2.3.1 传统风机的刹车过程 (14)

2.3.2 现代刹车系统 (14)

2.3.3 改进后的刹车系统 (15)

2.4 风力发电机组的工作原理 (16)

2.5 风力机控制 (17)

2.5.1 风力机能量转换过程 (17)

2.5.2 风力机的主要特性系数 (17)

2.6 风力发电机组的基本控制要求 (20)

2.7 风力发电机组的控制特性 (21)

2.8 异步风力发电系统并网时存在的问题 (22)

2.8.1 对电网电压和稳定性的影响 (22)

2.8.2 并网时对电网的冲击 (23)

3 并网型异步风力发电机概述 (24)

3.1 异步感应电机的基本结构 (24)

3.2 异步感应电机的工作原理 (25)

3.3 笼型感应发电机的运行 (26)

3.4 异步风力发电机的并网方式 (27)

3.5 风力发电机组工作状态及其转换 (29)

3.6 风力发电机组的运行过程 (30)

4 偏航系统的控制与研究 (31)

4.1 偏航系统的工作原理 (31)

4.2 偏航系统的控制原理及其功能 (32)

4.2.1 偏航系统的控制原理 (32)

4.2.2 偏航控制系统的功能 (34)

4.2.3 偏航控制的硬件 (35)

4.2.4 偏航控制的软件 (36)

5 总结 (37)

参考文献 (38)

致谢 (40)

并网型异步风力发电机的控制研究

1绪论

1.1课题背景及意义

能源，既是人类生存之根本，也是全球经济发展的物质基础，所以能源富则国富。随着人口的不断增加、经济的快速发展，能源危机日益严重。目前，全球能源主要是煤、石油和天然气，而这些能源都是一次能源，其储量会随着开采越来越少。最近几年，石油资源越来越紧张，石油价格不断上调，中国石油有一半以上要依赖中东，长此下去，最终会遏制我国经济的增长。据有关统计显示，如果年开采40亿吨，我国的煤储量仅够开采50年，而我国的6能源消费会越来越高，50年之后，我们拿什么来满足这样的能源需求呢[1]？另外，燃烧煤、石油等矿物燃料导致了有毒、有害气体的大量排放，严重的危害着人类的身心健康；同时也导致了地球表面温度的不断升高，最终导致冰川融化、海平面升高、气候异常，这将会给人类的生存造成不可预料的灾难，环境污染和安全问题已经严重威胁着人类的生存并阻碍着经济的发展。能源已成为制约各国经济发展的瓶颈，就能源之路，我们必须寻求可持续发展之路。因此寻找新的、清洁的、无污染的替代能源是当今社会面临的重要课题。

风资源含有巨大的能量，风能的利用已有多年的历史，以前主要是利用风能或将风能转化为机械能来提供动力，比如航船、风车抽水、辗米磨面等。20世纪初，丹麦最先开始运用风能发电，并且发电很快成为其最主要的应用。

风是空气流动形成的。地球不停地自转、公转以及地表的不同，太阳辐射到地表的强度就不同，从而产生大气温差，最终大气压差导致空气的流动。风能就是流动的大气具有的能量，是由太阳能转化形成的。故风能是一种清洁的自然能源、可再生能源，而且其储量十分丰富。据估算，全球风能约为1017kW，其中能够被利用的风能大约为2×1010kW，比全球可利用的水能大10倍[4]。因此，风能的开发利用具有非常广阔的前景。

风能与矿物燃料和核能不同，它是一种过程性能源，不能直接储存，只有转化成别的可储存能量方可储存。最早以前人们利用风能来抽水、磨面，现在主要

风力发电机控制原理

风力发电机控制原理本文综述了风力发电机组的电气控制。在介绍风力涡轮机特性的基础上介绍了双馈异步发电系统和永磁同步全馈发电系统，具体介绍了双馈异步发电系统的运行过程，最后简单介绍了风力发电系统的一些辅助控制系统。关键词：风力涡轮机；双馈异步；永磁同步发电系统概述：经过20年的发展风力发电系统已经从基本单一的定桨距失速控制发展到全桨叶变距和变速恒频控制，目前主要的两种控制方式是：双馈异步变桨变速恒频控制方式和低速永磁同步变桨变速恒频控制方式。在讲述风力发电控制系统之前，我们需要了解风力涡轮机输出功率与风速和转速的关系。风力涡轮机特性： 1，风能利用系数Cp 风力涡轮从自然风能中吸取能量的大小程度用风能利用系数Cp表示： P---风力涡轮实际获得的轴功率 r---空气密度 S---风轮的扫风面积 V---上游风速根据贝兹（Betz）理论可以推得风力涡轮机的理论最大效率为：Cpmax=0.593。 2，叶尖速比l 为了表示风轮在不同风速中的状态，用叶片的叶尖圆周速度与风速之比来衡量，称为叶尖速比l。 n---风轮的转速 w---风轮叫角频率 R---风轮半径 V---上游风速在桨叶倾角b固定为最小值条件下，输出功率P/Pn与涡轮机转速N/Nn的关系如图1所示。从图1中看，对应于每个风速的曲线，都有一个最大输出功率点，风速越高，最大值点对应得转速越高。如故能随风速变化改变转速，使得在所有风速下都工作于最大工作点，则发出电能最多，否则发电效能将降低。

