風(fēng)力發(fā)電技術(shù)課件-華北電力

風(fēng)力發(fā)電技術(shù)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院其輝2011.9.25第一章風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀與趨勢(shì)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝縱覽起源：世界上第1臺(tái)用于發(fā)電的風(fēng)力機(jī)于1891年在丹麥建成。1986年5月，我國(guó)第一個(gè)并網(wǎng)風(fēng)場(chǎng)建于山東榮成。發(fā)展：風(fēng)電技術(shù)經(jīng)過(guò)20年的開(kāi)發(fā)日臻成熟，商業(yè)化機(jī)組的單機(jī)容量從55kW增加到1650kW，風(fēng)電成本從20美分/（kW·h），持續(xù)下降到5美分/（kW·h），運(yùn)行可靠性和發(fā)電成本接近常規(guī)火電，迅速發(fā)展成為初具規(guī)模的新興產(chǎn)業(yè)。目前風(fēng)力機(jī)之最為美國(guó)CE公司的“超級(jí)風(fēng)力機(jī)”，單機(jī)功率為7.3MW，風(fēng)車直徑為112m.第一章：風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第一章：風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第一章：風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)一.風(fēng)電的發(fā)展1.世界風(fēng)電的發(fā)展自1990年以來(lái),風(fēng)力發(fā)電一直是世界上增長(zhǎng)最快的可再生新能源。從1996年起，全球累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)連續(xù)11年增速超過(guò)20％，平均增速達(dá)到28.35％。2008年雖然經(jīng)歷了歷史罕見(jiàn)的金融危機(jī)，但風(fēng)電依然成為最具吸引力的發(fā)電投資，已經(jīng)成為各個(gè)國(guó)家替代能源的首選。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第一章：風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)2010年底，全球風(fēng)電總裝機(jī)容量達(dá)199,520兆瓦，發(fā)電量超過(guò)4099億千瓦時(shí)，占世界電力總發(fā)電量的1.92%。2008年和2009年全球年裝機(jī)容量分別增加42%和35%，而2010年年度裝機(jī)增長(zhǎng)率僅為3%。受金融危機(jī)的影響，2010年年度裝機(jī)增長(zhǎng)率僅為3%。2010年美國(guó)風(fēng)電裝機(jī)新增下滑最厲害，歐洲保持平穩(wěn)增長(zhǎng)。中國(guó)、印度等新興市場(chǎng)顯示出強(qiáng)大的生命力。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第一章：風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)經(jīng)過(guò)2010年的轉(zhuǎn)折，最大風(fēng)電國(guó)家市場(chǎng)的排名發(fā)生了變化：中國(guó)以18,928兆瓦的新增裝機(jī)容量穩(wěn)居第一位，并且創(chuàng)造了單個(gè)國(guó)家年度新增裝機(jī)容量的世界紀(jì)錄；美國(guó)以5,115兆瓦的新增裝機(jī)容量位列第二；第三名是印度，新增裝機(jī)容量2,139兆瓦。在歐洲，德國(guó)、英國(guó)和西班牙成為排名前三的歐洲國(guó)家，每個(gè)國(guó)家的新增裝機(jī)容量大約是1,500兆瓦。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第一章：風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)全球風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量

華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第一章：風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)2.我國(guó)風(fēng)電的發(fā)展我國(guó)的風(fēng)電自2003年進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期。從2005年開(kāi)始，中國(guó)的風(fēng)電總裝機(jī)連續(xù)5年實(shí)現(xiàn)翻番。2009年，中國(guó)以2580萬(wàn)千瓦的總累計(jì)裝機(jī)容量超過(guò)德國(guó)，成為世界第二，但與排名第一的美國(guó)仍有近1000萬(wàn)千瓦的差距。截至2010年底，中國(guó)全年風(fēng)力發(fā)電新增裝機(jī)達(dá)1600萬(wàn)千瓦，累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到4182.7萬(wàn)千瓦，首次超過(guò)美國(guó)，躍居世界第一?！吨袊?guó)風(fēng)電發(fā)展報(bào)告2010》預(yù)測(cè)：2020年，中國(guó)風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)可以達(dá)到2。3億千瓦，相當(dāng)于13個(gè)三峽電站；總發(fā)電量可以達(dá)到4649億千瓦時(shí)，相當(dāng)于取代200個(gè)火電廠。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第一章：風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)“十二五”將加快海上風(fēng)電投資，預(yù)計(jì)2020年海上風(fēng)電裝機(jī)容量將超過(guò)3200萬(wàn)千瓦。

上網(wǎng)瓶頸是風(fēng)電發(fā)展的最大障礙，也是急需解決的問(wèn)題，我國(guó)電網(wǎng)“十二五”期間風(fēng)電并網(wǎng)目標(biāo)是9000萬(wàn)千瓦。日本核電危機(jī)后，我國(guó)核電政策偏緊，水電的規(guī)劃目標(biāo)已經(jīng)被充分挖掘，風(fēng)電和光伏是最有可能彌補(bǔ)核電缺位的清潔能源，風(fēng)電與光伏將“臨危受命”，得到更大的發(fā)展空間。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝原《可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》提出的風(fēng)電發(fā)展目標(biāo)是2020年全國(guó)風(fēng)電總裝機(jī)容量達(dá)到3000萬(wàn)千瓦，調(diào)整后的風(fēng)電裝機(jī)容量指標(biāo)可能達(dá)到1億－1.5億千瓦。根據(jù)《新興能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，預(yù)計(jì)到2020年，中國(guó)新能源發(fā)電裝機(jī)2.9億千瓦，約占總裝機(jī)的17％。其中，核電裝機(jī)將達(dá)到7000萬(wàn)千瓦，風(fēng)電裝機(jī)接近1.5億千瓦，太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)將達(dá)到2000萬(wàn)千瓦（即20GW），生物質(zhì)能發(fā)電裝機(jī)將達(dá)到3000萬(wàn)千瓦。第一章：風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第一章：風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)我國(guó)的風(fēng)電裝機(jī)情況

華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第一章：風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第一章：風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)二.風(fēng)電技術(shù)概述1.分類恒速恒槳變速變槳華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第一章：風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)2.恒速恒槳技術(shù)原理恒速恒槳一般采用鼠籠式異步發(fā)電機(jī)，風(fēng)力機(jī)槳距固定，其運(yùn)行完全靠葉片氣動(dòng)特性控制，當(dāng)風(fēng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)達(dá)到或接近同步速時(shí)并入電網(wǎng)，此后電機(jī)轉(zhuǎn)速基本保持恒定，系統(tǒng)送入電網(wǎng)的電壓頻率恒定。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第一章：風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)恒速恒槳風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的特點(diǎn)電氣系統(tǒng)簡(jiǎn)單，可適合于在野外缺少維護(hù)的環(huán)境下工作。轉(zhuǎn)速不變，輸出功率和轉(zhuǎn)速的控制全靠?jī)A角控制完成，要求傾角控制響應(yīng)快，動(dòng)作次數(shù)多，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)易疲勞損壞；強(qiáng)陣風(fēng)來(lái)時(shí)，轉(zhuǎn)速不變，機(jī)械承受應(yīng)力大，要求堅(jiān)固，所以又稱“剛性”風(fēng)力發(fā)電。適用于中小功率風(fēng)電系統(tǒng)，通常不大于1000kW。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第一章：風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)3.變速變槳技術(shù)分類采用DFIG（交流勵(lì)磁轉(zhuǎn)差功率變換型）華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第一章：風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)采用普通同步發(fā)電機(jī)（全功率變換型）華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第一章：風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)采用多極永磁同步發(fā)電機(jī)（全功率變換直驅(qū)型）華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第一章：風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)變速發(fā)電的特點(diǎn)：在不同風(fēng)速下，渦輪機(jī)都工作在最高效率點(diǎn)，提高效率10%；減小發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和機(jī)械承受的應(yīng)力，減輕機(jī)械強(qiáng)度要求，又稱“彈性”風(fēng)力發(fā)電；電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，發(fā)出電力的波動(dòng)小，提高發(fā)電質(zhì)量；在強(qiáng)風(fēng)來(lái)時(shí)傾角控制器才工作，對(duì)傾角控制的響應(yīng)速度大大降低、動(dòng)作次數(shù)顯著減少、機(jī)構(gòu)壽命得以延長(zhǎng)。適用于大功率發(fā)電場(chǎng)合，通常大于1000kW。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第一章：風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)風(fēng)電技術(shù)現(xiàn)狀趨勢(shì)大型化、變速運(yùn)行、變漿距是世界風(fēng)電設(shè)備發(fā)展的趨勢(shì)。目前世界上主流機(jī)型為兆瓦級(jí)，如美國(guó)主流1.5MW，丹麥主流2.0～3.0MW，目前單機(jī)容量最大的風(fēng)電機(jī)組是德國(guó)Repower公司生產(chǎn)的容量為5MW瓦的機(jī)組。隨著未來(lái)海上風(fēng)電的開(kāi)發(fā)，單機(jī)容量可能繼續(xù)上升。在風(fēng)電技術(shù)研發(fā)上，國(guó)內(nèi)風(fēng)電機(jī)組制造企業(yè)面臨著技術(shù)路線從定槳定速提升到變槳變速，單機(jī)功率從百千瓦級(jí)提升到兆瓦級(jí)的雙重壓力，華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第一章：風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)三.主要的風(fēng)電設(shè)備廠商與市場(chǎng)1.國(guó)外廠商世界風(fēng)電巨頭企業(yè)主要集中在歐洲和北美：丹麥Vestas

