雙饋式變速恒頻風(fēng)電機(jī)組技術(shù)指標(biāo)

雙饋式變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組于2008-2-3發(fā)布，2008-7-1開始實(shí)施。

機(jī)組可以在可變的葉輪轉(zhuǎn)速和可調(diào)的槳距角下運(yùn)行，通過改變槳距角調(diào)整葉輪的能量捕獲，通過葉輪轉(zhuǎn)速的變化，可以使雙饋發(fā)電機(jī)運(yùn)行在同步速之下或同步速之上，采用仿真工具可以描繪出整個(gè)機(jī)組的能流關(guān)系曲線。 2100433B

變速恒頻風(fēng)電機(jī)組是主流的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。對(duì)于變速恒頻風(fēng)電機(jī)組而言，在額定風(fēng)速以下運(yùn)行時(shí)，風(fēng)電機(jī)組應(yīng)該盡可能的提高能量轉(zhuǎn)換效率，這主要通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制，使機(jī)組變速運(yùn)行來實(shí)現(xiàn)。 目前，變速恒頻風(fēng)電機(jī)組是主流的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其控制是風(fēng)力發(fā)電的核心問題，同時(shí)也是最難解決的問題。 2100433B

交流勵(lì)磁變速恒頻發(fā)電是 20 世紀(jì)末發(fā)展起來的一種全新高效發(fā)電方式，適用于風(fēng)力﹑水力等可再生能源開發(fā)利用，尤其在風(fēng)力發(fā)電中得到了廣泛的應(yīng)用。 變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)與恒速恒頻發(fā)電技術(shù)相比具有顯著的優(yōu)越性，首先大大提高了風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率，顯著降低了由風(fēng)施加到風(fēng)力機(jī)上的機(jī)械應(yīng)力；其次通過對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子交流勵(lì)磁電流幅值﹑頻率和相位可調(diào)的控制，實(shí)現(xiàn)了變速下的恒頻運(yùn)行，通過矢量變換控制還能實(shí)現(xiàn)輸出有功和無功功率的解耦控制，提高電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)的靈活性和動(dòng)﹑靜態(tài)穩(wěn)定性。

交流勵(lì)磁變速恒頻發(fā)電機(jī)采用雙饋型異步發(fā)電機(jī)，與傳統(tǒng)的直流勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)以及通常的異步發(fā)電機(jī)相比其并網(wǎng)過程有所不同。同步發(fā)電機(jī)和電力系統(tǒng)之間為 “剛性連接”， 發(fā)電機(jī)輸出頻率完全取決于原動(dòng)機(jī)的速度，與其勵(lì)磁無關(guān)。并網(wǎng)之前發(fā)電機(jī)必須經(jīng)過嚴(yán)格的整步和（準(zhǔn)）同步，并網(wǎng)后也須嚴(yán)格保持轉(zhuǎn)速恒定。異步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)對(duì)機(jī)組的調(diào)速精度要求低，并網(wǎng)后不會(huì)震蕩失步，其并網(wǎng)的方式也較多，如直接并網(wǎng)、準(zhǔn)同期并網(wǎng)和降壓并

網(wǎng)，但它們都要求在轉(zhuǎn)速接近同步速（ 90%~ 100%）時(shí)進(jìn)行并網(wǎng)操作，對(duì)轉(zhuǎn)速仍有一定的限制。采用交流勵(lì)磁后，雙饋發(fā)電機(jī)和電力系統(tǒng)之間構(gòu)成了“柔性連接”，即可根據(jù)電網(wǎng)電壓和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，進(jìn)而調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出電壓來滿足并網(wǎng)條件，因而可在變速條件下實(shí)現(xiàn)并網(wǎng) 。隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組容量的不斷擴(kuò)大，變速恒頻技術(shù)應(yīng)用與日俱增。如何安全、順利地并網(wǎng)已經(jīng)成為這種先進(jìn)發(fā)電方式應(yīng)用與控制中必須探討的一個(gè)重要課題。

評(píng)價(jià)風(fēng)電機(jī)組優(yōu)劣的主要指標(biāo)為一定時(shí)間內(nèi)的實(shí)際發(fā)電量和平均無故障時(shí)間。因此，機(jī)組控制策略的設(shè)計(jì)，既要考慮到盡可能提高機(jī)組的發(fā)電能力，又要為機(jī)組各部件留有充分的安全余量，同時(shí)兼顧到良好的供電質(zhì)量。

對(duì)于變速恒頻風(fēng)電機(jī)組而言，在額定風(fēng)速以下運(yùn)行時(shí)，風(fēng)電機(jī)組應(yīng)該盡可能的提高能量轉(zhuǎn)換效率，這主要通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制，使機(jī)組變速運(yùn)行來實(shí)現(xiàn)。所以這時(shí)候沒有必要改變槳距角，此時(shí)的空氣動(dòng)力載荷通常比額定風(fēng)速時(shí)小，因此也沒有必要通過變槳來調(diào)節(jié)載荷。

在額定風(fēng)速之上運(yùn)行時(shí)，變槳控制可以有效地調(diào)節(jié)風(fēng)電機(jī)組所吸收的能量，同時(shí)控制葉輪上的載荷，使之限定在安全設(shè)計(jì)值以內(nèi)。由于葉輪的巨大慣量，變槳作用對(duì)機(jī)組的影響通常需要數(shù)秒的時(shí)間才能表現(xiàn)出來，這很容易引起功率的大幅波動(dòng)，因此必須以發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制來實(shí)現(xiàn)快速的調(diào)節(jié)作用，通過變槳調(diào)節(jié)與變速調(diào)節(jié)的協(xié)同控制來保證穩(wěn)定的能量輸出 。