涡轮机转速、输出功率还与桨叶倾角b有关，关系曲线见图2 。图中横坐标为桨叶尖速度比，纵坐标为输出功率系统Cp。在图2 中，每个倾角对应于一条Cp=f(l)曲线，倾角越大，曲线越靠左下方。每条曲线都有一个上升段和下降段，其中下降段是稳定工作段（若风速和倾角不变，受扰动后转速增加，l加大，Cp减小，涡轮机输出机械功率和转矩减小，转子减速，返回稳定点。）它是工作区段。在工作区段中，倾角越大，l和Cp越小。 3，变速发电的控制变速发电不是根据风速信号控制功率和转速，而是根据转速信号控制，因为风速信号扰动大，而转速信号较平稳和准确（机组惯量大）。三段控制要求：低风速段Ｎ＜Ｎｎ，按输出功率最大功率要求进行变速控制。联接不同风速下涡轮机功率－转速曲线的最大值点，得到ＰＴＡＲＧＥＴ＝ｆ（ｎ）关系，把ＰＴＡＲＧＥＴ作为变频器的给定量，通过控制电机的输出力矩，使风力发电实际输出功率Ｐ＝ＰＴＡＲＧＥＴ。图３是风速变化时的调速过程示意图。设开始工作与Ａ２点，风速增大至Ｖ２后，由于惯性影响，转速还没来得及变化，工作点从Ａ２移至Ａ１，这时涡轮机产生的机械功率大于电机发出的电功率，机组加速，沿对应于Ｖ２的曲线向Ａ３移动，最后稳定于Ａ３点，风速减小至Ｖ３时的转速下降过程也类似，将沿Ｂ２－Ｂ１－Ｂ３轨迹运动。中风速段为过渡区段，电机转速已达额定值Ｎ＝Ｎｎ，而功率尚未达到额定值Ｐ＜Ｐｎ。倾角控制器投入工作，风速增加时，控制器限制转速升，而功率则随着风速增加上升，直至Ｐ＝Ｐｎ。高风速段为功率和转速均被限制区段Ｎ＝Ｎｎ／Ｐ＝Ｐｎ，风速增加时，转速靠倾角控制器限制，功率靠变频器限制（限制ＰＴＡＲＧＥＴ值）。４，双馈异步风力发电控制系统双馈异步风力发电系统的示意见图４，绕线异步电动机的定子直接连接电网，转子经四象限ＩＧＢＴ电压型交－直－交变频器接电网。转子电压和频率比例于电机转差率，随着转速变化而变化，变频器把转差频率的转差功率变为恒压、恒频（５０ＨＺ）的转差功率，送至电网。由图４可知：Ｐ＝ＰＳ－ＰＲ；ＰＲ＝ＳＰＳ；Ｐ＝（１－Ｓ）ＰＳＰ是送至电网总功率；ＰＳ和ＰＲ分别是定子和转子功率转速高于同步速时，转差率Ｓ＜０，转差功率流出转子，经变频器送至电网，电网收到的功率为定、转子功率之和，大于定子功率；转速低于同步转速食，Ｓ＞０，转差功率从电网，

风力发电机并网存在的问题

风力发电机并网存在的问题因风力发电机为异步发电机，而异步发电机在并网瞬间会产生较大的冲击电流，（约为异步发电机额定电流的4——7倍），并使大雾电压瞬间下降（对大电网影响较小），随着风力发电机组单机容量的不断增大，这种冲击电流，对发电机自身部件的安全及对电网的影响也愈加严重。过大的冲击电流，有可能使发电机与单位连接的回路中的自动开关断开；而电网电压的较大幅度下降，则可能会使低电压保护动作，从而导致根本不能并网。通过晶闸管软并网：这种方法是在异步发电机定子与电网之间，通过每相串入一只双向晶闸管连接起来，三相均有晶闸管控制，双向晶闸管的两端与并网自动开关的动合触头并联，接入双向晶闸管的目的，是将发电机并网瞬间的冲击电流控制在允许的限度内。通过控制晶闸管的导通角，将风机并网瞬间的冲击电流限制在规定的范围内（一般1.5——2倍），从而得到一个平滑的并网暂态过程。直驱式风力发电机需考虑谐波问题当前风机并网的方式是：当发电机转速接近同步转速时，与电网直接相连的双向可控硅在门极触发脉冲的控制下按0、15、30、45、60、75、90、120、150、180导通角逐步打开，冲击电流将并网电流限制在2倍电机额定电流以内。可控硅完全导通后，转速超过同步转速进入发电状态。旁路接触器将双向可控硅短接，风机进入稳态运行阶段。影响风力发电机产生波动和闪变的因素有很多，随着风速的增大，风电机组产生的电压波动和闪变也不断增大。并网风机在启动、停止和发电切换过程中也产生电压波动和闪变。风电机组公共连接点短路比越大，风电机组引起的电压波动和闪变越小。另外，风电机组中的电子控制装置如设计不当，将会向电网注入谐波电流，引起电压波形发生不可接受的畸变，并可能引发有谐振带来的潜在问题。异步电动机作为发电机运行时，没有独立的励磁装置，并网前发电机本身没有电压，因此，并网必然伴随一个过渡过程，流过5—6倍额定电流的冲击电流。

风力发电机的控制方式综述

风力发电机及风力发电控制技术综述摘要：本文分析比较了各种风力发电机的优缺点，介绍了相关风力发电控制技术，风力发电系统中的应用，最后对未来风力发电机和风力发电控制技术作了展望。关键词：风力发电机电力系统控制技术 Overview of Wind Power Generators and the Control Technologies SU Chen-chen Abstract:This paper analyzes the advantages and disadvantages of the various wind turbine control technology of wind power, wind power generation system, and finally prospected the future control of wind turbines and wind power technology. 1 引言在能源短缺和环境趋向恶化的今天，风能作为一种可再生清洁能源，日益为世界各国所重视和开发。由于风能开发有着巨大的经济、社会、环保价值和发展前景，近20年来风电技术有了巨大的进步，风电开发在各种能源开发中增速最快。德国、西班牙、丹麦、美国等欧美国家在风力发电理论与技术研发方面起步较早，因而目前处于世界领先地位。与风电发达国家相比，中国在风力发电机制造技术和风力发电控制技术方面存在较大差距，目前国内只掌握了定桨距风机的制造技术和刚刚投入应用的兆瓦级永磁直驱同步发电机技术，在风机的大型化、变桨距控制、主动失速控制、变速恒频等先进风电技术方面还有待进一步研究和应用[1]。发电机是风力发电机组中将风能转化为电能的重要装置，它不仅直接影响输出电能的质量和效率，也影响整个风电转换系统的性能和装置结构的复杂性。风能是低密度能源，具有不稳定和随机性特点，控制技术是风力机安全高效运行的关键，因此研制适合于风电转换、运行可靠、效率高、控制且供电性能良好的发电机系统和先进的控制技术是风力发电推广应用的关键。本文分析比较了各种风力发电机的优缺点，介绍了相关风力发电控制技术，风力发电系统中的应用，最后对未来风力发电机和风力发电控制技术作了展望。 2 风力发电机 2.1 风电机组控制系统概述图1为风电机组控制系统示意图。系统本体由“空气动力学系统”、“发电机系统”、“变流系统”及其附属结构组成; 电控系统(总体控制)由“变桨控制”、“偏航控制”、“变流控制”等主模块组成(此外还有“通讯、监控、健康管理”等辅助模块)。各种控制及测量信号在机组本体系统与电控系统之间交互。“变桨控制系统”负责空气动力系统的“桨距”控制，其成本一般不超过整个机组价格5%，但对最大化风能转换、功率稳定输出及机组安全保护至关重要，因此是风机控制系统研究重点之一。“偏航控制系统”负责风轮自动对风及机舱自动解缆，一般分主动和被动两种偏航模式，而大型风电机组多采用主动偏航模式。“变流控制系统”通常与变桨距系统配合运行，通过双向变流器对发电机进行矢量或直接转矩控制，独立调节有功功率和无功功率，实现变速恒频运行和最大(额定)功率控制。