西班牙Gamesa

美國(guó)GE德國(guó)Dewind華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第一章：風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)企業(yè)名稱在華設(shè)廠地點(diǎn)生產(chǎn)產(chǎn)品投產(chǎn)時(shí)間設(shè)計(jì)產(chǎn)能Vestas天津一期葉片，二期整機(jī)2006年6月80萬(wàn)千瓦Gamesa天津整機(jī)2006年7月70萬(wàn)千瓦GEWind沈陽(yáng)整機(jī)

Suzlon天津整機(jī)2006年8月80萬(wàn)千瓦Repower包頭整機(jī)合資80萬(wàn)千瓦Nordex寧夏、西安整機(jī)合資

外資風(fēng)電巨頭在華投資設(shè)廠情況華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第一章：風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)2.國(guó)內(nèi)廠商與市場(chǎng)總覽風(fēng)電場(chǎng)業(yè)主主要來(lái)自國(guó)營(yíng)大型電力集團(tuán)，如龍?jiān)础⑷A能、北國(guó)電、國(guó)華、華電國(guó)際、中電投等，另外有越來(lái)越多的民營(yíng)企業(yè)參與投資風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整機(jī)制造廠約29個(gè)。零部件制造廠約30個(gè)。進(jìn)行過(guò)風(fēng)電技術(shù)研究的高校和科研院所約12家。專業(yè)研發(fā)中心2個(gè)。風(fēng)資源前期咨詢單位約5家。有能力進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組整機(jī)及其零部件測(cè)試的機(jī)構(gòu)約14家。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第一章：風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)國(guó)內(nèi)風(fēng)電設(shè)備廠商主要分為四種類型：具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的企業(yè)新疆金風(fēng)科技股份有限公司、浙江運(yùn)達(dá)風(fēng)力發(fā)電工程有限公司、特變電工沈陽(yáng)工大風(fēng)能有限公司新近加入風(fēng)電領(lǐng)域的中小企業(yè)湘潭電機(jī)集團(tuán)有限公司、中國(guó)東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)廠、廣東明陽(yáng)風(fēng)電技術(shù)有限公司等涉足風(fēng)電領(lǐng)域的國(guó)家大型企業(yè)保定天威風(fēng)力發(fā)電設(shè)備制造公司、上海電氣集團(tuán)股份有限公司、大連重工?起重集團(tuán)、北京北重汽輪機(jī)有限責(zé)任公司等華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第一章：風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)公司概況金風(fēng)科技國(guó)內(nèi)最早大批量組裝600KW、700KW風(fēng)機(jī)的廠商，07年開(kāi)始批量生產(chǎn)1.5兆瓦永磁直趨式風(fēng)機(jī)華銳大重2004年底與德國(guó)Fuhrlander公司簽定1.5MW機(jī)組生產(chǎn)許可證合同。06年開(kāi)始批量生產(chǎn)1.5兆瓦變速恒頻雙饋式風(fēng)機(jī)浙江運(yùn)達(dá)2003年開(kāi)發(fā)成功750kW機(jī)組并投入運(yùn)行，完成了國(guó)家863攻關(guān)項(xiàng)目1.5兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)組總體及各主要部件的初步設(shè)計(jì)，并通過(guò)了科技部驗(yàn)收。東方汽輪機(jī)2004年11月與德國(guó)Repower公司簽定1.5MW機(jī)組生產(chǎn)許可證合同。2006年批量生產(chǎn)1.5兆瓦變速恒頻雙饋式風(fēng)機(jī)上海電氣風(fēng)電設(shè)備有限公司引進(jìn)德國(guó)DEWIND公司1.25MW技術(shù)，第一批樣機(jī)2006年年底完成；正與國(guó)外聯(lián)合設(shè)計(jì)2兆瓦機(jī)組。分設(shè)有滬、津2個(gè)生產(chǎn)基地，計(jì)劃到2008～2009年，2兆瓦機(jī)組形成批量生產(chǎn)能力火箭院萬(wàn)源安迅能2005年6月火箭研究院與西班牙EHN簽定合資合同。湘電股份與日本原弘產(chǎn)株式會(huì)社總投資2.2億元，注資1.1億元，各占50%股權(quán)，年產(chǎn)兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)300臺(tái)。07年初總裝機(jī)廠房奠基。簽約了大唐漳州，另有兩臺(tái)機(jī)組在內(nèi)蒙測(cè)試華儀電氣華儀風(fēng)能參股49%的華儀金風(fēng)公司為浙江當(dāng)?shù)亟M裝廠。目前能夠生產(chǎn)750KW風(fēng)機(jī)，正在著手開(kāi)發(fā)1.5兆瓦風(fēng)機(jī)重慶船舶工業(yè)公司同德國(guó)Aerodyn公司簽約，開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的2兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，首批樣機(jī)將于2007年上半年試運(yùn)行兵器工業(yè)集團(tuán)內(nèi)蒙古北方重工業(yè)公司與Repower、英國(guó)宏騰能源合資，即將投產(chǎn)的2兆瓦級(jí)MM70型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，是目前國(guó)內(nèi)引進(jìn)的最先進(jìn)的機(jī)型哈飛威達(dá)風(fēng)電設(shè)備有限公司由哈飛工業(yè)（集團(tuán)）公司和芬蘭WinWindOy合資，于2005年3月成立，生產(chǎn)基于MULTIBRID技術(shù)的1兆瓦和3兆瓦變槳變速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。其中,1MW機(jī)組已投入試運(yùn)行。艾萬(wàn)迪斯銀河風(fēng)力有限公司06年10月簽協(xié)議，注冊(cè)資本1億元。長(zhǎng)征電器持有合資公司15％股權(quán)，銀河集團(tuán)持60％股份，艾萬(wàn)迪斯公司持25％股份。07年完成樣機(jī)，北海年產(chǎn)能為2.5兆瓦風(fēng)電機(jī)組100臺(tái)天威保變06年定向增發(fā)募集資金中將有2.5億元投資風(fēng)電整機(jī)項(xiàng)目，06年3月組建了天威風(fēng)電，將從英國(guó)GH公司引進(jìn)1.5MW風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)

國(guó)內(nèi)風(fēng)電整機(jī)主要廠商情況華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第一章：風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)

國(guó)內(nèi)風(fēng)電零部件主要廠商情況華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第一章：風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)四.風(fēng)電場(chǎng)的成本與運(yùn)營(yíng)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第一章：風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)影響風(fēng)力發(fā)電成本的主要因素包括：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成本、基礎(chǔ)及配套設(shè)施、使用壽命、風(fēng)力資源、運(yùn)行可靠性、電網(wǎng)吸納性、年維修/管理費(fèi)、稅金等風(fēng)力發(fā)電成本的一般占比示意圖風(fēng)力發(fā)電的成本構(gòu)成資料來(lái)源：中國(guó)風(fēng)能協(xié)會(huì)，海通證券研究所華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第一章：風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組零部件所占成本比例資料來(lái)源：中國(guó)風(fēng)能協(xié)會(huì)，海通證券研究所整理華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第一章：風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)技術(shù)進(jìn)步和風(fēng)電場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大使風(fēng)力發(fā)電成本迅速下降從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，風(fēng)力發(fā)電成本從平均20美分/度下降到目前的4.5美分/度，過(guò)去5年平均以每年4%左右的速率下降華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第一章：風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)序號(hào)風(fēng)電場(chǎng)名稱最高電價(jià)1內(nèi)蒙古朱日和風(fēng)電場(chǎng)0.60942內(nèi)蒙古輝騰錫勒風(fēng)電場(chǎng)0.60903內(nèi)蒙古商都風(fēng)電場(chǎng)0.60904內(nèi)蒙古錫林浩特風(fēng)電場(chǎng)0.647865河北張北風(fēng)電場(chǎng)0.98406新疆達(dá)坂城風(fēng)電場(chǎng)一廠0.53307新疆達(dá)坂城風(fēng)電場(chǎng)二廠0.53308遼寧東崗風(fēng)電場(chǎng)0.91549遼寧大連橫山風(fēng)電場(chǎng)0.900010浙江蒼南風(fēng)電場(chǎng)1.200011海南東方風(fēng)電場(chǎng)0.560012廣東南澳風(fēng)電場(chǎng)0.740013廣東南澳振能風(fēng)電場(chǎng)0.620014福建東山澳仔山風(fēng)電場(chǎng)0.460015甘肅玉門風(fēng)電場(chǎng)0.730016吉林通榆風(fēng)電場(chǎng)0.900017上海崇明南匯風(fēng)電場(chǎng)0.7730

平均電價(jià)0.7246國(guó)內(nèi)部分風(fēng)電場(chǎng)上網(wǎng)電價(jià)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第一章：風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)五.我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)政策《可再生能源法》

