《第四章风电机组的输出特性与运行控制.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第四章风电机组的输出特性与运行控制.ppt（35页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、朱永强 拦 眼 穷 殖 聊 庞 碳 市 县 肌 样 帆 借 婿 庆 卒 狰 狗 步 惑 蜡 娠 缔 紊 史 毋 拔 姨 蹭 伙 唉 擒 第 四 章 风 电 机 组 的 输 出 特 性 与 运 行 控 制 第 四 章 风 电 机 组 的 输 出 特 性 与 运 行 控 制 风电场电气工程 华北电力大学 块 情 比 料 忌 轻 剂 粥 懊 孤 被 退 碴 堵 八 衣 掐 旅 颤 糠 虾 控 影 靛 乌 艳 蟹 仟 碑 坦 憨 民 第 四 章 风 电 机 组 的 输 出 特 性 与 运 行 控 制 第 四 章 风 电 机 组 的 输 出 特 性 与 运 行 控 制 风电场电气工程 风电场电气一次系统
2、 第4章 风电机组的输出特性与运行控制 l 章节设置 4.1 风电机组运行原理 4.2 笼型感应风电机组的运行特性与控制 4.3 双馈感应风电机组的运行特性与控制 4.4 直驱式永磁同步风电机组的运行特性 欠 稻 淤 龋 住 畦 赢 契 墒 瞧 却 瓶 懒 仅 含 走 嫌 稗 憋 携 阻 遂 曙 铬 庆 身 茅 姑 隧 栽 恒 务 第 四 章 风 电 机 组 的 输 出 特 性 与 运 行 控 制 第 四 章 风 电 机 组 的 输 出 特 性 与 运 行 控 制 风电场电气工程 风电场电气一次系统 第4章 风电机组的输出特性与运行控制 教学目标： 理解风力机的运行特性与发电机的基本运行原理，
3、以及风电 机组并网换流器的电路结构和工作原理，掌握鼠笼型感应风 电机组、双馈感应式风电机组和直驱式永磁同步风电机组的 输出特性和控制原理，了解三种风电机组的基本运行操作。 榜 致 钓 异 仁 款 喷 烧 瞪 酵 帽 搞 惠 侄 院 踊 鳖 享 茵 芜 疹 伐 巳 养 堵 里 炕 攫 晒 蚕 蛰 恿 第 四 章 风 电 机 组 的 输 出 特 性 与 运 行 控 制 第 四 章 风 电 机 组 的 输 出 特 性 与 运 行 控 制 风电场电气工程 风电场电气一次系统 第4章 风电机组的输出特性与运行控制 知识点 风力机的运行特性； 三种发电机的运行原理； 鼠笼型感应风电机组的输出特性与控制原理
4、； 双馈感应式风电机组的输出特性与控制原理； 直驱式永磁同步风电机组的运行特性与控制原理； 三种风电机组的运行操作。 偏 毋 诛 思 诉 培 职 绑 悉 舱 谣 澡 馒 囤 瞎 徒 振 米 森 挚 诗 躲 吾 彝 贡 缩 瓶 滦 浮 工 失 们 第 四 章 风 电 机 组 的 输 出 特 性 与 运 行 控 制 第 四 章 风 电 机 组 的 输 出 特 性 与 运 行 控 制 风电场电气工程 风电场电气一次系统 4.1 风电机组运行原理 4.1.1 风力机的运行特性 4.1.2 发电机的运行原理 4.1.3 并网换流器的结构和原理 斩 同 耸 惯 虫 隅 映 瓣 测 沮 骑 挖 魁 拒 喻
5、守 如 涎 甄 徐 栅 蓄 龄 取 咨 贮 挑 血 默 外 操 伪 第 四 章 风 电 机 组 的 输 出 特 性 与 运 行 控 制 第 四 章 风 电 机 组 的 输 出 特 性 与 运 行 控 制 风电场电气工程 风电场电气一次系统 4.1.1 风力机的运行特性 风力机的机械功率可用下式表达： Cp为风能利用系数，是可以控制的 。根据Betz理论，风力 机Cp的理论最大值是0.59，实际值通常在0.47左右。 叶尖速比，常用表示为： 风能利用系数Cp与叶尖速比的关系大致如下图所示： 为了使Cp维持最大值，当风速变化时，风力机转速也需要随 之变化，使之运行于最佳叶尖速。 辰 诞 老 丫 又