风力发电并网方式的

科技信息ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ2013年第7期0引言当今石化能源的日益匮乏，社会的发展对能源的需求不断增加。风能作为一种清洁可再生能源越来越受到世界各国的重视。近年来风力发电在国内外都得到了突飞猛进的发展。但由于风能的随机性和不稳定性，在其发展的过程中也出现很多问题，其中风力发电并网难最为突出。风电并网技术成为风力发电领域研究的重难点问题。如何将并网瞬时冲击电流降低到最小规范值，进一步保证并网后系统电压稳定是当今研究的重点方向。本文对并网技术问题进行相关研究，提出并网运行方式并进行分析比较。1风力发电并网运行的分析随着风力发电的快速发展，风电场的并网已成为必然的途径。从风电问世以来，风力发电经历了独立运行方式、恒速恒频运行方式、变速恒频运行方式。当今变速恒频发电系统已成为主流，但风力发电并网仍是热点的研究话题。不管是哪一种发电类型，并网总是以保证电力系统稳定性为基本原则。风力发电相比于火力发电和水力发电，由于其不稳定性需要更精确的并网控制技术。并网运行时，需满足：（1）电压幅值与电网侧电压幅值相等；（2）频率与电网侧频率相同；（3）电压相角差为零；(4)电压波形及相位与电网侧的电压波形及相位保持一致。这样保证了并网时冲击电流理想值为零。否则，若并网产生很大的瞬时冲击电流，不仅损坏电力设备，更严重的是使电力系统发生震荡，威胁到电力系统稳定性。从大的方向看，风力发电系统并网分为恒速恒频风力发电机并网和变速恒频风力发电机并网。恒速恒频并网运行方式为风力发电机的转子转速不受风速的影响，始终保持与电网频率相同的转速运行。虽然其结构简单、运行可靠，但是对风能的利用率不高，机械硬度高，而且发电机输出的频率完全取决与转速，如控制不好，并网时会发生震荡、失步，产生很大的冲击电流。所以恒速恒频系统已逐渐退出人们的视线。随着电力电子技术的日益成熟，以变速恒频并网运行方式取而代之。变速恒频风力发电并网系统是发电机转速随着风速的变化而变化，系统通过电力电子变化装置，使机组输出的电能频率控制在与电网频率一致。变速恒频并网方式减少了机组的机械应力，充分的利用风能源，使发电效率大大提高；并网时通过精确合理地控制电力电子变换器，使得并网更加稳定，降低系统因冲击电流过大使电网电压降低从而破坏电力系统稳定性。2变速恒频双馈发电机并网目前，并网型的变速恒频风力发电机组主要采用双馈发电机和永磁同步发电机。变速恒频双馈发电机的并网原理图如图1所示。双馈发电机并网的工作原理为当风速变化时，发电机的转子励磁回路由双PWM 变频器控制转子励磁电流的频率，转子转速与励磁电流频率合成定子电流频率。调节励磁电流频率，使定子电流频率始终与电网频率保持一致。电机转动频率、定、转子绕组电流频率的关系式为：f 1=pn 60±f 2式中：f 1为定子电流频率，f 2为转子电流频率，n 为转子转速。双馈发电机既可以同步运行也可以异步运行，通过精确地控制双PWM 变频器，可以实行“柔性并网”，大大提高并网的成功率。一般双馈发电机并网的结构相对复杂，大多采用多级齿轮箱双馈异步风力发电机组。当自然风速使得风力发电机转子转速频率与电网频率相同时，风力发电机同步运行；当风力发电机的转速小于或者大于电网频率时，风力发电机异步运行，通过双向变频器实现发电机组转子与电网的功率交换，保证输出频率与电网侧保持一致。在异步运行程中，不仅有励磁损耗，而且还要从电网吸收无功功率，所以需在并网侧安装无功补偿器。图1变速恒频双馈发电机的并网原理图3直驱式永磁同步发电机并网变速恒频永磁同步发电机并网原理图如图2所示。图2变速恒频永磁同步发电机并网原理图直驱式永磁同步发电机并网的原理为当风速改变时，发电机输出不同频率的交流电，经过不可控整流电路将交流电变成直流电，再经过DC/DC 直流斩波让直流电压幅值保持压稳定。以逆变器为核心，采用IGBT 作为开关器件构成全桥逆变电路，将整流器输出的直流电逆变成与电网侧电压相角、幅值、相位、频率相同的交流电。逆变有时会产生一定的电压谐波污染和冲击电流，这时必须有效（下转第92页）风力发电并网方式的研究张伟亮潘敏君韦大耸陈富玲（贺州学院机械与电子工程学院，广西贺州542800）【摘要】通过分析风力发电系统并网方式的原理，针对风力发电并网难的问题，提出利用直驱式永磁同步发电机实现风力发电并网。直驱式永磁同步发电机并网比传统的恒速恒频并网方式更加稳定。【关键词】风力发电；并网运行；恒速恒频；变速恒频 Study on wind Power Grid-connected Mode ZHANG Wei-liang PAN Min-jun WEI Da-song CHEN Fu-ling （School of Mechanical and Electronics Engineering,Hezhou Univ.Hezhou Guangxi,542800,China ）【Abstract 】By analyzing the theory of grid-connected wind farms,the paper presents using direct-driven permannet magnet synchronous generator to achieve grid-connerted wind power according to the problem in wind power grid-connected difficult.Direct drive permanent magnet synchronous generator than traditional way of constant speed constant frequency grid interconnection is more stable. 【Key words 】Wind power generation ；Parallel operation ；Constant speed constant frequency ；Variable speed constant frequency ※项目基金：此文为贺州学院大学生创新项目研究成果，项目编号2013DXSCX08。作者简介：张伟亮（1982—），男，硕士，讲师，从事电气工程及其自动化的教学及高压设备的生产研发。潘敏君，男，贺州学院电气工程及其自动化专业在读学生。 ○本刊重稿○4