2006的《可再生能源法》允許多種投資主體進(jìn)入可再生能源領(lǐng)域，并且要求電網(wǎng)公司全額收購(gòu)新能源發(fā)電量，從法律上為以風(fēng)電為代表的新能源快速發(fā)展提供了法律和政策保障。國(guó)產(chǎn)化率指標(biāo)

國(guó)家發(fā)改委公布的《關(guān)于風(fēng)電建設(shè)管理有關(guān)要求的通知》強(qiáng)調(diào)風(fēng)電設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率要達(dá)到70%以上特許權(quán)招標(biāo)制度

該方式不但規(guī)定由風(fēng)電上網(wǎng)電價(jià)最低的投標(biāo)商中標(biāo)，而且要求投標(biāo)商綁定設(shè)備制造商進(jìn)行投標(biāo)，為設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率提供了實(shí)施性保障華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第一章：風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)電價(jià)分?jǐn)偂犊稍偕茉窗l(fā)電價(jià)格與費(fèi)用分?jǐn)偣芾碓囆修k法》規(guī)定了可再生能源電價(jià)分?jǐn)偟膶?shí)行辦法5.《國(guó)務(wù)院關(guān)于加快振興裝備業(yè)的若干意見(jiàn)》提出大力發(fā)展大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)等新能源裝備，將大型清潔高效發(fā)電裝備列為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的16個(gè)重大技術(shù)專項(xiàng)之一華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第一章：風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀與趨勢(shì)輝騰錫勒風(fēng)電場(chǎng)圖南澳風(fēng)電場(chǎng)圖華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝縱覽風(fēng)能與風(fēng)力資源風(fēng)力機(jī)種類與原理風(fēng)力發(fā)電機(jī)的類型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)風(fēng)電場(chǎng)第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)“風(fēng)能－機(jī)械能－電能”轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)，稱為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，是一個(gè)非常復(fù)雜的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括學(xué)科知識(shí)：空氣動(dòng)力學(xué)、機(jī)械學(xué)、流體力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、電氣電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、電機(jī)技術(shù)、電網(wǎng)技術(shù)………華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝風(fēng)能與風(fēng)力資源（一）風(fēng)能基本知識(shí)1.風(fēng)的能量風(fēng)能：空氣運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能稱為“風(fēng)能”,風(fēng)能的計(jì)算公式為：

E＝1/2ρsv3式中:E－風(fēng)能（W）ρ－空氣密度（kg/m3）S－氣流截面積（m2)v－風(fēng)速（m/s)風(fēng)能密度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的風(fēng)能

W＝1/2ρv3有效風(fēng)能密度：指風(fēng)機(jī)可利用的風(fēng)速范圍內(nèi)的風(fēng)能密度（對(duì)應(yīng)的風(fēng)速范圍大約是3～25m/s)。第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)2.風(fēng)的利用華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)（二）風(fēng)力資源

太陽(yáng)輻射到地球的熱能中有約2％被轉(zhuǎn)變成風(fēng)能，全球大氣中總的風(fēng)能量約為1014MW。其中可被開(kāi)發(fā)利用的風(fēng)能理論值約有3.5×109MW，比世界上可利用的水能大10倍，相當(dāng)于1000－10000座100萬(wàn)瓦量級(jí)的原子能發(fā)電站。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)·陸上約有2.53億千瓦(年電量5000億千瓦時(shí))·海上約有7.5億千瓦·合計(jì)約10億千瓦

據(jù)中國(guó)氣象科學(xué)院預(yù)測(cè)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)可開(kāi)發(fā)風(fēng)能資源為：華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)我國(guó)風(fēng)能資源可分為四大區(qū)域：東部沿海及島嶼地區(qū)、三北（東北、華北、西北）地區(qū)、內(nèi)陸局部地區(qū)和海上風(fēng)能區(qū)。我國(guó)的風(fēng)能資源分布

華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)省區(qū)風(fēng)能儲(chǔ)量省區(qū)風(fēng)能儲(chǔ)量省區(qū)風(fēng)能儲(chǔ)量?jī)?nèi)蒙6,177.5山東393.6湖北192.7西藏3,993.0山西387.1廣西168.1新疆3,433.0河南367.5浙江163.5青海2,421.4云南366.6寧夏148.4黑龍江1,722.8江西292.9福建137.2甘肅1,143.0安徽250.5貴州100.6吉林637.5湖南246.5臺(tái)灣104.8河北611.9江蘇237.6海南64.0遼寧605.8陜西234.2四川435.8廣東195.0全國(guó)合計(jì)25,300.0華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)二.風(fēng)力機(jī)的類型與原理（一）風(fēng)力機(jī)的類型1、分類方法：

?按風(fēng)輪軸線的方向可分為水平軸式和垂直軸式

?按風(fēng)輪的位置可分為上風(fēng)式和下風(fēng)式

?按葉片的數(shù)目可分為單片式、雙片式、三片式、四片式和多片式

?按葉片的型式分為螺旋槳型、H型和S型等

?按風(fēng)能轉(zhuǎn)換的原理可分為升力型和阻力型。按葉片與輪轂的連接分為定槳型和變槳型。風(fēng)力發(fā)電所采用的風(fēng)力機(jī)，水平軸式的占絕大多數(shù)，達(dá)98％以上。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)2、水平軸風(fēng)力機(jī)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)3、垂直軸風(fēng)力機(jī)

風(fēng)輪軸垂直的風(fēng)力機(jī)稱為垂直軸風(fēng)機(jī)。這類風(fēng)力透平的形式也很多，如S型、H型、Ф型等。雖然目前還沒(méi)有大量商品化，但它有許多特點(diǎn)，如不需要塔架、發(fā)電機(jī)可安裝在地面上、維修方便及葉片制造方便等。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)（二）風(fēng)力機(jī)的基本原理

自然界中的風(fēng)能不便于利用。為了把風(fēng)能轉(zhuǎn)變成所需要的機(jī)械能、電能、熱能等其他形式的能量，人們發(fā)明了多種形式的風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置，這就是風(fēng)力機(jī)。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)風(fēng)力機(jī)輸入風(fēng)能，輸出機(jī)械能。其輸出功率為：其中Cp為風(fēng)能轉(zhuǎn)換系數(shù)，與葉尖速比λ、漿葉節(jié)距角β有關(guān)。λ＝ωwRw/v。風(fēng)力機(jī)最佳功率為：（二）風(fēng)力機(jī)的輸出特性華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)（四）主要技術(shù)參數(shù)指標(biāo)風(fēng)輪直徑，通常風(fēng)力機(jī)的功率越大，直徑越大；葉片數(shù)目，高速發(fā)電用風(fēng)力機(jī)為2～4片，低速風(fēng)力機(jī)大干4片；葉片材料，現(xiàn)代常采用高強(qiáng)度低密度的復(fù)合材料；風(fēng)能利用系數(shù)Cp

，一般為0.15—0.5之間；啟動(dòng)風(fēng)速，一般為3—5m/s;額定風(fēng)速，一般為8—20m/s；停機(jī)風(fēng)速，通常為15—35m／s;輸出功率，現(xiàn)代風(fēng)力機(jī)一般為幾百干瓦—幾兆瓦；另外還有塔架高度等等。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)獨(dú)立運(yùn)行發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)永磁式直流發(fā)電機(jī)(微、小型風(fēng)機(jī))，電磁式直流發(fā)電機(jī)(大、中型風(fēng)機(jī))永磁式交流同步發(fā)電機(jī)(微、小型風(fēng)機(jī))轉(zhuǎn)子采用永磁材料(鐵氧體，汝鐵硼等):凸極式，爪極式硅整流自勵(lì)式交流同步發(fā)電機(jī)蓄電池，整流器電容自勵(lì)式異步發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)需有剩磁或具有蓄電池，足夠的電容三.風(fēng)力發(fā)電機(jī)類型華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)并網(wǎng)運(yùn)行發(fā)電機(jī)感應(yīng)異步發(fā)電機(jī)籠型、繞線型，定子并聯(lián)電容提供勵(lì)磁功率轉(zhuǎn)差率S大于0:電動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)差率S小于0:發(fā)電狀態(tài)4極或6極，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速高于1500r/min或1500r/min才能運(yùn)行與發(fā)電狀態(tài),S=－2％－－5％并網(wǎng)方式：直接并網(wǎng)、降壓并網(wǎng)、晶閘管軟并網(wǎng)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)同步發(fā)電機(jī)普通同步發(fā)電機(jī)凸極式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，低速發(fā)電隱極式機(jī)械強(qiáng)度高，高速發(fā)電

華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)新型同步發(fā)電機(jī)

多極永磁低速同步發(fā)電機(jī)

免除齒輪箱，構(gòu)成直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)永磁高壓同步發(fā)電機(jī)

定子：高壓圓形電纜，高壓至10－20KV，甚至40KV。轉(zhuǎn)子：多極永磁，免除齒輪箱

華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)雙饋異步發(fā)電機(jī)(DFIG)

評(píng)價(jià)：當(dāng)今使用最廣泛的一種主流風(fēng)力發(fā)電機(jī)

華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)DFIG的優(yōu)勢(shì)

轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流幅值、相位、頻率均可調(diào)有功功率、無(wú)功功率均可調(diào)可實(shí)現(xiàn)變速恒頻運(yùn)行，適用于風(fēng)力、潮汐等綠色發(fā)電領(lǐng)域可實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)的柔性并網(wǎng)，并網(wǎng)特性優(yōu)良華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)DFIG的3種運(yùn)行狀態(tài)亞同步同步速超同步

亞同步運(yùn)行功率潮流超同步運(yùn)行功率潮流華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)無(wú)刷雙饋異步發(fā)電機(jī)取消電刷和集電環(huán)，可靠性好體積較大分為級(jí)聯(lián)式和磁場(chǎng)調(diào)制型(圖)兩種

華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)開(kāi)關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)(SRG)又稱雙凸極式發(fā)電機(jī),定子轉(zhuǎn)子雙凸極定子極數(shù)比轉(zhuǎn)子多轉(zhuǎn)子無(wú)繞組

華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)結(jié)構(gòu)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能的機(jī)械、電氣及共控制設(shè)備的組合。典型的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)通常主要由葉輪、傳動(dòng)系統(tǒng)、變速器(小、微容量及特殊類型的也有不包括變速器)、發(fā)電機(jī)、調(diào)向機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)和儲(chǔ)能裝置等幾大部分組成。四.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)四.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)組成機(jī)構(gòu)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)調(diào)向機(jī)構(gòu)作用：用來(lái)調(diào)整風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪葉片旋轉(zhuǎn)平而與空氣流動(dòng)方向相對(duì)位置的機(jī)構(gòu)。因?yàn)楫?dāng)風(fēng)輪葉片旋轉(zhuǎn)平面與氣流方向垂直時(shí)，也即是迎著風(fēng)向時(shí)，風(fēng)力機(jī)從流動(dòng)的空氣中獲取的能量最大，因而風(fēng)力機(jī)的輸出功率最大，所以調(diào)向機(jī)構(gòu)又稱為迎風(fēng)機(jī)構(gòu)(國(guó)外通稱偏航系統(tǒng))。類型：

小型水平軸風(fēng)力機(jī)常用的調(diào)向機(jī)構(gòu)有尾舵和尾車；風(fēng)電場(chǎng)中并網(wǎng)運(yùn)行的中大型風(fēng)力機(jī)則采用由伺服電動(dòng)機(jī)。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)發(fā)電機(jī)微型及容量在10kW以下的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，采用永磁式或自勵(lì)式交流發(fā)電機(jī)，經(jīng)整流后向負(fù)載供電及向蓄電池充電；容量在l00kW以上的并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，則應(yīng)用同步發(fā)電機(jī)或異步發(fā)電機(jī)。齒輪箱

作用：是將風(fēng)力機(jī)軸上的低速旋轉(zhuǎn)輸入轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚傩D(zhuǎn)輸出，以便與發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的轉(zhuǎn)速相匹配。類型：1級(jí)行星齒輪和兩級(jí)斜齒輪，1級(jí)行星齒輪和兩級(jí)直齒輪華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)塔架水平抽風(fēng)力發(fā)電機(jī)組需要通過(guò)塔架將其置于空中，以捕捉更多的風(fēng)能。類型：即由鋼板制成的錐形筒狀塔架和由角鋼制成的桁架式塔架?？刂葡到y(tǒng)組成：100kW以上的中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及1MW以上的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組皆配有由微機(jī)或可編程控制器(PLC)組成的控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制、自檢和顯示功能。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)控制系統(tǒng)主要功能①按預(yù)先設(shè)定的風(fēng)速值(一般為3～4m／s)自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，并通過(guò)控制實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。②借助各種傳感器自動(dòng)檢測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)及狀態(tài)，包括風(fēng)速、風(fēng)向、風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)溫升、發(fā)電機(jī)輸出功率、功率因數(shù)、電壓、電流等以從齒輪箱軸承的油溫、液壓系統(tǒng)的油壓等。③各運(yùn)行工況內(nèi)的自動(dòng)發(fā)電控制④當(dāng)風(fēng)速大干最大運(yùn)行速度(一般設(shè)定為25m／s)時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停機(jī)。

故障保護(hù)。⑤與主控中心通信：如通過(guò)調(diào)制解調(diào)器與電話線連接。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)類型獨(dú)立運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，又稱離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，是把風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出的電能經(jīng)蓄電池蓄能，再供應(yīng)用戶使用，如需要交流電，則要加逆變器。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)獨(dú)立運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)并網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)概述作用：采用風(fēng)力發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)連接，由電網(wǎng)輸送電能的方式，是克服風(fēng)的隨機(jī)性而帶來(lái)的蓄能問(wèn)題的最穩(wěn)妥易行的運(yùn)行方式，同時(shí)可達(dá)到節(jié)約礦物燃料的目的。應(yīng)用：10kW以上直至MW級(jí)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組皆可采用這種方式。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)類型按風(fēng)力機(jī)功率調(diào)節(jié)方式定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片槳角固定的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組稱為定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容量從數(shù)十千瓦到兆瓦級(jí)、性能可靠,但效率較低。變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片槳角在一定范圍（一般0o～90o)內(nèi)變化的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組稱為變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。效率較高。兆瓦級(jí)及以上機(jī)組多采用此類機(jī)組。按發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速：恒速桓頻方式即風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速不隨風(fēng)速的波動(dòng)而變化，始終維持恒轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，從而輸出恒定額定頻率的交流電。這種方式目前已普遍采用，具有簡(jiǎn)單可靠的優(yōu)點(diǎn)，但是對(duì)風(fēng)能的利用不充分。變速恒頻方式即風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速的波動(dòng)作變速運(yùn)行，但仍輸出恒定頻率的交流電。這種方式可提高風(fēng)能的利用率，但將導(dǎo)致必須增加實(shí)現(xiàn)恒頻輸出的電力電子設(shè)備。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)按驅(qū)動(dòng)鏈形式方式有齒輪箱傳動(dòng)方式（一般有多級(jí)齒輪箱)需要高速電機(jī)，如IG,DFIG，SG半直驅(qū)方式（一般有一級(jí)齒輪箱)需要中速發(fā)電機(jī)直驅(qū)方式（無(wú)齒輪箱)

需要低速發(fā)電機(jī)，如多極PMSG華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)恒速與變速運(yùn)行方式變速運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)1.系統(tǒng)效率高變轉(zhuǎn)速運(yùn)行可以最佳葉尖速比運(yùn)行,提高了風(fēng)力機(jī)的運(yùn)行效率,與變槳恒速運(yùn)行機(jī)組相比,年發(fā)電量可提高10%以上。2.能提高供電品質(zhì)陣風(fēng)時(shí)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速增加，把風(fēng)能余量存儲(chǔ)在風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量中,風(fēng)速下降時(shí),再將風(fēng)輪動(dòng)能緩慢釋放出來(lái)變?yōu)殡娔芩徒o電網(wǎng)?？蓽p少對(duì)電網(wǎng)的沖擊。3.使槳角調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單化。低于額定風(fēng)速時(shí),槳角固定；高風(fēng)速時(shí),調(diào)節(jié)槳角限制輸出功率。4.環(huán)保效果好低風(fēng)速時(shí),風(fēng)輪處于低轉(zhuǎn)速運(yùn)行狀態(tài),使噪聲降低。也不易引起視覺(jué)疲勞。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)變速恒頻運(yùn)行的實(shí)現(xiàn)方案雙饋異步發(fā)電機(jī)＋部分功率變頻器。永磁同步發(fā)電機(jī)（直驅(qū)式）＋全功率變頻器。其他類型，如開(kāi)關(guān)磁阻發(fā)電機(jī)、磁場(chǎng)調(diào)制型。

華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第二章：風(fēng)力發(fā)電基本知識(shí)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章雙饋型變速變槳風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行控制華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝縱覽機(jī)組主結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)勵(lì)磁變換器結(jié)構(gòu)及原理DFIG控制（機(jī)側(cè)變換器控制）網(wǎng)側(cè)變換器控制變槳機(jī)構(gòu)及其控制偏航機(jī)構(gòu)及其控制其他機(jī)構(gòu)及控制、保護(hù)第三章：雙饋型變速變槳風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行控制華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝機(jī)組主結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)機(jī)組主結(jié)構(gòu)：主要的機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)：微機(jī)控制軟、硬件第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制（一）機(jī)組主結(jié)構(gòu)風(fēng)輪系統(tǒng)傳動(dòng)鏈系統(tǒng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)偏航/解纜系統(tǒng)剎車系統(tǒng)輔助系統(tǒng)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制機(jī)組主結(jié)構(gòu)示意圖華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制1.風(fēng)輪系統(tǒng)槳葉輪轂變距（槳矩）機(jī)構(gòu)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制2.傳動(dòng)鏈系統(tǒng)低速軸齒輪箱多級(jí)變速，變比較大（接近100）采用行星齒輪和正（斜）齒輪實(shí)現(xiàn)多級(jí)變速