6、 艘 磅 愤 久 缮 蔗 渝 余 邦 矮 屠 狠 同 峭 切 蛇 抄 妇 迟 乍 解 至 骨 狼 规 隆 魂 第 四 章 风 电 机 组 的 输 出 特 性 与 运 行 控 制 第 四 章 风 电 机 组 的 输 出 特 性 与 运 行 控 制 风电场电气工程 风电场电气一次系统 4.1.1 风力机的运行特性 不同风速下（风速v 10。 运行于电动状态（s0），还是发电状态（s0，由双馈发 电机定子绕组馈入电网。转差功率Ps0，由电机定子绕 组馈入电网；转差功率Ps0，由转子绕组经变流器将其馈 入电网，电机实际发电功率为(1+|s|)Pem，即除定子向电 网馈送电能外，转子也经过背靠背四象限变
7、流器向电网馈 送一部分电能。 （3）同步发电状态（s=0）此时Pem=Pmec，机械能全部转化 为电能并通过定子绕组馈入电网，转子绕组仅提供较小容 量的直流励磁功率。 摄 缄 脊 讼 胞 伤 赠 计 店 家 耀 赵 圭 侍 筒 茵 射 膝 叙 篓 君 蒙 鞭 蓄 狱 戏 挖 窝 舞 圃 欠 晤 第 四 章 风 电 机 组 的 输 出 特 性 与 运 行 控 制 第 四 章 风 电 机 组 的 输 出 特 性 与 运 行 控 制 风电场电气系统 风电场主要一次设备 4.3.2 双馈感应风电机组的运行控制原理 如果风力机的运行控制策略是在不同的风速下追求最大输出 功率（Popt），由于转速r与风速
8、成比例，则功率就随着3 和r3增加，转矩随着2和r2增加。 用于控制策略的发电机转矩-转速特性曲线，如下图所示。 AB点之间，风电机组运行在 几乎恒定的转速下 BC在最大功率跟踪阶段 ，转矩-转速特性曲线符合 公式Topt=Koptr2。 DE段断风速继续增加，风 力机转矩超过其额定值， 此时电磁转矩恒定。 畴 谐 岛 羌 挤 厄 尚 淖 震 畦 口 储 趾 沪 击 铆 罐 椒 掩 僳 啃 障 卖 庸 过 辱 省 廖 隧 贵 紫 啄 第 四 章 风 电 机 组 的 输 出 特 性 与 运 行 控 制 第 四 章 风 电 机 组 的 输 出 特 性 与 运 行 控 制 风电场电气系统 风电场主要
9、一次设备 4.3.3 双馈感应异步风电机组的运行操作 当风速超过切入风速时，并持续一段时间之后，控制系统发 出机组起动命令。机组开始起动时，风力机桨距角不调节， 风力机叶片处于最有利于风能捕获方向位置。 背靠背四象限变流器控制系统将完成以下控制任务： （1）“背靠背”四象限变流器的并网过程操作 （2）双馈感应发电机的并网操作 危 牲 痘 屠 耳 爵 僳 屁 竣 芯 间 碌 桂 脾 侩 沈 挠 蜕 滚 雏 购 卿 捎 夕 寒 柠 提 长 迫 涂 体 彰 第 四 章 风 电 机 组 的 输 出 特 性 与 运 行 控 制 第 四 章 风 电 机 组 的 输 出 特 性 与 运 行 控 制 风电场电
10、气系统 风电场主要一次设备 4.3.4 双馈感应异步风电机组的撬杠保护*（选修） 为防止过压或过流对转子侧变流器所造成的危害，通常在转 子侧安装撬杠（Crowbar）保护电路对变流器进行保护。 Crowbar的基本原理为：当检测到转子绕组电流超过所整定 阈值时，Crowbar保护动作，将短接双馈感应发电机的转子 绕组，切除转子侧变流器，达到保护转子变流器的目的。 1.被动式Crowbar保护电路 夹 刊 迎 烟 振 偿 电 轻 蚕 畏 秽 俄 骡 翌 惰 剐 降 拉 盾 番 讥 别 龋 皂 学 旱 肘 耻 秸 滩 孩 槐 第 四 章 风 电 机 组 的 输 出 特 性 与 运 行 控 制 第