风力发电机结构介绍

风力发电机结构介绍风力发电机组是由风轮、传动系统、偏航系统、液压系统、制动系统、发电机、控制与安全系统、机舱、塔架和基础等组成。该机组通过风力推动叶轮旋转，再通过传动系统增速来达到发电机的转速后来驱动发电机发电，有效的将风能转化成电能。风力发电机组结构示意图如下。 1、叶片 2、变浆轴承 3、主轴 4、机舱吊 5、齿轮箱 6、高速轴制动器 7、发电机 8、轴流风机9、机座10、滑环11、偏航轴承12、偏航驱动13、轮毂系统各主要组成部分功能简述如下（1）叶片叶片是吸收风能的单元，用于将空气的动能转换为叶轮转动的机械能。叶轮的转动是风作用在叶片上产生的升力导致。由叶片、轮毂、变桨系统组成。每个叶片有一套独立的变桨机构，主动对叶片进行调节。叶片配备雷电保护系统。风机维护时，叶轮可通过锁定销进行锁定。（2）变浆系统变浆系统通过改变叶片的桨距角，使叶片在不同风速时处于最佳的吸收风能的状态，当风速超过切出风速时，使叶片顺桨刹车。（3）齿轮箱齿轮箱是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机，并使其得到相应的转速。（4）发电机发电机是将叶轮转动的机械动能转换为电能的部件。明阳1.5s/se机组采用是带滑环三相双馈异步发电机。转子与变频器连接，可向转子回路提供可调频率的电压，输出转速可以在同步转速±30%范围内调节。（5）偏航系统偏航系统采用主动对风齿轮驱动形式，与控制系统相配合，使叶轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高发电效率。同时提供必要的锁紧力矩，以保障机组安全运行。（6）轮毂系统轮毂的作用是将叶片固定在一起，并且承受叶片上传递的各种载荷，然后传递到发电机转动轴上。轮毂结构是3个放射形喇叭口拟合在一起的。（7）底座总成底座总成主要有底座、下平台总成、内平台总成、机舱梯子等组成。通过偏航轴承与塔架相连，并通过偏航系统带动机舱总成、发电机总成、变浆系统总成。 MY1.5s/se型风电机组主要技术参数如下：（1）机组：机组额定功率：1500kw

风力发电控制系统

摘要介绍了世界风力发电控制系统的发展历程和我国的研究现状。分析并得出风力发电系统中，控制系统是确保机组安全可靠运行、优化机组效率的关键。详细介绍了控制系统的功能，并给出了DCS控制系统结构图，同时探讨了控制系统发展趋势。仿真表明：风力发电控制技术的研究，对增强我国大型风力发电机组的自主开发能力、提高风力发电机组的国产化率和降低机组成本具有重要意义。关键词：风力发电控制系统功能结构研究动态引言煤炭、石油和天然气等化石燃料的蕴藏量是有限的，人类赖以生存、发展的能源总有一天要枯竭，并且不断增长的能源消耗所造成的环境污染和安全问题已经成为社会的主要突出矛盾。无论从人类将来的能源危机，或是眼前的环境污染问题来看，研究开发风力发电技术都具有十分重要的意义，而且，地球上蕴藏的风力资源也十分丰富，具有广阔的开发前景。开发利用风力资源，要用到许多高新技术。其中最关键的是电力电子技术以及控制技术。将最新的电力电子技术、控制技术应用于风力发电系统中，提高风力发电的效率和电力变换质量、降低风电的成本，使得清洁可再生能源逐步替代传统的化石燃料，以改善人类生存的环境，提高人们的生活水平，具有重大的经济效益和社会价值。 1风力发电的发展现状现代风力发电崛起于上世纪八九十年代以来取得了飞速的进展。从控制系统的实现来说，由19世纪末第一台现代风力发电机组在丹麦诞生，到20世纪80年代初，风力发电机组电气控制系统得以实现，但仍局限于采用模拟电子器件。到了80年代中后期，随着计算机技术的发展及其在控制领域的应用，出现了基于微处理器的风力发电机组电气控制系统。步入90年代，随着微处理器在电力电子、数据采集、信号处理、工业控制等领域的广泛应用，风力发电机组的电气控制系统往往采用基于单板机、单片机或可编程控制器的微机控制。目前国外对大型风力发电机组控制系统的研究非常活跃，以提高机组的运行性能、降低发电成本。我国的风电产业与世界水平有所差距。为跟上国际发展步伐，在未来世界风电市场激烈竞争中占有一席之地，我国政府为风电产业从业者提供了更为广阔的空间，风力发电在我国将大有所为。 2风力发电系统风力发电机组主要由风轮、发电机、电能变换单元和控制系统组成，如图1所示。风轮通过叶片捕获风能，是吸收风能并将其转换成机械能的部件。发电机实现机械能－电能转换。由于异步发电机结构简单、运行可靠，目前风力发电几乎均采用异步发电机。发电机所发出的电能有两种处理方式：可以直接给负载供电或并入电网；也可以通过储能设备进行蓄能，再由电能变换单元将储能设备输出的直流电转换成交

