并网型风力发电机组的控制技术综述
时间:2025-04-02
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:并网型风力发电系统有恒速恒频(Constant Speed Constant Fmquency,简称CSCF)和变速恒频(VariableSpeed Constant Frequency,简称VSCF)两种工作方式。本文介绍了两种方式下不同的电路拓扑结构及其优缺点,在此基础上概述了不同风速下风力发电机组的控制方法。风力发电机组的控制通常按风速分为起动、额定风速以下及额定风速以上3个阶段。
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第4 0卷第 6期20 0 6年 1 2月
电力电子技术P w rElc r nc o e e to is
V 1 0, . o . No6 4
De e e, 0 6 c mb r 2 0
并网型风力发电机组的控制技术综述耿华,杨耕’小亮,马(. 1清华大学,北京 10 8; . 0 0 4 2天津大学,天津 30 7 ) 0 0 2
摘要:网型风力发电系统有恒速恒频 ( o s n p e o s n m u ny简称 C C )变速恒频 ( a a l并 C nt t edC nt t q ec, a S a F SF和 V r be i S edC nt t rq ec, pe os n eu ny简称 V C ) a F S F两种工作方式。本文介绍了两种方式下不同的电路拓扑结构及其优缺点,在此基础上概述了不同风速下风力发电机组的控制方法。风力发电机组的控制通常按风速分为起动、额定风速以下及额定风速以上 3个阶段。重点讨论了 V C S F方式下,额定风速以下阶段的最大风能捕获控制方法,以及额定风速以上阶段的桨矩角控制方法,比较了各种方法的优缺点。最后介绍了当前的几个研究热点。并
关键词:风力发电机;电机;制,控最大功率点追踪中图分类号: M 1,M5 1 T 6 4 T 7文献标识码: A文章编号:0 0 10 2 0 )6 0 3 - 4 1 0— 0 X(0 6 0 -0 3 0
S r e fCo t o t a e isu e o i -o n ce i d Ge e a o s u v y o n r l r t ge s d f r Grd c n e t d W n n r t r SGE NG a .Y Hu ANG Ge g,MA a—in n Xio l g a
( . i h aU i rt, e i 0 0 4 C ia 2Taj gU i ri,T ni 0 0 2 C ia 1 s g u n esy B in 10 8, hn; . ni n es y i j g3 0 7, hn ) Tn v i jg i n v t a n A s a t h r -on c dwn eea r ytm cnw r i e o s n S edC nt t mq e c ( S F bt c: egi cn et idg nrt s a oki et r nt t p e os n uny C C ) r T d e os e n h C a a F o ai l S edC nt t rq ec V C ) e ea n— o e hs ae t d
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1引言 风力发电技术以其无污染,施工周期短,投资灵活,占地少.造价低等特点,受到世界各国的高度重视。通常。风力发电系统中,机械成本占装置总成本的 8%左右。长期以来, 0由于结构简单、运行可靠,风力发电系统主要采用恒速恒频 (o s n pe o. C nt tSedC n a
A——风机的扫掠面积。 e A=r r
——桨矩角
口一
空气密度
——风速
——风机半径
A——叶尖速比,= ̄/ At v o
~风机机械角速度
由式( ) 1可知,通过控制 O和电机转速 t都可 t O 改变风机吸收的风能。由空气动力学的相关知识可知,。 C最大可达 5 .称为贝兹极限【图 1 9%, 3 1 1。示出 C与 A O的关系曲线。当 O一
定时, , t t C存在最大值,
s n Feuny简称 C C )电方式I但其发电效 t t r ec, a q S F发】 J,率较低。而且机械承受的应力较大,相应的装置成本较高。为实现不同风速下的高效发电,国内外正在采用变速恒频 ( a al SedC nt t rqec, V r b pe os n Feuny简 i e a称 V C )电方式l低风速下风机转速相应下降 . S F发 l l, 从而大大降低了系统的机械应力和装置成本。本文综述了上述两种发电方式下 .并网型风力
控制使
A最优 .可实现风机的输出功率最大:当 O变化 t时,一也相应 G
变化。理想状态下 .=。应最 a 0对
发电机组的各种控制方法。
2工作原理及特点21风机功率特性 .
大 c,实际系 图1风机的C与 关系曲线,
统中.由于桨叶中杂质和气流等的影响,最优值一
风机从风中吸收的有功功率,即风机的输出功
般在 0附近,。可通过现场调试获得。CC S F和 V C S F发电方式各有优缺点,而且两种
22 C C . S F和 V CF的工作原理及特点 S
率为] :式中 c
= pp{CA v风机的功率系数, p (, C= ) f
() 1
定稿日期:0 6 1- 6 2 0— 0 1作者简介:耿华(9 1 )男, 18一,江苏扬州人,博士研究生。研究方向为能量优化。
方式下所采用的发电机类型和电路拓扑结构有所区别。由于同步机并网比较困难,S F一般采用鼠笼式 CC异步电机。图 2示出其典型的电路拓扑结构l a】 1。当风机带动发电机达到或接近同步速时,并网运行,此后33
:并网型风力发电系统有恒速恒频(Constant Speed Constant Fmquency,简称CSCF)和变速恒频(VariableSpeed Constant Frequency,简称VSCF)两种工作方式。本文介绍了两种方式下不同的电路拓扑结构及其优缺点,在此基础上概述了不同风速下风力发电机组的控制方法。风力发电机组的控制通常按风速分为起动、额定风速以下及额定风速以上3个阶段。