第一章　緒論 《風(fēng)力發(fā)電機(jī)組監(jiān)測(cè)與控制》課件

1、第一章緒論第一章緒論 ? ?風(fēng)力發(fā)電機(jī)組監(jiān)測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組監(jiān)測(cè)與控制與控制? ?課件課件第一章緒論第一章緒論第一節(jié)控制技術(shù)的研究?jī)?nèi)容第二節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的總體結(jié)構(gòu)第三節(jié)控制系統(tǒng)的作用第四節(jié)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)第一節(jié)控制技術(shù)的研究?jī)?nèi)容風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)是綜合性控制系統(tǒng)。它不僅要監(jiān)視電網(wǎng)、風(fēng)況和機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)，在各種正常或故障情況下脫網(wǎng)停機(jī)，以確保運(yùn)行的平安性與可靠性；還要根據(jù)風(fēng)速與風(fēng)向的變化，對(duì)機(jī)組進(jìn)行優(yōu)化控制，以保證機(jī)組穩(wěn)定、高效地運(yùn)行。20世紀(jì)80年代中期，定槳恒速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開(kāi)始進(jìn)入風(fēng)力發(fā)電市場(chǎng)，它主要解決了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)問(wèn)題和運(yùn)行的平安性與可靠性問(wèn)題。20世紀(jì)90年代初期，基于高轉(zhuǎn)差異步發(fā)

2、電機(jī)進(jìn)行有限變速的全槳變距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開(kāi)始進(jìn)入風(fēng)力發(fā)電市場(chǎng)。由于有限變速的全槳變距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在額定風(fēng)速以下運(yùn)行時(shí)的效果仍不理想，到了20世紀(jì)90年代中期，基于變速恒頻技術(shù)的全槳變距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開(kāi)始進(jìn)入風(fēng)電市場(chǎng)。并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組形式有采用籠型異步發(fā)電機(jī)的定槳恒速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(見(jiàn)圖1-1)和全槳變距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，采用雙饋式異步發(fā)電機(jī)(見(jiàn)圖1-2)和采用永磁式同步發(fā)電機(jī)的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(見(jiàn)圖1-3)。對(duì)于定槳恒速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和全槳變距有限變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)并網(wǎng)過(guò)程采用晶閘管限流軟切入，過(guò)渡過(guò)程結(jié)束時(shí)，旁路接觸器合上，晶閘管被切除，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)入發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)，如圖1-1所示。第二節(jié)風(fēng)

3、力發(fā)電機(jī)組的總體結(jié)構(gòu)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要有雙饋異步式和永磁同步式兩種。雙饋異步式變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)定子直接與電網(wǎng)相連，轉(zhuǎn)子通過(guò)變流器與電網(wǎng)相連，由定子和轉(zhuǎn)子兩側(cè)向電網(wǎng)輸出電流，如圖1-2所示。低速永磁同步式變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不帶增速齒輪箱，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子為永磁體，由定子通過(guò)全功率變流器向電網(wǎng)輸電，如圖1-3所示。這兩種機(jī)組都可以由變流器實(shí)現(xiàn)無(wú)沖擊并網(wǎng)和脫網(wǎng)。第二節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的總體結(jié)構(gòu)第二節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的總體結(jié)構(gòu)圖1-1定槳恒速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組總體結(jié)構(gòu)第二節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的總體結(jié)構(gòu)圖1-2雙饋異步式變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組總體結(jié)構(gòu)第二節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的總體結(jié)構(gòu)圖1-3永磁同步式變速恒頻風(fēng)力發(fā)電

4、機(jī)組總體結(jié)構(gòu)第三節(jié)控制系統(tǒng)的作用圖1-4風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的動(dòng)態(tài)特性圖1-5定槳恒速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方式第四節(jié)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)機(jī)艙控制柜的主要工作任務(wù)如下所述。(1)采集機(jī)艙內(nèi)振動(dòng)開(kāi)關(guān)、油位、壓差、磨損、發(fā)電機(jī)溫度及接觸器、繼電器和傳感器的反響等開(kāi)關(guān)量信號(hào)；采集并處理葉輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、風(fēng)速風(fēng)向、溫度、振動(dòng)等脈沖、模擬量信號(hào)由通信模塊轉(zhuǎn)為光纖通信經(jīng)塔筒到達(dá)塔基控制柜，經(jīng)中央處理器處理后，由光纖通信返回機(jī)艙，控制各傳感器執(zhí)行元器件輸出。(2)通過(guò)集電環(huán)對(duì)變槳系統(tǒng)供電，建立通信和開(kāi)關(guān)量信號(hào)交互，發(fā)送EFC(Emergency Feather Command)和Bypass(Bypass feather

5、 limit switch 91)信號(hào)控制變槳系統(tǒng)的緊急順槳和復(fù)位。第四節(jié)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)塔基控制柜的主要工作任務(wù)如下所述。(1)控制器的處理模塊位于塔基控制柜，主要完成數(shù)據(jù)采集及輸入、輸出信號(hào)處理；邏輯功能判定；對(duì)外圍執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制指令；與機(jī)艙控制柜進(jìn)行通信，接收機(jī)艙信號(hào)，返回控制信號(hào)；與變流器CAN通信，通過(guò)控制轉(zhuǎn)子電流實(shí)現(xiàn)有功無(wú)功調(diào)節(jié)，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變速恒頻運(yùn)行；與風(fēng)電場(chǎng)中央監(jiān)控系統(tǒng)通信，交互信息。第四節(jié)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(2)對(duì)變流器、變槳系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)狀況、偏航系統(tǒng)狀況、潤(rùn)滑系統(tǒng)狀況、齒輪箱狀況、及機(jī)組關(guān)鍵設(shè)備的溫度和環(huán)境溫度等作監(jiān)控；變流器和變槳系統(tǒng)的耦合控制，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組變速恒頻運(yùn)行、有功無(wú)功調(diào)節(jié)、并網(wǎng)和制動(dòng)、偏航自動(dòng)對(duì)風(fēng)、自動(dòng)解纜、發(fā)電機(jī)和主軸的自動(dòng)潤(rùn)滑、主要部件的除濕加熱和散熱器的開(kāi)停。(3)對(duì)定子側(cè)和轉(zhuǎn)子側(cè)的電壓、電流測(cè)量，除了用于監(jiān)控電壓、電流、頻率外，也用于統(tǒng)計(jì)發(fā)電量。(4)通過(guò)和機(jī)艙相連的信號(hào)線，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)平安停機(jī)、緊急停機(jī)、平安鏈復(fù)位等功能。第四節(jié)控制