第二章风力发电机组并网方式分析

2风力发电机组并网运行方式分析 2.1风力发电系统的基本结构和工作原理风力发电系统从形式上有离网型、并网型。离网型的单机容量小(约为0．1～5 kW，一般不超过10 kW)，主要采用直流发电系统并配合蓄电池储能装置独立运行；并网型的单机容量大(可达MW级)，且由多台风电机组构成风力发电机群(风电场)集中向电网输送电能。另外，中型风力发电机组(几十kW到几百kW)可并网运行，也可与其它能源发电方式相结合(如风电一水电互补、风电一柴油机组发电联合)形成微电网。并网型风力发电的频率应保持恒等于电网频率，按其发电机运行方式可分为恒速恒频风力发电系统和变速恒频风力发电系统两大类。 2.1.1恒速恒频风力发电系统恒速恒频风力发电系统中主要采用三相同步发电机(运行于由电机极对数和频率所决定的同步转速)、鼠笼式异步发电机(SCIG)。且在定桨距并网型风电机组中，一般采用SCIG，通过定桨距失速控制的风轮使其在略高于同步转速的转速(一般在(1～1．05)n)之间稳定发电运行。如图2.1所示采用SCIG的恒速恒频风力发电系统结构示意图，由于SCIG在向电网输出有功功率的同时，需从电网吸收滞后的无功功率以建立转速为n的旋转磁场，这加重了电网无功功率的负担、导致电网功率因数下降，为此在SCIG机组与电网之间设置合适容量的并联电容器组以补偿无功。在整个运行风速范围内(3 m／s < <25 m／s),气流的速度是不断变化的，为了提高中低风速运行时的效率，定桨距风力1 发电机普遍采用三相(笼型)异步双速发电机，分别设计成4极和6极，其典型代表是NEGMICON 750 kW机组。

风图2.1采用SCIG的恒速恒频风力发电系统恒速恒频风力发电系统具有电机结构简单、成本低、可靠性高等优点，其主要缺点为：运行范围窄；不能充分利用风能(其风能利用系数不可能保持在最大值)；风速跃升时会导致主轴、齿轮箱和发电机等部件承受很大的机械应力。 2.1.2变速恒频风力发电系统为了克服恒速恒频风力发电系统的缺点，20世纪90年代中期，基于变桨距技术的各种变速恒频风力发电系统开始进入市场，其主要特点为：低于额定风速时，调节发电机转矩使转速跟随风速变化，使风轮的叶尖速比保持在最佳值，维持风电机组在最大风能利用率下运行；高于额定风速时，调节桨距以限制风力机吸收的功率不超过最大值；恒频电能的获得是通过发电机与电力电子变换装置相结合实现的。目前，变速恒频风电机组主要采用绕线转子双馈异步发电机，低速同步发电机直驱型风力发电系统亦受到广泛重视。（1）基于绕线转子双馈异步发电机的变速恒频风力发电系统绕线转子双馈异步发电机(DFIG)的转子侧通过集电环和电刷加入交流励磁，既可输入电能也可输出电能。图2.2为基于绕线转子双馈异步发电机的变速恒频风力发电系统结构示意图，其中，DFIG的转子绕组通过可逆变换器与电网相连，通过控制转子励磁

小型风力发电机控制器设计

电子设计竞赛教程考试(设计报告) 题目：小型风力发电机控制器设计

摘要现有的小型风力发电系统存在能量转换效率低、蓄电池使用寿命短、控制简单和缺乏完整的系统功率控制等问题。因此提高对蓄电池的充电速度，减少充电损耗，正确地监控蓄电池状态，确保蓄电池的正确使用、延长蓄电池的使用寿命对小型风力发电有着重要意义。本设计的目的是在分析现有的小型风力发电系统的基础上，设计简单、高效、高可靠性的风机控制器，实现风电系统可靠及优化运行。本设计以单片机8051的加强版STC12C5A60S2为核心控制整个电路，具体由风力发电机、控制系统、整流电路、斩波电路、蓄电池充放电控制电路、蓄电池及其用电设备组成，功能上能保证系统安全运行，在电气特性和机械特性允许范围内运行。减少风速随机变化对输出电能的影响，使输出电压稳定，减少纹波。合理调度系统电能，保证向负载提供连续电能。保护蓄电池，防止过充和过放，提供足够充电能量进行快速充电。综上所述，本设计将具有可靠性更高、价格更廉等优势，对于增强市场竞争能力，加速小型风力发电的普及和应用，节约能源和保护环境都具有重要意义。关键词：发电机整流锂电池环保

目录一绪论 0 二小型风力发电系统原理 (1) 2.1 风力发电系统组成 (1) 2.2 风电系统的运行特点 (1) 2.3 电能变换单元和控制单元 (3) 2.3.1 整流器 (3) 2.3.2 DC/DC 变换器 (4) 2.4 锂电池 (4) 2.4.1 锂电池的介绍 (4) 2.4.2 锂电池的种类 (5) 2.4.3 锂电池的充电方法 (5) 三小型风力发电机控制器的设计 (6) 3.1 电机的选择 (6) 3.1.1 手摇发电机 (6) 3.1.2 电机特性曲线 (8) 3.2 单片机（单片机STC12C5A60S2） (10) 3.2.1 产品介绍 (10) 3.2.2 单片机STC12C5A60S2的特点 (10) 四流程图和电路图 (13) 4.1流程图和控制原理图 (13) 4.2 显示屏 (17) 4.3 锂电池选择 (19) 4.4 检测电路 (20) 4.4.1 电压检测 (20) 4.4.2 电流检测 (21) 五调试 (21)

风力发电机偏航系统控制

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

目录第1章绪论 (2) 1.1 课题的背景和意义 (2) 1.2 国内风力发电的发展 (3) 第2章风力发电机组系统组成及功能简介 (5) 2.1 风力机桨叶系统 (5) 2.2 风力机齿轮箱系统 (6) 2.3 发电机系统 (7) 2.4 偏航系统 (8) 2.6 刹车系统 (8) 2.8 控制系统 (8) 第3章偏航控制系统功能和原理 (10) 3.1 偏航控制机构 (10) 3.1.1 风向传感器 (10) 3.1.2 偏航控制器 (12) 3.1.3 解缆传感器 (12) 3.2 偏航驱动机构 (13) 3.2.2 偏航驱动装置 (15) 3.2.3 偏航制动器 (16) 第4章偏航控制系统设计及结果分析 (18) 4.1 偏航系统控制过程分析 (18) 4.1.1 自动偏航 (18) 4.1.2 90度侧风控制 (19) 4.1.3 人工偏航控制 (20) 4.1.4 自动解缆 (20) 4.1.5 阻尼刹车 (21) 4.2 偏航控制系统总体设计结构与思想 (22) 4.3 偏航控制系统设计各组成器件简介、选型及原理 (22) 总结与展望 (23) 参考文献 (24) 致谢 (24)