潤(rùn)滑油冷卻或加溫機(jī)構(gòu)高速軸聯(lián)軸器華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制通用標(biāo)準(zhǔn)型膜片聯(lián)軸器連接齒輪箱和發(fā)電機(jī)補(bǔ)償軸向、徑向和角度偏差易于裝拆維護(hù)實(shí)現(xiàn)電絕緣力矩限定華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制傳動(dòng)鏈系統(tǒng)布局華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制3.發(fā)電機(jī)系統(tǒng)DFIG發(fā)電機(jī)本體冷卻系統(tǒng)保護(hù)系統(tǒng)勵(lì)磁變流器四象限運(yùn)行能力、輸入、輸出特性優(yōu)良設(shè)計(jì)容量為機(jī)組容量30％IGBT器件，PWM調(diào)制技術(shù)并網(wǎng)機(jī)構(gòu)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制4.偏航/解纜系統(tǒng)偏航機(jī)構(gòu)風(fēng)向標(biāo)偏航飼服電機(jī)（或液壓馬達(dá)）減速裝置偏航液壓制動(dòng)器偏航行星齒輪對(duì)風(fēng)/解纜操作根據(jù)風(fēng)向標(biāo)控制對(duì)風(fēng)計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)解纜紐纜開(kāi)關(guān)控制的安全鏈動(dòng)作報(bào)警及人工解纜華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制偏航的作用對(duì)風(fēng)，獲取最大發(fā)電量減少斜風(fēng)給機(jī)組帶來(lái)的不平衡載荷華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制5.剎車系統(tǒng)機(jī)械抱閘剎車*液壓驅(qū)動(dòng)和電氣驅(qū)動(dòng)通過(guò)制定卡鉗和連軸器上制動(dòng)盤(pán)配對(duì)實(shí)現(xiàn)，一般在氣動(dòng)剎車后轉(zhuǎn)速降低后采用安裝位置：高速軸，低速軸氣動(dòng)剎車變槳控制變槳控制系統(tǒng)控制槳距角為90度偏航控制電磁剎車

通過(guò)控制發(fā)電機(jī)電磁阻轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制6.輔助系統(tǒng)塔架機(jī)艙罩機(jī)艙底盤(pán)變壓器防雷系統(tǒng)及電氣保護(hù)裝置華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制冷卻系統(tǒng)發(fā)熱部件液壓系統(tǒng)齒輪箱發(fā)電機(jī)變頻器冷卻方式：空氣冷卻，液體冷卻，混合冷卻其他部分華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制（二）控制系統(tǒng)1.概述與一般工業(yè)控制過(guò)程不同，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)組運(yùn)行參數(shù)，而且還要根據(jù)風(fēng)速與風(fēng)向的變化，對(duì)機(jī)組進(jìn)行全自動(dòng)優(yōu)化控制，以提高機(jī)組的運(yùn)行效率和發(fā)電量。比較普遍采用的是主從兩級(jí)分布式控制結(jié)構(gòu)。信號(hào)處理通常有兩個(gè)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)或高速數(shù)字信號(hào)處理芯片。主控制器在地面控制室的開(kāi)關(guān)柜內(nèi),從控制器分布在機(jī)組各個(gè)部位。主控制器監(jiān)控風(fēng)輪所有的運(yùn)行狀態(tài)。主控制器和從控制器間通過(guò)光纖達(dá)到可靠快速地交換信息。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制2.結(jié)構(gòu)與功能結(jié)構(gòu)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)主控制器和從控制器功能運(yùn)行控制變槳距控制、偏航控制、剎車控制、變流器（發(fā)電機(jī)）控制本地控制與遠(yuǎn)程控制信號(hào)采集與監(jiān)視采集量：電壓、電流、頻率、功率、轉(zhuǎn)速、油溫、壓力本地監(jiān)視與遠(yuǎn)程監(jiān)視華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制3.主從分布式控制系統(tǒng)主控制器參數(shù)監(jiān)視與遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)級(jí)控制協(xié)調(diào)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制主控制器實(shí)現(xiàn)案例(傳統(tǒng)恒速機(jī)組)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制從控制器變流器控制變槳控制偏航控制制動(dòng)控制華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝英國(guó)EU-ENERGYWIND公司SEG1250型風(fēng)機(jī)變頻器控制系統(tǒng)第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝二.勵(lì)磁變換器結(jié)構(gòu)及原理DFIG轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電源的要求雙PWM變流器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制DFIG轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電源的要求工作狀態(tài)可逆，能量可以雙向流動(dòng)輸入、輸出特性優(yōu)良，對(duì)電網(wǎng)的造成的諧波污染小在不降低電網(wǎng)功率因數(shù)條件下，具備一定的產(chǎn)生無(wú)功功率的能力（一）DFIG轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電源的要求華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制（二）雙PWM變流器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)采用高頻全控器件IGBT、SVPWM調(diào)制方式，消除了低次諧波直流環(huán)節(jié)具有電容，具備產(chǎn)生一定無(wú)功功率的能力華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制由兩個(gè)結(jié)構(gòu)和功能相對(duì)獨(dú)立的PWM變換器組成華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制全控器件變換器拓?fù)浼罢{(diào)制波形（三）雙PWM變流器的原理華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制基本調(diào)制技術(shù)SPWM（正弦PWM）技術(shù)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝三.DFIG控制（機(jī)側(cè)變換器控制）DFIG的特性及數(shù)學(xué)模型DFIG功率解耦控制策略第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝(一).DFIG的特性及數(shù)學(xué)模型第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制DFIG優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流幅值、相位、頻率均可調(diào)有功功率、無(wú)功功率均可調(diào)可實(shí)現(xiàn)變速恒頻運(yùn)行，適用于風(fēng)力、潮汐等綠色發(fā)電領(lǐng)域可實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)的柔性并網(wǎng)，并網(wǎng)特性優(yōu)良華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制VSCF實(shí)現(xiàn)原理華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制DFIG數(shù)學(xué)模型坐標(biāo)關(guān)系及變換3S/2S或2S/3S2S/2R或2R/2S3S/2R或2R/3S華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制定子電壓方程:

轉(zhuǎn)子電壓方程:

定子磁鏈方程:

轉(zhuǎn)子磁鏈方程:

轉(zhuǎn)矩方程:

運(yùn)動(dòng)方程:

同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中DFIG數(shù)學(xué)模型坐標(biāo)變換華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制（二）.DFIG功率解耦控制策略基于DFIG功率控制的MPPT基于定子磁鏈定向矢量控制的功率解耦華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制基于DFIG功率控制的MPPTMPPT控制的機(jī)理由風(fēng)力機(jī)特點(diǎn)知道，其風(fēng)能轉(zhuǎn)換系數(shù)Cp與葉尖速比λ和槳距角β有關(guān)，為后兩者非線性函數(shù)。改變?chǔ)撕挺戮苷{(diào)節(jié)Cp，控制吸收風(fēng)能的多少。單獨(dú)調(diào)節(jié)λ或單獨(dú)調(diào)節(jié)β雖然均會(huì)使Cp提高，但是只有兩者共同參與調(diào)節(jié)才使可能Cp最大，實(shí)現(xiàn)真正意義上的MPPT。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制MPPT控制的策略由變槳控制槳距角β實(shí)現(xiàn)，常用于恒速機(jī)組，變槳變速機(jī)組較少采用。非真正意義MPPT。恒速機(jī)組轉(zhuǎn)速不能改變，因此風(fēng)速變化時(shí)葉尖速比λ不受控，很難調(diào)整到最佳葉尖速比。風(fēng)速變化時(shí)通過(guò)槳距角β調(diào)整風(fēng)能轉(zhuǎn)換系數(shù)Cp，可使Cp得到一定程度的提高，但很難提高到最佳狀態(tài)。

