风力发电机组的控制与保护学习教案.pptx
上传人:王子****青蛙 上传时间:2024-09-13 格式:PPTX 页数:21 大小:3.3MB 金币:10 举报 版权申诉
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会计学2、定桨距风力(fēnglì)发电机的控制原先已失速的部分,失速程度(chéngdù)加深,未失速的部分逐渐进入失速区,从而使输入功率保持在额定功率附近。根据定桨距风力机的特点,应优先考虑提高低风速段的功率系数,合理利用高风速时的失速特性。为此可通过设定桨距的桨距角(安装角)来实现(shíxiàn)上述控制策略。图5是一组200kw定桨距风力发电机的功率曲线。可见在高风速区,不同的桨距角对最大输出功率的影响是较大的。根据实践经验,节距角越小,气流在桨叶上的失速点越高,其最大功率也越高。反之,其最大功率就可降下来。3变桨距风力(fēnglì)发电机的控制3.2变桨距风力发电机组的特性输出功率特性变桨距风力发电机组与定桨距风力发电机组相比,具有在高于额定风速(fēnɡsù)时输出功率平稳的特点。当功率在额定功率以下时,控制器将叶片节距角置于0。附近,节距角不变,发电机的功率根据叶片的气动性能随风速(fēnɡsù)的变化而变化,当功率超过额定功率时,变桨距机构开始工作,调整叶片节距角,使其将发电机的输出功率调节在额定值附近。风速(fēnɡsù)升高,由于桨叶节距可以控制,可以使得额定功率点仍然具有较高的功率系数。确保高风速段的额定功率变桨距的风力发电机组的桨叶节距角是根据发电机输出功率的反馈信号来控制的,它不受气流(qìliú)密度变化的影响,无论是由于温度变化还是海拔引起空气密度变化,变桨距系统都能通过调整叶片角度,使之获得额定功率输出。起动性能与控制性能变桨距风力发电机组在低风速时,桨叶节距可以转动到合适的角度,使风轮具有最大的起动力矩。当风力发电机组需要脱离电网时,变桨距系统可以先转动叶片使之减小功率,在脱网之前,功率减小至0,实现平稳控制。4变速风力发电机的控制变速变距风力发电机组控制技术先进,但比较复杂。4.2变速风力发电机的控制方式与策略变速风力发电机组的基本结构如图11所示,在低于额定风速时,通过(tōngguò)整流器及逆变器控制双馈异步发电机的电磁转矩,对风力机转速进行控制;在高于额定风速时,采用变桨距方法释放多余的能量。4.3变速风力发电机的运行区域第一阶段(jiēduàn)是起动阶段(jiēduàn)。第二阶段(jiēduàn)是风力发电机组切入电网后运行在额定风速以下的区域,该阶段(jiēduàn)分为两个运行区域;即变速运行区域(Cp恒定区)和恒速运行区域。为了使风轮能在Cp恒速区运行,必须设计一种变速发电机,其转速能够被控制以跟踪风速的变化。第三运行阶段(jiēduàn)称为功率恒定区,利用第三阶段(jiēduàn)的大风速波动特点,将风力机转速充分地控制在高速状态,并适时地将动能转换为电能。控制系统的执行机构主要是液压系统和机电伺服系统。液压系统执行风力机的变桨距和制动(zhìdònɡ)操作,实现风力发电机的转速控制、功率控制和开关机;机电伺服系统主要执行变距驱动和偏航驱动。5.1定桨距风力发电机组的制动(zhìdònɡ)系统定桨距风力发电机组的制动(zhìdònɡ)系统由叶尖气动阻尼和液压机械制动(zhìdònɡ)组成。叶尖气动阻尼是由叶尖扰流器来完成。当风力发电机在运行状态时叶尖做为桨叶的一部分与桨叶主体一起吸收风能。当风力机需要停机时叶尖扰流器在离心力作用下甩出,甩出时,沿螺旋轴旋转90°,形成气动阻力,使风力机停(怠)转。在正常运行时液压系统保持油压,牵拉叶尖,而在停机时泄放油压,任叶尖甩出。液压机械制动器液压机械制动器作为辅助制动装置安装在高速轴上,当需要停机时,液压系统驱动刹车夹钳,使风轮停止转动。制动系统一般按失效保护的原则设计,即超出(chāochū)允许工作条件、出现故障时自动实施制动停机。5.2变桨距风力发电机组的液压系统由两个(liǎnɡɡè)压力保持回路组成。一路由蓄能器通过比例阀供给桨叶桨距油缸,另一路有蓄能器供给机械刹车机构。6偏航系统(xìtǒng)6.1偏航系统(xìtǒng)的基本结构6.2偏航控制系统偏航系统是一随动系统,当风向与风轮轴线偏离一个角度时,控制系统经过(jīngguò)一段时间的确认后,会控制偏航电动机将风轮调整到与风向一致的方位。偏航控制系统框图如图17所示。(二)风力(fēnglì)发电机组的保护3运行(yùnxíng)安全保护3.1大风安全保护:一般风速达到25米/秒(10分钟)即为停机风速,机组必须按照安全程序停机,停机后,风力发电机组必须90度对风控制。3.2参数越限保护:各种采集、监控的量根据情况设定有上、下限值,当数据达到限定值时,控制系统根据设定好的程序进行自动处理。3.3过压过流保护:当装置元件遭到瞬间高压冲击和电流过流时所进行的保护。通常采用隔离、限压、高