风电发电机并网的方式讲解
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
对电网时刻控制要求精确，若控制不当，则有 可能产生较大的冲击电流，以致并网失败。
6
恒速恒频异步风力发电机及其并网方式及 特点
主要内容：
异步风力发电机的并网方式
a.恒速笼型异步风力发电机系 统
8
异步发电机的并网结构
异步风力发电机的并网方式
直接并网方式 准同步并网方式 捕捉式准同步快速并网 降压并网方式 软并网方式
软并网图示
第二种软并网方式
发电机与系统之间软并网过渡，零转差自动并网开 关切换连接，连接方式如下：
当风轮带动的异步发电机启动或转速接近同步转速时， 与电网连接的每一根双向晶闸管（晶闸管的两端与 自动并网常开触点相并联）控制角在控制角在1800 一0o之间逐渐同步打开，晶闸管的导通角也在0o一 1800之间逐渐同步打开。
降压并网图示
异步电 机
电抗器
电网
无 功 补 偿
软并网（SOFT CUT-IN）技术
采用双向晶闸管的软切入法，使异步发电机并网， 其连接方式有两种
1，异步风力发电机通过(或双向)晶闸管软切入装置 与电网直接相连，异步风力发电机在接近同步速时， 晶闸管的控制角在1800一0o之间逐渐同步打开，晶 闸管的导通角也在0o一1800之间逐渐同步打开，当 异步风力发电机滑差为零时，晶闸管全部导通，这 时短接已全部导通的晶闸管，异步风力发电机输出 电流直接流向电网，风电机组进入稳态运行阶段。
b.恒速恒频同步发电机的运行特点
并网过程通常可以使用计算机自动检测。对风 力发电机的调速装置要求较高，成本较贵。
并网时能使瞬态电流减至最小，从而让风力发 电机组和电网受到的电流冲击也最小。
当风力发电机组功率保持不变时，通过调节励 磁电流，不仅能向电网发出有功功率，而且能 向电网发出无功功率，有助于提高电网的供电 能力。
并网前发电机空载，取电网电压（频率、相位、幅 值）作为控制信息提供给控制系统，据此调节发电 机的励磁，按并网条件控制发电机定子空载电压， 变速恒频风力发电机空载并网控制的实质是根据电 网的信息来调节发电机的励磁，使发Baidu Nhomakorabea机输出电压 符合并网的要求。
风力机
双PWM 变流器
变速恒频 发电机
转子电流
控制信号
同步发电机的工作频率与电网频率是彼此独立 的，叶轮及发电机的转速可以变化，不会发生 同步发电机的失步问题；
由于频率变换装置采用静态自励式逆变器，会 产生高次谐波电流流向电网。
26
双馈异步风力发电机系统
变速衡频发电机的并网方式
a.空载并网方式 b.带独立负载并网方式 c.孤岛并网方式
a.空载并网
1
风力发电系统结构示意图
各类风力发电机并网的方式
引言 恒速恒频风电机组并网 运行的模式及其特点 变速恒频风电机组并网 运行的模式及其特点
3
恒速恒频同步发电机的并网方式
同步发电机在运行中 ,既能输出有功功率 ,又 能提供无功功率 ,且周波稳定 ,电能质量高 ,已 被电力系统广泛采用。然而 ,将其移植到风力 发电机组上使用时却不是很理想。这是因为 风速时大时小 ,致使作用在转子上的转矩极不 稳定 ,并网时其调速性能很难达到同步发电机 所要求的精度。并网后若不进行有效的控制 , 常会发生无功振荡与失步问题 ,在重载下尤为 严重。
异步发电机组并网方式的特点比较
异步风力发电机直接并网
发电机直接与电网并联（即硬联网） 并网要求：风力机的风轮接近同步转
速（即达到99%~100%)时，即可并 网。 优点：并网容易，控制简单。
准同步并网
在转速接近同步转速的时候，先用电容励磁， 建立额定电压，然后对已建立励磁的发电机 电压和频率进行调节和校正使其与系统同步。 当发电机的电压和频率相位与系统一致的时 候，将发电机投入电网运行。采用这种方式 并网需要高精度的调速器和整步、同期设备。
控制系统
电网
空载并网的优点
通过对发电机转子交流励磁电流的调节 与控制，就可在变速运行中的任何转速 下满足并网条件，实现成功并网，这是 这类新型发电方式的优势所在。
很好的实现了定子电压的控制，实现简 单，定子的冲击电流很小，转子电流能 稳定的过渡，
b.带独立负载的并网方式
并网前发电机带负载运行，根据电网信息和定子电 压、电流对风力发电机进行控制。
14风电运维01 第一组: 罗锦(组长) 韩涛 姜凯铭 胡志 邓联崛
此时自动并网开关尚未动作，发电机通 过双向的晶闸管平稳的接入电网。发电 机平稳运行后，双向晶闸管出发脉冲自 动关闭。发电机输出电流不再经过双向 晶闸管而是通过已闭合的自动开关触点 流向电网。
两种软并网的差异
第一种方式所选用的是高反压双向晶闸管的电 流允许值比第二种方式的要大得多。这是因 为第一种方式要考虑到能达到发电机的额定 电流值，第二种方式只要通过略高于发电机 空载时的电流就可以满足要求。但需要采用 自动并网开关，控制回路也略显复杂。
变速恒频风电机组并网运行 的模式及其特点
变速恒频发电机系统是指在风力发电过程中发电机 的转速可以随风速变化,而通过其他的控制方式来得 到和电网频率一致的恒频电能.