華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制3.基于定子磁鏈定向矢量控制的功率解耦DFIG功率控制的結(jié)構(gòu)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝四.網(wǎng)側(cè)變換器控制網(wǎng)側(cè)變換器數(shù)學(xué)模型電網(wǎng)電壓定向矢量控制策略第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝（一）.網(wǎng)側(cè)變換器數(shù)學(xué)模型第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制3S/3R變換華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制2S/2R變換考率到為網(wǎng)側(cè)變換器交流側(cè)電壓，上式變換為上式可改寫(xiě)為其中華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制為簡(jiǎn)化控制算法，可采用電網(wǎng)電壓定向矢量控制，將同步速旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系的d軸定向于電網(wǎng)電壓矢量方向上。此時(shí)網(wǎng)側(cè)變換器的數(shù)學(xué)模型變?yōu)榫W(wǎng)側(cè)變換器的從電網(wǎng)吸收的有功功率和無(wú)功功率為因此，控制id與iq可分別控制有功和無(wú)功功率，從而控制直流環(huán)節(jié)電壓和交流側(cè)功率因數(shù)。（二）.電網(wǎng)電壓定向矢量控制策略華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝五.變槳機(jī)構(gòu)及其控制變槳風(fēng)力機(jī)的特性變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)變槳控制策略變槳控制器實(shí)現(xiàn)案例第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝（一）變槳風(fēng)力機(jī)的特性1.風(fēng)力機(jī)葉片空氣動(dòng)力學(xué)分析風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪由輪轂及均勻分布安裝在輪轂上的若干槳葉組成。在安裝這些槳葉時(shí)，必須對(duì)每支槳葉的翼片按同一旋轉(zhuǎn)方向，槳葉圍繞自身軸心線轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)給定的角度，即使每個(gè)葉片的翼弦與風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)平面形成一個(gè)角度，稱為安裝角也就是槳葉節(jié)距角。下圖是風(fēng)力機(jī)起動(dòng)時(shí)受力分析。第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制2.風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能轉(zhuǎn)換系數(shù)風(fēng)能利用系數(shù)Cp定義：表示風(fēng)力機(jī)從自然風(fēng)能中吸收能量的大小程度P——風(fēng)力機(jī)實(shí)際獲取的軸功率S——風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)面的面積p——空氣密度V——風(fēng)速華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制對(duì)于變槳距風(fēng)力機(jī)，風(fēng)能利用系數(shù)Cp與葉尖速比λ和槳葉的節(jié)距角β成非線關(guān)系。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制對(duì)于某一固定槳葉節(jié)距角β下，存在唯一的風(fēng)能利用系數(shù)最大值Cpmax對(duì)于任意的葉尖速比λ，槳葉節(jié)距角β=0°下的風(fēng)能利用系數(shù)Cp相對(duì)最大。隨著槳葉節(jié)距角β增大，風(fēng)能利用系數(shù)Cp明顯減小。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制以上分析為變速變槳距控制提供了理論基礎(chǔ)：在低于額定風(fēng)速時(shí)，槳葉節(jié)距角固定為β=0°，通過(guò)發(fā)電機(jī)控制（直接轉(zhuǎn)速控制、間接轉(zhuǎn)速控制）使風(fēng)能利用系數(shù)恒定在Cpmax，捕獲最大風(fēng)能；在高于額定風(fēng)速時(shí)，變槳控制和發(fā)電機(jī)控制進(jìn)行協(xié)調(diào)控制保持機(jī)組輸出額定功率不變。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝3.變槳變速機(jī)組的功率特性第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制（二）變槳執(zhí)行機(jī)構(gòu)變槳機(jī)構(gòu)的作用風(fēng)機(jī)切入、切出減少?zèng)_擊超過(guò)額定風(fēng)速時(shí)限制功率氣動(dòng)剎車華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制變槳機(jī)構(gòu)的類型飼服電機(jī)齒輪傳動(dòng)變槳

每一槳葉都具有飼服電機(jī)（PMSM），減速器和齒輪副控制復(fù)雜，機(jī)構(gòu)位于輪轂內(nèi)使其重量增加液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)變槳獨(dú)立變槳三個(gè)液壓缸，三套曲柄滑塊機(jī)構(gòu)位于輪轂內(nèi)，分別驅(qū)動(dòng)三槳葉同步變槳一個(gè)液壓缸（位于機(jī)艙），一套曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，同步驅(qū)動(dòng)葉片華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制典型電動(dòng)型槳距調(diào)整機(jī)構(gòu)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制液壓型槳距調(diào)整機(jī)構(gòu)（英國(guó)EU-ENERGYWIND公司SEG1250型風(fēng)機(jī)）華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制（三）變槳控制策略變槳控制的區(qū)域及模式各區(qū)域內(nèi)的變槳控制轉(zhuǎn)速控制策略華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制變槳控制的區(qū)域及模式根據(jù)前述的總體控制方案知：并網(wǎng)區(qū)：轉(zhuǎn)速控制模式MPPT區(qū)：不控模式（槳距角固定為零）轉(zhuǎn)速限制區(qū)：轉(zhuǎn)速控制模式或不控模式功率限制區(qū)：轉(zhuǎn)速控制模式或功率控制模式切出停機(jī)區(qū)：剎車控制模式（順槳）華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制各區(qū)域內(nèi)的變槳控制各區(qū)域內(nèi)的槳距角控制規(guī)律華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制并網(wǎng)區(qū)變距風(fēng)輪的槳葉在靜止時(shí)，節(jié)距角為90°，這時(shí)氣流對(duì)槳葉不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，整個(gè)槳葉實(shí)際上是一塊阻尼板。當(dāng)風(fēng)速達(dá)到起動(dòng)風(fēng)速時(shí)，槳葉向0°方向轉(zhuǎn)動(dòng)，直到氣流對(duì)槳葉產(chǎn)生一定的攻角，風(fēng)輪開(kāi)始起動(dòng)。在發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)以前，變槳距系統(tǒng)的節(jié)距給定值由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)控制。轉(zhuǎn)速控制器按—定的速度上升斜率給出速度參考值，變槳距系統(tǒng)根據(jù)給定的速度參考值，調(diào)整節(jié)距角，進(jìn)行所謂的速度控制。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制為了使控制過(guò)程比較簡(jiǎn)單．變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在轉(zhuǎn)速達(dá)到發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速前對(duì)槳葉節(jié)距并不加以控制。在這種情況下，槳葉節(jié)距只是按所沒(méi)定的變距速度將節(jié)距角向0°方向打開(kāi)。直到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速上升到同步速附近，變槳距系統(tǒng)才開(kāi)始投入工作。轉(zhuǎn)速控制的給定值是恒定的。即同步轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)與給定值進(jìn)行比較．當(dāng)轉(zhuǎn)速超過(guò)向步轉(zhuǎn)速時(shí)，槳葉節(jié)距就向迎風(fēng)面積減小的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，反之則向迎風(fēng)面積增大的方問(wèn)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度。當(dāng)轉(zhuǎn)速在同步轉(zhuǎn)速附近保持—定時(shí)間后發(fā)電機(jī)即并入電網(wǎng)。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制MPPT區(qū)此時(shí)變距機(jī)構(gòu)只需將節(jié)距角β固定在0°即可，即使Cp=Cpmax,其余的由發(fā)電機(jī)控制。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制轉(zhuǎn)速限制區(qū)和功率限制區(qū)變槳控制采用功率控制模式或轉(zhuǎn)速控制模式。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制電動(dòng)調(diào)節(jié)器原理華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制（四）.變槳控制器實(shí)現(xiàn)案例一種電動(dòng)變槳控制器實(shí)現(xiàn)案例華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝六.偏航機(jī)構(gòu)及其控制偏航機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制（一）.偏航機(jī)構(gòu)偏航的作用對(duì)風(fēng)，獲取最大發(fā)電量減少斜風(fēng)給機(jī)組帶來(lái)的不平衡載荷華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制偏航機(jī)構(gòu)風(fēng)向標(biāo)偏航飼服電機(jī)（或液壓馬達(dá)）減速裝置偏航液壓制動(dòng)器偏航行星齒輪華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制偏航機(jī)構(gòu)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制偏航系統(tǒng)工作原理

偏航系統(tǒng)的一般工作原理是：風(fēng)向標(biāo)作為感應(yīng)元件將風(fēng)向的變化用電信號(hào)到偏航電機(jī)控制回路的處理器里，經(jīng)過(guò)比較后處理器給偏航電機(jī)發(fā)出順時(shí)逆時(shí)針的偏航命令，為了減少偏航時(shí)的陀螺力矩，電機(jī)轉(zhuǎn)速將通過(guò)同聯(lián)軸接的減速器減速后，將偏航力矩作用在回轉(zhuǎn)體大齒輪上，帶動(dòng)風(fēng)輪偏航對(duì)當(dāng)對(duì)風(fēng)結(jié)束后，風(fēng)向標(biāo)失去電信號(hào)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，偏航過(guò)程結(jié)束。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝第三章：雙饋式變槳變速風(fēng)電機(jī)組控制（二）.偏航控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)原理華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝主要內(nèi)容低電壓穿越（LVRT）的概念及必要性國(guó)內(nèi)外并網(wǎng)導(dǎo)則對(duì)低電壓穿越的要求變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓穿越實(shí)現(xiàn)方案第四章：風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越（LVRT）技術(shù)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝一.低電壓穿越（LVRT）的概念及其必要性低電壓穿越（LVRT）的概念

低電壓穿越LVRT(LowVoltageRideThrough)是指當(dāng)電網(wǎng)故障或擾動(dòng)引起的風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)的電壓跌落時(shí)，在一定電壓跌落范圍內(nèi)，風(fēng)電機(jī)組能夠不間斷并網(wǎng)運(yùn)行，甚至向電網(wǎng)提供一定的無(wú)功功率，支持電網(wǎng)恢復(fù)，直到電網(wǎng)恢復(fù)正常，從而“穿越”這個(gè)低電壓時(shí)間(區(qū)域)。第四章：風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越（LVRT）技術(shù)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝低電壓穿越的必要性電網(wǎng)發(fā)障出現(xiàn)電壓跌落時(shí)，一般采取切除風(fēng)電機(jī)組的方法來(lái)處理：風(fēng)電裝機(jī)比例較低時(shí)，允許風(fēng)電場(chǎng)在電網(wǎng)發(fā)生故障及擾動(dòng)時(shí)切除，不會(huì)引起嚴(yán)重后果。風(fēng)電裝機(jī)比例較高時(shí)，在高風(fēng)速期間，大量風(fēng)電切除會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)潮流的大幅變化，甚至可能引起大面積的停電，帶來(lái)頻率的穩(wěn)定問(wèn)題。風(fēng)機(jī)大面積切機(jī)不但會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重影響，還會(huì)對(duì)風(fēng)電機(jī)組本身造成很大危害。