11、四 章 风 电 机 组 的 输 出 特 性 与 运 行 控 制 风电场电气系统 风电场主要一次设备 4.3.4 双馈感应异步风电机组的撬杠保护*（选修） 2.主动式Crowbar保护电路 主动式Crowbar保护和被动式Crowbar保护的基本保护原理相 同。两者的不同点之处在于：被动式Crowbar保护电路主要采 用不可控电力电子元件作为投切控制开关，不能按电网要求在 任何需要的时候马上恢复转子侧变流的正常工作。 戎 迢 教 娜 嫁 崭 删 干 膝 砖 茫 袍 甸 腺 正 壹 婉 工 肌 妹 篷 跃 物 驻 竞 赖 俺 素 暴 握 索 美 第 四 章 风 电 机 组 的 输 出 特 性 与
12、运 行 控 制 第 四 章 风 电 机 组 的 输 出 特 性 与 运 行 控 制 风电场电气工程 风电场电气一次系统 4.4 直驱式永磁同步风电机组的运行特性 4.4.1 永磁同步发电机的外特性 4.4.2 直驱式永磁同步风电机组的运行控制原理 4.4.3 直驱式永磁同步风电机组的运行操作 陷 年 嘲 搓 欺 栖 炊 医 乡 罐 擒 涸 份 暗 锅 僳 局 沫 酱 殖 钝 势 丧 蚂 固 硒 祟 桶 菌 壬 鄂 跑 第 四 章 风 电 机 组 的 输 出 特 性 与 运 行 控 制 第 四 章 风 电 机 组 的 输 出 特 性 与 运 行 控 制 风电场电气系统 风电场主要一次设备 4.4
13、.1 永磁同步发电机的外特性 永磁同步发电机的稳态等效电路图 永磁同步发电机定子 绕组的电压可以表示 为 当电机负载运行时，由于永磁同步发电机励磁不可 调，故定子电枢绕组电流所产生的磁动势将影响气 隙磁场的分布和大小，使得机端电压将随负载变化 而变化。 固有电压调整率来描述负载对发电机端电压的影 响： 争 赫 体 重 膝 名 煮 原 反 祖 堕 赵 辛 文 且 惫 玻 骡 霄 逞 貌 递 疥 赶 蔽 胡 臻 冒 颁 兔 重 赘 第 四 章 风 电 机 组 的 输 出 特 性 与 运 行 控 制 第 四 章 风 电 机 组 的 输 出 特 性 与 运 行 控 制 风电场电气系统 风电场主要一次设
14、备 4.4.2 直驱式永磁同步风电机组的运行控制原理 直驱式永磁同步风电机组的运行控制，主要包括风力机桨距 角控制、永磁同步发电机组发电控制和接口变流器联网运行 控制。 采用背靠背四象限变流器的永磁同步风电机组网接线如下： 胺 御 来 焦 刺 稽 杉 袱 岛 将 憨 浇 平 帅 蜂 捧 夫 扫 庸 筹 叠 烟 眯 陪 冕 光 呼 遵 载 揩 幕 城 第 四 章 风 电 机 组 的 输 出 特 性 与 运 行 控 制 第 四 章 风 电 机 组 的 输 出 特 性 与 运 行 控 制 风电场电气系统 风电场主要一次设备 4.4.3 直驱式永磁同步风电机组的运行操作 1.启动与并网 （1）网侧变流器的充电及软并网控制 （2）发电机侧变压器的软并机控制 2.并网运行 3.停机 分为正常停机、快速停机和紧急停机，风机根据不同的情 况选择不同的停机方式。 以下情况发生时，风电机组将进入停机状态： 1）风速高于切出风速或低于切入风速。 2）风电机组发生故障。 3）运行人员手动停机。 耘 翔 虱 扼 沸 只 候 肖 锡 葡 灭 山 渝 方 狱 捡 匀 农 丸 猜 帕 溺 糟 嗓 瘟 接 套 鸳 屯 喻 竹 暗 第 四 章 风 电 机 组 的 输 出 特 性 与 运 行 控 制 第 四 章 风 电 机 组 的 输 出 特 性 与 运 行 控 制