電網(wǎng)故障下永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)運行與控制中文摘要

本項目從電網(wǎng)與風(fēng)電機(jī)組相互作用的角度，完整地研究與大電網(wǎng)或分布式輸電系統(tǒng)相連接的永磁直驅(qū)式變速恒頻風(fēng)電機(jī)組在外部電力系統(tǒng)故障引發(fā)的電網(wǎng)電壓跌落、電壓不平衡時的持續(xù)運行（穿越）控制技術(shù)。具體研究內(nèi)容包括：電網(wǎng)故障下永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組控制的理論基礎(chǔ)，建立適合低電壓穿越運行的控制模型與策略；電網(wǎng)電壓跌落、三相電網(wǎng)電壓不對稱對直驅(qū)式永磁同步風(fēng)電機(jī)組運行性能及其變頻器運行安全的影響；外部電網(wǎng)故障下保證該類風(fēng)電機(jī)組及其構(gòu)件安全運行的保護(hù)措施、控制策略及技術(shù)，特別是為保證電網(wǎng)運行穩(wěn)定性和電能質(zhì)量，實現(xiàn)機(jī)組不間斷運行（穿越）的控制技術(shù)。本項目立足于國內(nèi)風(fēng)電系統(tǒng)所聯(lián)一般為弱電網(wǎng)的現(xiàn)實，針對現(xiàn)實電網(wǎng)對風(fēng)電機(jī)組故障穿越能力的迫切要求，以期在永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)低電壓穿越的原理、方法方面形成若干項具有自主知識產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)運行、控制技術(shù)，增強(qiáng)我國大型風(fēng)電機(jī)組安全運行能力，確保掛有風(fēng)電機(jī)組電網(wǎng)的運行穩(wěn)定和電能質(zhì)量。

本項目對電網(wǎng)故障下直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線電壓穩(wěn)定控制、 不對稱電網(wǎng)故障下直驅(qū)型永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)變流器的運行與控制、不對稱電壓下 PWM 整流器的控制策略、不對稱電壓下直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)電網(wǎng)同步化方法、不對稱故障下STATCOM的運行和控制和基于改進(jìn)型MRAS的直驅(qū)型永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)無速度傳感器控制進(jìn)行了全面的研究；建立不平衡電壓下直驅(qū)式永磁同步風(fēng)電機(jī)組的控制模型，對電壓不平衡對直驅(qū)式永磁同步風(fēng)電機(jī)組運行影響、電網(wǎng)電壓不平衡時直驅(qū)式永磁同步風(fēng)電機(jī)組運行控制技術(shù)進(jìn)行實驗研究；與湘潭電機(jī)廠合作搭建國內(nèi)首臺1:1的2MW直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電試驗系統(tǒng)，完成了2MW直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)建，并進(jìn)行了軟件的調(diào)試，成功實現(xiàn)直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)2MW并網(wǎng)發(fā)電，開發(fā)的樣機(jī)已經(jīng)在風(fēng)電場試用。 (1) 首次從電網(wǎng)與永磁直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組相互作用角度，完整地研究了電網(wǎng)故障下的穿越運行控制，包括對稱故障下電壓跌落的穿越技術(shù)，不對稱故障下的持續(xù)運行控制技術(shù)，拓展了“低電壓穿越”的核心技術(shù)內(nèi)涵。這是國際上剛開始、國內(nèi)尚無人涉及的選題，也正是可形成原理、技術(shù)、方法原始創(chuàng)新、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容，預(yù)期成果可進(jìn)入國際風(fēng)電技術(shù)的先進(jìn)行列。 (2) 所進(jìn)行的電網(wǎng)故障對永磁直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組影響的研究，從可能出現(xiàn)的惡劣運行環(huán)境提出并確立風(fēng)電機(jī)組參數(shù)設(shè)計、運行控制、安全保護(hù)等原則和技術(shù)，奠定變速恒頻永磁直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組主要構(gòu)件的正確設(shè)計理論及方法，對增強(qiáng)風(fēng)電機(jī)組運行能力、適應(yīng)電網(wǎng)日益提高的并網(wǎng)運行要求有重要作用。 (3) 從有利于永磁直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組、全功率雙PWM變頻器的有效保護(hù)深入研究直流母線保護(hù)(Crowbar)的優(yōu)化電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從有利于風(fēng)電機(jī)組運行安全及故障后電網(wǎng)恢復(fù)再平衡角度深入研究了轉(zhuǎn)子快速保護(hù)的投入、切除時刻控制及網(wǎng)側(cè)變換器的無功補(bǔ)償控制技術(shù)，完善現(xiàn)有的Crowbar技術(shù)。 (4) 電網(wǎng)電壓不平衡下，永磁直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組的無時延正、負(fù)序分解，正、負(fù)序d-q軸控制器設(shè)計及針對不同控制目標(biāo)的網(wǎng)側(cè)、機(jī)側(cè)變換器控制技術(shù)在原理、方法、技術(shù)上均具原始創(chuàng)新意義。 (5) 搭建了1:1的實物樣機(jī)，在實際系統(tǒng)上完成了大量的實驗工作，其成果獲得了湖南省科技進(jìn)步一等獎。(6) 培養(yǎng)碩士10名，博士2名；發(fā)表論文20余篇。 2100433B

