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大型風(fēng)電場(chǎng)及風(fēng)電機(jī)組的控制系統(tǒng)
2009-07-08
來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)
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3.1 風(fēng)電機(jī)組的軟啟動(dòng)并網(wǎng)
在風(fēng)電機(jī)組啟動(dòng)時(shí),控制系統(tǒng)對(duì)風(fēng)速的變化情況進(jìn)行不間斷的檢測(cè),當(dāng)10分鐘平均風(fēng)速大于起動(dòng)風(fēng)速時(shí),控制風(fēng)電機(jī)組作好切入電網(wǎng)的一切準(zhǔn)備工作:松開機(jī)械剎車,收回葉尖阻尼板,風(fēng)輪處于迎風(fēng)方向。控制系統(tǒng)不間斷地檢測(cè)各傳感器信號(hào)是否正常,如液壓系統(tǒng)壓力是否正常,風(fēng)向是否偏離,電網(wǎng)參數(shù)是否正常等。如10分鐘平均風(fēng)速仍大于起動(dòng)風(fēng)速,則檢測(cè)風(fēng)輪是否已開始轉(zhuǎn)動(dòng),并開啟晶閘管限流軟起動(dòng)裝置快速起動(dòng)風(fēng)輪機(jī),并對(duì)起動(dòng)電流進(jìn)行控制,使其不超過(guò)最大限定值。異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)在起動(dòng)時(shí),由于其轉(zhuǎn)速很小,切入電網(wǎng)時(shí)其轉(zhuǎn)差率很大,因而會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)于發(fā)電機(jī)額定電流的5~7倍的沖擊電流,這個(gè)電流不僅對(duì)電網(wǎng)造成很大的沖擊,也會(huì)影響風(fēng)電機(jī)組的壽命。因此在風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)過(guò)程中采取限流軟起動(dòng)技術(shù),以控制起動(dòng)電流。當(dāng)發(fā)電機(jī)達(dá)到同步轉(zhuǎn)速時(shí)電流驟然下降,控制器發(fā)出指令,將晶閘管旁路。晶閘管旁路后,限流軟起動(dòng)控制器自動(dòng)復(fù)位,等待下一次起動(dòng)信號(hào)。這個(gè)起動(dòng)過(guò)程約40S左右,若超過(guò)這個(gè)時(shí)間,被認(rèn)為是起動(dòng)失敗,發(fā)電機(jī)將被切出電網(wǎng),控制器根據(jù)檢測(cè)信號(hào),確定機(jī)組是否重新起動(dòng)。
異步風(fēng)電機(jī)組也可在起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速低于同步速時(shí)不并網(wǎng),等接近或達(dá)到同步速時(shí)再切入電網(wǎng),則可避免沖擊電流,也可省掉晶閘管限流軟啟動(dòng)器。
3.2 大小發(fā)電機(jī)的切換控制
在風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中,因風(fēng)速的變化而引起發(fā)電機(jī)的輸出功率發(fā)生變化時(shí),控制系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)發(fā)電機(jī)輸出功率的變化對(duì)大小發(fā)電機(jī)進(jìn)行自動(dòng)切換,從而提高風(fēng)電機(jī)組的效率。具體控制方法為:
(1) 小發(fā)電機(jī)向大發(fā)電機(jī)的切換
在小發(fā)電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電期間,控制系統(tǒng)對(duì)其輸出功率進(jìn)行檢測(cè),若1秒鐘內(nèi)瞬時(shí)功率超過(guò)小發(fā)電機(jī)額定功率的20%,或2分鐘內(nèi)的平均功率大于某一定值時(shí),則實(shí)現(xiàn)小發(fā)電機(jī)向大發(fā)電機(jī)的切換。切換過(guò)程為:首先切除補(bǔ)償電容,然后小發(fā)電機(jī)脫網(wǎng),等風(fēng)輪自由轉(zhuǎn)動(dòng)到一定速度后,再實(shí)現(xiàn)大發(fā)電機(jī)的軟并網(wǎng);若在切換過(guò)程中風(fēng)速突然變小,使風(fēng)輪轉(zhuǎn)速反而降低的情況下,應(yīng)再將小發(fā)電機(jī)軟并網(wǎng),重新實(shí)現(xiàn)小發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行。
(2) 大發(fā)電機(jī)向小發(fā)電機(jī)的切換
檢測(cè)大發(fā)電機(jī)的輸出功率,若2分鐘內(nèi)平均功率小于某一設(shè)定值(此值應(yīng)小于小發(fā)電機(jī)的額定功率)時(shí),或50S瞬時(shí)功率小于另一更小的設(shè)定值時(shí),立即切換到小發(fā)電機(jī)運(yùn)行。切換過(guò)程為:切除大發(fā)電機(jī)的補(bǔ)償電容器,脫網(wǎng),然后小發(fā)電機(jī)軟并網(wǎng),計(jì)時(shí)20S,測(cè)量小發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速,若20S后未達(dá)到小發(fā)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速,則停機(jī),控制系統(tǒng)復(fù)位,重新起動(dòng)。若20S內(nèi)轉(zhuǎn)速已達(dá)到小發(fā)電機(jī)旁路轉(zhuǎn)速則旁路晶閘管軟起動(dòng)裝置,再根據(jù)系統(tǒng)無(wú)功功率情況投入補(bǔ)償電容器。
3.3 變槳距控制方式及其改進(jìn)
風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)以后,控制系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)速的變化,通過(guò)槳距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),改變槳葉攻角以調(diào)整輸出電功率,更有效地利用風(fēng)能。在額定風(fēng)速以下時(shí),此時(shí)葉片攻角在零度附近,可認(rèn)為等同于定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī),發(fā)
電機(jī)的輸出功率隨風(fēng)速的變化而變化。當(dāng)風(fēng)速達(dá)到額定風(fēng)速以上時(shí),變槳距機(jī)構(gòu)發(fā)揮作用,調(diào)整葉片的攻角,保證發(fā)電機(jī)的輸出功率在允許的范圍內(nèi)。
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