风电机组监测与控制

课程设计报告 ( 2014– 2015 年度第一学期) 名称：风电机组监测与控制课程设计院系：可再生能源学院班级：学号：学生姓名：组员：指导教师：邓英设计周数：2周成绩：日期：2015年1月9日

一、课程设计的目的与要求本课程设计是在风能与动力工程专业课《风电机组检测与控制》以及进行风力发电机组模拟监测与控制的基础上进行的。主要目的是： 1、加强同学们对风电机组监测与控制的各个环节的认识，设计并制作风电机组控制手动操作模型，并进行模拟实验，模拟风电机组启动、停机、并网、变桨、偏航、故障停机等运行状态。 2、理解PLC编程的梯形图的含义，并学会使用PLC与仪器箱的电子元件器件完成风电机组自动运行模拟仿真实验。 3、培养同学们的动手能力与排查错误的能力。二、课程设计内容（1）风力发电机组运行的监测与控制系统不仅监视电网、风况和机组的运行参数，保证机组在参数正常的情况下运行，在发生故障时能够脱网停机，以确保运行的安全性和可靠性，并根据风速与风向的变化，对机组进行优化控制以保证机组稳定高效运行。 6个安全链条件无故障时，且满足安全链电路连上时，启动灯亮，在此基础上，按下开机、松闸、开桨进行外接风机运行；在风力发电机组运行过程，可以通过风速调节控制其转速；当安全链有故障或启动条件不满足时急停灯亮，停止运行。风机停后不能进行偏航操作。（2）手动电路 1、安全链电路实验根据实验要求确定安全元素是否激励，若无动作，按钮处于闭合状态，将继电器接入电路中，接入电源，继电器灯亮，急停灯灭；反之，若有任一安全元素激励，安全链无法闭合，急停灯亮。 2、开桨电路实验确定风电机组启动条件、实验条件全部满足，将5、6接线柱分别串开桨电路中，按开机键，对应指示灯亮，使开桨电机激励做开桨运动，实验毕应按复位键使其回到原来状态。 3、并网发电实验当安全链闭合，运行参数在工作范围之内，且系统无报警故障，在机组开桨

风力发电机变桨系统DOC

风力发电机变桨系统 1、综述变桨系统的所有部件都安装在轮毂上。风机正常运行时所有部件都随轮毂以一定的速度旋转。变桨系统通过控制叶片的角度来控制风轮的转速，进而控制风机的输出功率，并能够通过空气动力制动的方式使风机安全停机。风机的叶片（根部）通过变桨轴承与轮毂相连，每个叶片都要有自己的相对独立的电控同步的变桨驱动系统。变桨驱动系统通过一个小齿轮与变桨轴承内齿啮合联动。风机正常运行期间，当风速超过机组额定风速时（风速在12m/s到25m/s之间时），为了控制功率输出变桨角度限定在0度到30度之间（变桨角度根据风速的变化进行自动调整），通过控制叶片的角度使风轮的转速保持恒定。任何情况引起的停机都会使叶片顺桨到90度位置（执行紧急顺桨命令时叶片会顺桨到91度限位位置）。变桨系统有时需要由备用电池供电进行变桨操作（比如变桨系统的主电源供电失效后），因此变桨系统必须配备备用电池以确保机组发生严重故障或重大事故的情况下可以安全停机（叶片顺桨到91度限位位置）。此外还需要一个冗余限位开关（用于95度限位），在主限位开关（用于91度限位）失效时确保变桨电机的安全制动。由于机组故障或其他原因而导致备用电源长期没有使用时，风机主控就需要检查备用电池的状态和备用电池供电变桨操作功能的正常性。每个变桨驱动系统都配有一个绝对值编码器安装在电机的非驱动端（电机尾部），还配有一个冗余的绝对值编码器安装在叶片根部变桨轴承内齿旁，它通过一个小齿轮与变桨轴承内齿啮合联动记录变桨角度。风机主控接收所有编码器的信号，而变桨系统只应用电机尾部编码器的信号，只有当电机尾部编码器失效时风机主控才会控制变桨系统应用冗余编码器的信号。 2、变浆系统的作用根据风速的大小自动进行调整叶片与风向之间的夹角实现风轮对风力发电机有一个恒定转速；利用空气动力学原理可以使桨叶顺浆90°与风向平行，使风机停机。 SSB变桨系统为寒冷环境设计。环境温度定义如下工作温度为 -30 ～ +40 ℃ 静态温度为 -40 ～ +50 ℃ 在主电源失电后，单独的加热系统会开始工作来保持柜体温度，只有必要的设备被通电。在每个柜体的温度到达 5 ℃一段时间后，系统被启动，这个默认的时间是60分钟。在这段可调整的时间过后，这个系统被释放和通电。 3、主要部件电控柜（一个主控柜、三个轴柜）4套变桨电机（配有变桨系统主编码器：A编码器）3套备用电池3套直流电机3个机械式限位开关3套（6个）冗余编码器（B编码器）3套