LVRT必不可少第四章：風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越（LVRT）技術(shù)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝二.國(guó)內(nèi)外并網(wǎng)導(dǎo)則對(duì)低電壓穿越的要求

風(fēng)力發(fā)電在世界范圍內(nèi)得到了迅猛的發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的影響也越來(lái)越受到關(guān)注。目前，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)先的國(guó)家已相繼定量的給出了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越的要求。

丹麥低電壓穿越要求

德國(guó)低電壓穿越要求

中國(guó)低電壓穿越要求第四章：風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越（LVRT）技術(shù)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝丹麥低電壓穿越要求丹麥雙重電壓降落特性

雙重電壓降落特性是丹麥并網(wǎng)要求的一部分。要求：?jiǎn)蜗喽搪?00ms后間隔1s再發(fā)生一次新的100ms電壓降落時(shí)要求也不發(fā)生切機(jī)。兩相短路100ms后間隔300ms再發(fā)生一次新的100ms短路時(shí)不發(fā)生切機(jī)。

華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝丹麥LVRT能力規(guī)定故障穿越要求規(guī)定，如圖2所示。三相故障從標(biāo)稱電壓的20~75%開(kāi)始，持續(xù)10s。風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)在電壓重新到達(dá)0.9pu以上后，不遲于10s發(fā)出額定功率。電壓降落期間，并網(wǎng)點(diǎn)的有功功率應(yīng)滿足以下條件：在電壓恢復(fù)到0.9pu后，應(yīng)在不遲于10s內(nèi)滿足與電網(wǎng)的無(wú)功功率交換要求。電壓降落期間，風(fēng)電場(chǎng)必須盡量發(fā)到風(fēng)電場(chǎng)標(biāo)稱電流1.0倍的無(wú)功電流。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝德國(guó)低電壓穿越要求

在德國(guó)北部，風(fēng)機(jī)密度很高，電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)商E.ONNetz對(duì)風(fēng)電場(chǎng)/風(fēng)力機(jī)組的LVRT要求如下圖所示。

德國(guó)E.ONNetz公司的LVRT要求

華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝德國(guó)低電壓穿越要求要點(diǎn)：僅當(dāng)電網(wǎng)電壓在時(shí)間或數(shù)值上處于圖示曲線下方時(shí)，風(fēng)機(jī)才允許解列；在曲線以上區(qū)域，風(fēng)機(jī)應(yīng)保持并網(wǎng)，等待電網(wǎng)恢復(fù)。有功輸出在故障切除后立即恢復(fù)并且每秒鐘至少增加額定功率的20%。陰影區(qū)域中，有功功率每秒鐘可以增加額定功率的5%。當(dāng)電壓位于圖中陰影區(qū)域時(shí)，還要求風(fēng)機(jī)向電網(wǎng)提供無(wú)功功率支撐，幫助電網(wǎng)恢復(fù)。當(dāng)電壓跌落到15%～45%時(shí)，要求風(fēng)機(jī)一直提供無(wú)功支持，并應(yīng)能保持并網(wǎng)至少625ms，在電壓跌落到90%以上時(shí)風(fēng)機(jī)應(yīng)一直保持并網(wǎng)運(yùn)行。第四章：風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越（LVRT）技術(shù)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝中國(guó)低電壓穿越要求風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓在發(fā)生跌落后的3s內(nèi)能夠恢復(fù)到額定電壓的90%時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)電機(jī)組保持并網(wǎng)運(yùn)行。風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的風(fēng)電機(jī)組具有在并網(wǎng)點(diǎn)電壓至20%額定電壓時(shí)能夠保持并網(wǎng)運(yùn)行625ms的低電壓穿越能力。中國(guó)風(fēng)電場(chǎng)低電壓穿越要求的規(guī)定

華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝三.變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓穿越實(shí)現(xiàn)方案

電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生較大的影響，必須采取保護(hù)措施，否則可能會(huì)損壞電容和功率器件，甚至造成整個(gè)風(fēng)電系統(tǒng)的崩潰。針對(duì)常用的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組有：

雙饋式變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓穿越實(shí)現(xiàn)方案

直驅(qū)式變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓穿越實(shí)現(xiàn)方案第四章：風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越（LVRT）技術(shù)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝1.雙饋式變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓穿越

當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落時(shí)會(huì)導(dǎo)致：轉(zhuǎn)子側(cè)過(guò)電流，從而造成直流側(cè)電壓升高，以及發(fā)電機(jī)側(cè)有功、無(wú)功功率的振蕩；當(dāng)故障消除后，DFIG從電網(wǎng)吸收無(wú)功功率來(lái)恢復(fù)氣隙磁鏈，導(dǎo)致定子側(cè)注入較大的浪涌電流，造成發(fā)電機(jī)端電壓降低。

因此，為了保證電網(wǎng)故障時(shí)DFIG能安全不脫網(wǎng)運(yùn)行適應(yīng)LVRT標(biāo)準(zhǔn)，提出了針對(duì)DFIG低電壓穿越的實(shí)現(xiàn)方案：改進(jìn)控制算法實(shí)現(xiàn)低電壓穿越增加硬件電路實(shí)現(xiàn)低電壓穿越華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝改進(jìn)控制算法實(shí)現(xiàn)低電壓穿越

對(duì)DFIG最常用的控制策略是定子磁鏈定向的矢量控制方法。根據(jù)定子磁鏈定向的矢量控制，有：

在定子磁鏈定向情況下，有：傳統(tǒng)算法的缺點(diǎn)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝

這種控制策略實(shí)現(xiàn)了DFIG有功和無(wú)功功率的解耦控制，構(gòu)造簡(jiǎn)單，可獲得很好的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。但有不足之處：建立在3階降階模型基礎(chǔ)上，忽略了定子磁鏈的暫態(tài)過(guò)程，如果故障過(guò)程中不成立，轉(zhuǎn)子的解耦控制將無(wú)法實(shí)現(xiàn)；故障發(fā)生時(shí)，電機(jī)端電壓發(fā)生躍變，測(cè)量定子磁鏈用的積分器發(fā)生積分飽和，可能導(dǎo)致定子磁鏈定向不準(zhǔn)確，將會(huì)造成有功、無(wú)功控制不能解耦，整個(gè)控制系統(tǒng)在故障過(guò)程中無(wú)法實(shí)現(xiàn)預(yù)想的控制效果。

第四章：風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越（LVRT）技術(shù)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝

兩種改進(jìn)方法：改進(jìn)控制策略，考慮定子磁鏈暫態(tài)過(guò)程或三相不對(duì)稱特性對(duì)機(jī)組加以合理控制，以限制轉(zhuǎn)子過(guò)流或直流電壓過(guò)壓；在穩(wěn)態(tài)過(guò)程仍使用該控制策略，故障發(fā)生時(shí)配合增加硬件電路切換到相應(yīng)的故障控制策略。傳統(tǒng)算法的改進(jìn)第四章：風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越（LVRT）技術(shù)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝四種實(shí)現(xiàn)LVRT的硬件方案：轉(zhuǎn)子側(cè)保護(hù)電路

直流母線保護(hù)電路

定子側(cè)保護(hù)電路變槳距技術(shù)增加硬件電路實(shí)現(xiàn)低壓穿越第四章：風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越（LVRT）技術(shù)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝轉(zhuǎn)子側(cè)保護(hù)電路

最常見(jiàn)的為圖中二極管橋加可控器件結(jié)構(gòu)。

變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)示意圖基本原理：轉(zhuǎn)子側(cè)快速短接保護(hù)裝置（Crowbar）用來(lái)旁路轉(zhuǎn)子側(cè)變換器（RSC），為電網(wǎng)電壓故障引發(fā)的轉(zhuǎn)子過(guò)電流提供釋放通路。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝

兩種典型的Crowbar電路

還給出了兩種典型結(jié)構(gòu)。圖6（a）不對(duì)稱結(jié)構(gòu)易引起轉(zhuǎn)子電流中出現(xiàn)很大的直流分量，不實(shí)用。圖6（b）除電路對(duì)稱外，更可利用其電阻消耗轉(zhuǎn)子側(cè)多余的能量，加快定、轉(zhuǎn)子故障電流的衰減。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝直流母線保護(hù)電路

電網(wǎng)電壓驟降后，將導(dǎo)致：DFIG定、轉(zhuǎn)子繞組中感生很大的故障電流，引起直流母線電壓的波動(dòng)。GSC控制直流母線電壓的能力減弱，不能及時(shí)將轉(zhuǎn)子側(cè)過(guò)剩的能量傳遞到電網(wǎng)上，可能導(dǎo)致直流母線電壓快速泵升，危害直流母線電容安全。

為此使用直流Crowbar，利用電阻或儲(chǔ)能裝置吸收轉(zhuǎn)子側(cè)多余的能量，防止直流母線電壓過(guò)高。第四章：風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越（LVRT）技術(shù)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝

基于儲(chǔ)能直流Crowbar的低電壓穿越方案示意圖

基于輔助網(wǎng)側(cè)變流器的低電壓穿越示意圖

華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝定子側(cè)保護(hù)電路

基本思想：在電網(wǎng)電壓下降期間采用定子并網(wǎng)開(kāi)關(guān)將DFIG定子從電網(wǎng)中暫時(shí)切除，直到電網(wǎng)電壓恢復(fù)到一定程度時(shí)再重新并網(wǎng)。在定子切除期間，勵(lì)磁變頻器一直保持與電網(wǎng)連接，可利用GSC向電網(wǎng)提供無(wú)功。優(yōu)點(diǎn)：避免了電網(wǎng)電壓的升降對(duì)DFIG的沖擊。缺點(diǎn)：并非真正意義上的不脫網(wǎng)運(yùn)行，實(shí)際上由于GSC的容量較小，對(duì)電網(wǎng)恢復(fù)的作用非常有限。

第四章：風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越（LVRT）技術(shù)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝變槳距控制技術(shù)槳距角控制模型示意圖

基本原理：發(fā)生電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，引用緊急變槳控制，使風(fēng)力機(jī)的槳距角迅速增加，使風(fēng)力機(jī)所捕獲的機(jī)械轉(zhuǎn)矩迅速減小，減少風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)機(jī)側(cè)變流器的輸出功率，緩解直流側(cè)與電網(wǎng)側(cè)的功率不平衡。當(dāng)電壓恢復(fù)后，再調(diào)節(jié)槳距角，使其恢復(fù)原態(tài)。返回華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝

電網(wǎng)發(fā)生電壓跌落時(shí)，網(wǎng)側(cè)變流器出現(xiàn)過(guò)電流，對(duì)變流器采取限流措施后，由于功率不平衡，導(dǎo)致直流側(cè)母線電壓會(huì)出現(xiàn)過(guò)電壓。對(duì)此低電壓穿越技術(shù)的研究概括起來(lái)可以歸結(jié)為：改進(jìn)算法實(shí)現(xiàn)低電壓穿越增加硬件電路實(shí)現(xiàn)低電壓穿越

2.直驅(qū)式變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓穿越第四章：風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越（LVRT）技術(shù)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝

電壓跌落時(shí)，假定逆變器工作于單位功率因數(shù)且已達(dá)到額定電流，注入電網(wǎng)的有功功率下降，并且下降幅度與電壓跌落幅度一致，其表達(dá)式為

直流側(cè)，發(fā)電機(jī)輸出功率沒(méi)有減小，導(dǎo)致了功率不平衡，引起直流電壓的升高，危及變流器的安全。通過(guò)減少發(fā)電機(jī)輸出功率，保持直流側(cè)功率平衡，限制直流電壓升高，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電系統(tǒng)的低電壓穿越。同時(shí)，可輔以變槳距控制。改進(jìn)算法實(shí)現(xiàn)低壓穿越第四章：風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越（LVRT）技術(shù)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝

增加硬件電路實(shí)現(xiàn)低電壓穿越有以下四種：基于耗能直流Crowbar的低電壓穿越方案基于儲(chǔ)能直流Crowbar的低電壓穿越方案基于輔助網(wǎng)側(cè)變流器的低電壓穿越方案發(fā)電機(jī)定子側(cè)Crowbar保護(hù)方案增加硬件電路實(shí)現(xiàn)低壓穿越第四章：風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越（LVRT）技術(shù)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝基于耗能直流Crowbar的低電壓穿越方案

常選用下圖兩種方案，工作原理：系統(tǒng)正常工作時(shí)，保護(hù)電路不起作用；發(fā)生電壓跌落時(shí)，直流側(cè)輸入功率大于輸出功率，此時(shí)在直流側(cè)投入卸荷負(fù)載，消耗掉多余的能量，使風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)的運(yùn)行基本不受影響。a)卸荷電阻直接連接方案

b)采用Buck電路連接方案

基于耗能直流Crowbar的低電壓穿越方案華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝

采用電流可逆斬波電路把直流母線和儲(chǔ)能設(shè)備連接在一起。V1與VD2構(gòu)成降壓斬波電路，由直流母線向儲(chǔ)能設(shè)備供電，當(dāng)直流側(cè)電壓過(guò)高時(shí)，把多余的能量存儲(chǔ)在儲(chǔ)能設(shè)備中。V2與VD1構(gòu)成升壓斬波電路，將儲(chǔ)能設(shè)備中的能量反饋至直流母線，當(dāng)直流側(cè)電壓不足時(shí)，可把儲(chǔ)能設(shè)備存貯能量釋放出來(lái)，為母線電容充電，提高直流側(cè)電壓。該方案能量沒(méi)有浪費(fèi)，彌補(bǔ)了耗能Crowbar的缺點(diǎn)，但需要額外的儲(chǔ)能設(shè)備，增加了設(shè)備復(fù)雜性和成本。

基于儲(chǔ)能直流Crowbar的低電壓穿越方案第四章：風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越（LVRT）技術(shù)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝

網(wǎng)側(cè)變流器一般采用IGBT、IGCT，成本較高，電壓、電流的裕量不可能太大，所以選擇成本相對(duì)較低的器件如SCR、GTO等，構(gòu)成輔助變流器，與主變流器并聯(lián)，在電網(wǎng)故障時(shí)，使部分電流從輔助變流器流人電網(wǎng)，保持直流側(cè)的功率平衡。優(yōu)點(diǎn)：故障期間向電網(wǎng)輸送全部功率，能量沒(méi)有浪費(fèi)。缺點(diǎn)：成本相對(duì)較高，控制也比較復(fù)雜。

儲(chǔ)能直流Crowbar基于輔助網(wǎng)側(cè)變流器的低電壓穿越方案第四章：風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越（LVRT）技術(shù)華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝

如下圖，卸荷電阻接在發(fā)電機(jī)定子側(cè)，借鑒了雙饋式風(fēng)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)子側(cè)Crowbar電路的部分結(jié)構(gòu)，適用于變流器結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單的情況，既可作為風(fēng)速過(guò)大時(shí)發(fā)電機(jī)輸出功率的限制單元，也可作為提高故障穿越能力的Crowbar電路。

發(fā)電機(jī)定子側(cè)Crowbar保護(hù)方案示意圖

發(fā)電機(jī)定子側(cè)Crowbar保護(hù)方案華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院劉其輝MagneticResonanceImaging磁共振成像發(fā)生事件作者或公司磁共振發(fā)展史1946發(fā)現(xiàn)磁共振現(xiàn)象BlochPurcell1971發(fā)現(xiàn)腫瘤的T1、T2時(shí)間長(zhǎng)Damadian1973做出兩個(gè)充水試管MR圖像Lauterbur1974活鼠的MR圖像Lauterbur等1976人體胸部的MR圖像Damadian1977初期的全身MR圖像

Mallard1980磁共振裝置商品化1989

0.15T永磁商用磁共振設(shè)備中國(guó)安科

2003諾貝爾獎(jiǎng)金LauterburMansfierd時(shí)間MR成像基本原理實(shí)現(xiàn)人體磁共振成像的條件:人體內(nèi)氫原子核是人體內(nèi)最多的物質(zhì)。最易受外加磁場(chǎng)的影響而發(fā)生磁共振現(xiàn)象(沒(méi)有核輻射)有一個(gè)穩(wěn)定的靜磁場(chǎng)（磁體）梯度場(chǎng)和射頻場(chǎng)：前者用于空間編碼和選層，后者施加特定頻率的射頻脈沖，使之形成磁共振現(xiàn)象信號(hào)接收裝置：各種線圈計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：完成信號(hào)采集、傳輸、圖像重建、后處理等

人體內(nèi)的H核子可看作是自旋狀態(tài)下的小星球。自然狀態(tài)下，H核進(jìn)動(dòng)雜亂無(wú)章，磁性相互抵消zMyx進(jìn)入靜磁場(chǎng)后，H核磁矩發(fā)生規(guī)律性排列（正負(fù)方向），正負(fù)方向的磁矢量相互抵消后，少數(shù)正向排列（低能態(tài)）的H核合成總磁化矢量M，即為MR信號(hào)基礎(chǔ)ZZYYXB0XMZMXYA:施加90度RF脈沖前的磁化矢量MzB:施加90度RF脈沖后的磁化矢量Mxy.并以Larmor頻率橫向施進(jìn)C:90度脈沖對(duì)磁化矢量的作用。即M以螺旋運(yùn)動(dòng)的形式傾倒到橫向平面ABC在這一過(guò)程中，產(chǎn)生能量

三、弛豫（Relaxation）回復(fù)“自由”的過(guò)程

1.

縱向弛豫（T1弛豫）：

M0（MZ）的恢復(fù)，“量變”高能態(tài)1H→低能態(tài)1H自旋—晶格弛豫、熱弛豫

吸收RF光子能量（共振）低能態(tài)1H高能態(tài)1H

放出能量（光子，MRS）T1弛豫時(shí)間：

MZ恢復(fù)到M0的2/3所需的時(shí)間

T1愈小、M0恢復(fù)愈快T2弛豫時(shí)間：MXY喪失2/3所需的時(shí)間；T2愈大、同相位時(shí)間長(zhǎng)MXY持續(xù)時(shí)間愈長(zhǎng)MXY與ST1加權(quán)成像、T2