本書主要內(nèi)容涉及直驅(qū)永磁型變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運行控制基礎(chǔ)，直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的建模和控制技術(shù)，永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)原理、系統(tǒng)化匹配設(shè)計技術(shù)和齒槽轉(zhuǎn)矩削弱技術(shù)，理想電網(wǎng)條件下永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的矢量控制，以及有功、無功功率解耦調(diào)節(jié)和最大風(fēng)能捕獲追蹤運行。書中還就對稱電網(wǎng)故障下直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越運行，小值不平衡電網(wǎng)故障下PMSG的運行理論，直驅(qū)永磁風(fēng)電機(jī)組在電網(wǎng)電壓不對稱下的穿越運行，電網(wǎng)故障下鎖相環(huán)技術(shù)，同時還對電網(wǎng)電壓正常與故障下的預(yù)測直接功率控制技術(shù)作了深入探討，完善了并網(wǎng)型直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論、設(shè)計方法與運行控制策略等方面的研究。 本書可作為新能源開發(fā)及風(fēng)電技術(shù)專業(yè)的研究生教材，也可供從事風(fēng)電產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)制造和運行管理的研究人員及工程技術(shù)人員參考。

電永磁用控制器以單片機(jī)為控制核心的智能化控制器。以最簡潔的操作為設(shè)計理念，采用超耐壓的大功率輸出器件。可靠的硬件保護(hù)和低微的功耗，保證系統(tǒng)可安全可靠的長時間運行。

① 最多可控制1000個電永磁鐵單元的充、退磁動作，簡單高效。

②控制器在待機(jī)或充退磁成功后電源與主回路隔斷，無任何輸出。

③ 可通過前面板上的通道選擇開關(guān)來確定單通道或多通道輸出，通道選通后，面板上對應(yīng)通道的LED 指示燈亮紅色。不選通時，面板上對應(yīng)通道的LED 指示燈為熄滅狀態(tài)。

④ 當(dāng)選擇多個通道輸出時，分別由相應(yīng)的輸出接口依次輸出。

⑤ 可通過CN1 口與PLC 連接，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能。

⑥ 可通過選配的有線控制器（以下簡稱“線控器”），來對產(chǎn)品進(jìn)行充退磁電壓強(qiáng)度、充退磁電流強(qiáng)度、以及充退磁時間等多達(dá)九種參數(shù)的設(shè)置。

⑦ 具備過流保護(hù)功能，當(dāng)磁盤發(fā)生異常導(dǎo)致電流過大，控制器自動切斷輸出，由該通道指示燈紅綠交替閃爍報警，需要斷電檢查外部電路，排除故障后再重新啟動控制器。

⑧可選配觸摸屏，無線操作等設(shè)施實現(xiàn)更自動化的控制要求。2100433B