小型风力发电机控制器的设计

1 引言 1．1本课题的意义 1.1.1 风力发电的意义随着现代工业的发展和社会的进步，人们对供电持续性和供电量的要求也越来越高。而煤炭、石油的日趋减少，开发新能源成为当今社会最热门的话题之一。风能作为一种自然资源，它有取之不尽、清洁无污染等优点，所以被人们称为“绿色资源”受到青睐[1]。利用可再生能源可以节约能源和保护环境，而风力发电与其它再生能源相比，更具竞争潜力，因而发展迅速。我国幅员辽阔，居民分布东多西少。考虑到生活在边远地区的农、牧民以及沿海地区岛屿上的渔民、边、海防哨所、通讯塔站及微波中继站等居民的用电特点，用常规电网覆盖他们十分困难，而且也很不经济。因此在我国的许多边远地区，电力短缺造成经济，文化与教育的严重落后。但由于这些地区一般风力资源比较丰富，因此在这些地区大力推广小型风力发电机系统的应用也将是一种比较理想的策略[2]。 1.1.2 目前户用小型风力发电存在的问题风力发电是涉及电机、电力电子、电化学、机械、空气动力学、计算机、自动控制、气象等多种学科的综合课题，大型风力发电机组发出的电能直接并到电网上，向电网馈电；小型风力发电机一般将风力发电机组发出的电能用除能设备储存起来(一般用蓄电池)，需要时再提供给负载(可直流供电，亦可用逆变器变换为交流供给用户)。常见的独立运行小型风力发电系统框图如图1.1所示[3]。由于风能的随机性和不稳定性以及负载的随时变化使得现有小型风电系统仍然存在不少问题。 1、效率较低，现有系统一般采用发电机输出直接对蓄电池进行充电，并没有对风电转换环节进行控制，使得风能利用系数比较低，一般在0.3左右。据贝茨理论风能利用系数的极限值为0.593，如果控制风力机总是以最佳叶尖速比运行，年发电量可以提20%～

风力发电系统运行及控制方法

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/f713807193.html, 风力发电系统运行及控制方法作者：胡飞来源：《中国科技纵横》2016年第24期【摘要】随着各类新型能源的开发与使用，风力发电系统作为一种新能源也逐渐应用于人们的生活与工作中，风力发电系统的使用不仅可以减少煤炭等资源的应用，保护环境，减少污染环境的气体，也可以不断地为我国提供安全、高效率的供电质量。本文就主要针对风力发电系统的运行及控制进行相关探究。【关键词】风力发电系统运行控制方法在提倡无污染、高效率发展的今天，各个国家也都在相继追求与研究风能以及其他各类新能源的发展，尤其是在现在这个能源及其短缺的情况下，风力发电系统的研究更显得极为重要。依据各种各样的运行方式和控制技术，风力发电系统可以分为恒速恒频系统和变速恒频系统，都可以有效地利用风能。 1 风力发电系统的系统结构风力发电系统的系统结构主要是由风轮、齿轮箱、发电机和变流设备等设备组成，其中风轮主要是用于捕捉风能，然后再进一步将捕捉到的风能转化为机械能，而机械能转化为人们可以进一步使用的风能主要是由发电机来完成的，最终再由变流设备将发电机发出的频率转化为一样频率的交流电，再移送至电网就可以达到发电的目的。在风力发电机中以小型风力发电系统为例进行简单介绍，小型风力发电系统主要是由小型风力机、交流发电机、三相不控整流桥、Boost变换器、单相并网逆变器、滤波器、直流调压负载以及本地用户负载等各个部分组成，这几大部分相互调节，和谐运作，共同促进了风力发电系统的正确运行与控制。在对风力发电系统的运行控制过程中，为了实现风力发电机的最大功率跟踪，研究人员对Boost变换器进行了一系列的相关控制研究。 2 风力发电系统的运行风力发电系统主要包括两种运行状态，即为最大风能追踪状态与额定功率运行状态。 2.1 最大风能追踪状态风力发电系统的最大风能追踪状态，就是指当风速比额定风速低时，但是为了达到该风力发电机的最大输出功率，要不断地让风轮的转速随着风波的变化而不断变化，从而可以最大程度的利用风能，提高最大风能利用系数。

风力发电机及控制器介绍

风力发电机及控制器介绍一．低风速发电技术优势风力发电机是风光互补路灯的重要部件，其发电的能力及产品质量直接关系到风光互补产品质量与寿命。小型风力发电机在市政工程的推广对产品提出了更高的要求，尤其在低风速发电、低电压储能、低噪音、可靠性、美观性、安全性等方面有了更高的要求。中船重工集团杭州瑞利科技有限公司生产的 FD系列风力发电机是专为市政路灯及小型用电单位（海岛，近海养殖网箱，鱼排捕鱼，园区路灯，公路道班灯）用电而设计。其特点： 1）运用军品质量管理程序，取航空发电机之长，采用有限元分析设计，经加载仿真进行系统合理参数匹配，发电效率高，风能利用系数≧0.38。 2）运行时安静平稳,采用先进的高分子复合材料，具有良好的强度及韧性，重量轻，不变形。风轮叶片翼形由空气动力专家精心设计，风能利用率高，运行噪音小，叶轮经静平衡处理，确保风机稳定运行。 3）杭州瑞利的风力发电机在软风（小于1.5米/秒）时，风机始终能准确找到风向，风机排列整齐一致（风机机头和尾翼全部直线排列，不允许有乱排现象），具有极强的景观效果，如下图4所示。

图4 风力发电机组景观效果图 4）低风速发电，杭州瑞利瑞能400W小型风力发电机组在风速3-4米/秒时，发电功率可达50瓦左右，具体可见以下第三方（国家风电检测机构）验证实测报告。

5）优先直接供电是杭州瑞利风光互补的第三个创新。风机白天时发电补充蓄电池，而在夜间发电直接优先供给负载，多余的电量再补充给蓄电池，从而有效延长蓄电池使用寿命一倍以上。 6）全密封设计，运用军工特殊防盐雾处理工艺，所有电机外部紧固件均为不锈钢制品，耐腐蚀和盐雾,抗风沙磨损和抗雨雪侵蚀的能力很强,能确保在环境恶劣地区风力发电机组及风光互补路灯系统的使用寿命和工作可靠性。 7）碳纤维风叶及多种刹车技术确保风力发电机组及风光互补路灯系统在低风速发电的同时可抗40米/秒飓风冲击，系统稳定安全。 9）具有强风失速及制动保护特性，能在恶劣环境下正常运行。 10）风机质保2年，使用寿命15年。

风力发电机标准IEC中文版

IEC61400-1第三版本2005-08 风机-第一分项：设计要求 1.术语和定义 1.1声的基准风速acoustic reference wind speed 标准状态下（指在10m高处，粗糙长度等于0.05m时），8m/s的风速。它为计算风力发电机组视在声功率级提供统一的根据。注：测声参考风速以m/s表示。 1.2年平均annual average 数量和持续时间足够充分的一组测试数据的平均值，用来估计均值大小。用于估计年平均的测试时间跨度应是一整年，以便消除如季节性等非稳定因素对均值的影响。 V annual average wind speed 1.3年平均风速 ave 基于年平均定义的平均风速。 1.4年发电量annual energy production 利用功率曲线和在轮毂高度处不同风速频率分布估算得到的一台风力发电机组一年时间内生产的全部电能。假设利用率为100%。 1.5视在声功率级apparent sound power level 在测声参考风速下，被测风力机风轮中心向下风向传播的大小为1pW点辐射源的A—计权声级功率级。注：视在声功率级通常以分贝表示。 1.6自动重合闸周期auto-reclosing cycle 电路发生故障后，断路器跳闸，在自动控制的作用下，断路器自动合闸，线路重新连接到电路。这过程在约0.01秒到几秒钟内即可完成。 1.7可利用率（风机）availability 在某一期间内，除去风力发电机组因维修或故障未工作的时数后余下的小时数与这一期间内总小时数的比值，用百分比表示。 1.8锁定（风机）blocking 利用机械销或其它装置，而不是通常的机械制动盘，防止风轮轴或偏航机构运动，一旦锁定发生后，就不能被意外释放。 1.9制动器（风机）brake 指用于转轴的减速或者停止转轴运转的装置。注：刹车装置利用气动，机械或电动原理来控制。 1.10严重故障（风机）catastrophic failure 零件或部件严重损坏，导致主要功能丧失，安全受到威胁。 1.11特征值characteristic value 在给定概率下不能达到的值（如超越概率，超越概率指出现的值大于或等于给定值的概率）。

风力发电机并网逆变器

并网逆变器：是光伏发电站和并网风力发电站的核心设备。为保证发电站的稳定运行，对并网逆变器的可靠性提出了很高的要求，由于光伏和风力发电的坏境恶劣，提供的直流电源稳定性很差，这就更进一步要求并网逆变器的保护功能完善，抗各种冲击能力强。 OUYAD并网逆变器是欧亚玛公司自行研发的全单片机控制的具备全球巅峰技术的新一代智能型并网逆变器。自投产一年以来，已大量出口到瑞典，英国，德国。（主要是1KW，2KW，3KW，5KW，15KW，25KW，60KW）到目前为止还是零故障率。 OUYAD并网逆变器具备如下特性： 1.由单片机控制，产品稳定性得到保证。 2.逆变器并网输出，跟踪电网达到毫秒级，同电网完全同步。 3.逆变器检测电网在三秒内电网正常时，逆变器才开始并网工作。保证了逆变器不会因电网频繁波动而损坏。 4.逆变器并网工作时当电网出现中断，或过高，过低时，逆变器会在≤10ms内自动锁机。 5.具备输出短路，过载等保护功能。 6.输出功率恒定。（DC电压正常时） 7.当风力发电风力不足，或光伏发电太阳能不足时，具体表现在DC电压下降，并网逆变器会随之减小输出功率。当DC过低达到逆变器DC保护点时，逆变器会自动锁机停止工作，当DC恢复时，逆变器又自动开始工作，并网输出。 8.当风力发电风力过大（如台风），或光伏发电太阳光照强度过大时，具体表现在DC过压时，逆变器会自动保护锁机。当DC恢复正常时，逆变器又自动恢复工作并网输出。 9.通讯接口：RS232，RS485，USB 接口。（可选） 10.DCtoAC高转换效率，可达90---96% 型号说明：NB-S6KW1 NB：表示并网型逆变器 S：表示光伏发电太阳能专用逆变器，W表示风力发电系统专用型逆变器。

并网风力发电机组的数学模型

第二章并网型风力发电机组的数学模型风力发电机组是一个涉及多学科的复杂系统：桨叶的制造基于空气动力学；传动系统和塔架的建设涉及到机械理论和结构学；发电机实现机电能量的转换；控制器和保护系统则广泛涉及控制原理与电气相关方面知识。本课题中，我们着重于风电场与电力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[12]。 2.1并网型风力发电机组发电原理风力发电机组通常亦被称为风能转换系统。典型的并网型风力发电机组主要包括起支撑作用的塔架、风能的吸收和转换装置—风轮机（叶片、轮毂及其控制器）、起连接作用的传动机构—传动轴、齿轮箱、能量转换装置—发电机以及其它风机运行控制系统—偏航系统和制动系统等。风力发电过程是：自然风吹转叶轮，带动轮毂转动，将风能转变为机械能，然后通过传动机构将机械能送至发电机转子，带动着转子旋转发电，实现由向电能的转换，最后风电场将电能通过区域变电站注入电网。其能量转换过程是：风能→机械能→电能。[13] 2.2并网型风力发电机组分类就目前应用范围来讲，风力发电机组一般按调节方式和运行方式可以分为恒速恒频、变速恒频两种类型。[13]恒速恒频风电机组额定转速附近运行，滑差变化范围较小，从而发电机输出频率变化也较小，所以称为恒速恒频风力发电机组。恒速恒频风机包括定桨距和变桨距两种类型。定桨距风机技术是丹麦风电技术的核心。它主要利用桨叶翼形的失速特性，在高于额定风速时，达到失速条件后，桨叶表面产生涡流，效率降低，达到限制功率的目的。定桨距机型优点是调节和控制简单。缺点在于对叶片、轮毂、塔架等主要部件受力增大，而且风力超过额定风速后风机出力反而下降。变桨距风机在风速高于额定风速时，通过调节桨距角的变化，减少吸收的风能，从而使风电机输出的有功保持稳定，这体现了变桨距风机的优势。但变桨距风机也有缺点：制造成本高，结构复杂，不象定桨距风机那样易于维护。[14]恒速恒频风电机组运行中会从电网中吸收无功电流建立磁场，导致电网功率因数变差，因此，一般在风机出口处装设可投切的并联电容器组提供非连续可变的无功补偿，采用可控硅软并网技术将起动电流限制在额定电流的1.2~1.5倍之内以防止并网失败，还采用气动刹车技术、偏航和自动解缆等技术解决风力发电机组并网运行的可靠性问题。近年来，大规模电力电子技术日趋成熟，变速恒频风力发电机组也成为风力电设备的主要选择方向之一。变速恒频机组可以实现转子机械角速度和电网频率的解耦，主要有两种类型，即直接驱动的同步发电机和双馈感应发电机。