变速恒频的同步发电机系统并网运行特点
可以使风力发电机组在很大风速范围内按最佳 效率运行，可实现最大功率输出控制；
因为采用频率交换装置进行输出控制，并网时 不会对系统造成电流冲击；
降压并网方式
这种方式是在发电机与系统之间串接电抗器，以减少合闸瞬间冲击电流的 幅值与电压下降的幅度。如在各相串接大功率的电阻。由于大功率的电 抗和电阻消耗功率，并网后进入稳定运行时，应将其电抗器和电阻切除。
这种并网方式要增加大功率的电阻或电抗器组件，投资随机组容量的增大 而增大，经济性较差。它是用于小容量风力发电机组。
准同期并网的优缺点
优点： 冲击电流较小。对系统的电压影响 较小，设和与电网容量比风力发电机组 大不了几倍的地方使用。
缺点：并网时间长，必须控制在最大允许 的转矩范围内运行，以免造成网上飞车。
捕捉式准同步快速并网
工作原理：是将常规的整步并网方式改为在频率变化 中捕捉同步点的工作方法进行并网。
优点：并网工作准确，快速可靠，即实现几乎无冲击 的准同步并网，对机组的调速精度要求不高，很好 的解决了并网过程与造价高的矛盾，适合于风力发 电机组的准同步并网操作。
其特点是： 并网前发电机带有独立负载，定子有电流，因此在 并网控制所需要的信息不仅取自于电网侧，同时还 取自于发电机定子侧。使控制更精确，更有利于捕 捉最大风能。
风力机 电阻箱
双PWM 变流器
控制信号
变速恒频 发电机
转子电流
定子信息
控制系统
电网
c.孤岛并网方式
此并网方案的实现共分为三个阶段： 1.励磁阶段 2.孤岛运行阶段 3.并网阶段
6
恒速恒频异步风力发电机及其并网方式及 特点
主要内容：
异步风力发电机的并网方式
a.恒速笼型异步风力发电机系 统
8
异步发电机的并网结构
异步风力发电机的并网方式
直接并网方式 准同步并网方式 捕捉式准同步快速并网 降压并网方式 软并网方式
软并网图示
第二种软并网方式
发电机与系统之间软并网过渡，零转差自动并网开 关切换连接，连接方式如下：
当风轮带动的异步发电机启动或转速接近同步转速时， 与电网连接的每一根双向晶闸管（晶闸管的两端与 自动并网常开触点相并联）控制角在控制角在1800 一0o之间逐渐同步打开，晶闸管的导通角也在0o一 1800之间逐渐同步打开。
降压并网图示
异步电 机
电抗器
电网
无 功 补 偿
软并网（SOFT CUT-IN）技术
采用双向晶闸管的软切入法，使异步发电机并网， 其连接方式有两种
1，异步风力发电机通过(或双向)晶闸管软切入装置 与电网直接相连，异步风力发电机在接近同步速时， 晶闸管的控制角在1800一0o之间逐渐同步打开，晶 闸管的导通角也在0o一1800之间逐渐同步打开，当 异步风力发电机滑差为零时，晶闸管全部导通，这 时短接已全部导通的晶闸管，异步风力发电机输出 电流直接流向电网，风电机组进入稳态运行阶段。
b.恒速恒频同步发电机的运行特点
并网过程通常可以使用计算机自动检测。对风 力发电机的调速装置要求较高，成本较贵。
并网时能使瞬态电流减至最小，从而让风力发 电机组和电网受到的电流冲击也最小。
当风力发电机组功率保持不变时，通过调节励 磁电流，不仅能向电网发出有功功率，而且能 向电网发出无功功率，有助于提高电网的供电 能力。
并网前发电机空载，取电网电压（频率、相位、幅 值）作为控制信息提供给控制系统，据此调节发电 机的励磁，按并网条件控制发电机定子空载电压， 变速恒频风力发电机空载并网控制的实质是根据电 网的信息来调节发电机的励磁，使发Baidu Nhomakorabea机输出电压 符合并网的要求。
风力机
双PWM 变流器
变速恒频 发电机
转子电流
控制信号
同步发电机的工作频率与电网频率是彼此独立 的，叶轮及发电机的转速可以变化，不会发生 同步发电机的失步问题；
由于频率变换装置采用静态自励式逆变器，会 产生高次谐波电流流向电网。
26
双馈异步风力发电机系统
变速衡频发电机的并网方式
a.空载并网方式 b.带独立负载并网方式 c.孤岛并网方式
a.空载并网
1
风力发电系统结构示意图
各类风力发电机并网的方式
引言 恒速恒频风电机组并网 运行的模式及其特点 变速恒频风电机组并网 运行的模式及其特点
3
恒速恒频同步发电机的并网方式
同步发电机在运行中 ,既能输出有功功率 ,又 能提供无功功率 ,且周波稳定 ,电能质量高 ,已 被电力系统广泛采用。然而 ,将其移植到风力 发电机组上使用时却不是很理想。这是因为 风速时大时小 ,致使作用在转子上的转矩极不 稳定 ,并网时其调速性能很难达到同步发电机 所要求的精度。并网后若不进行有效的控制 , 常会发生无功振荡与失步问题 ,在重载下尤为 严重。
异步发电机组并网方式的特点比较
异步风力发电机直接并网
发电机直接与电网并联（即硬联网） 并网要求：风力机的风轮接近同步转
速（即达到99%~100%)时，即可并 网。 优点：并网容易，控制简单。
准同步并网
在转速接近同步转速的时候，先用电容励磁， 建立额定电压，然后对已建立励磁的发电机 电压和频率进行调节和校正使其与系统同步。 当发电机的电压和频率相位与系统一致的时 候，将发电机投入电网运行。采用这种方式 并网需要高精度的调速器和整步、同期设备。
控制系统
电网
空载并网的优点
通过对发电机转子交流励磁电流的调节 与控制，就可在变速运行中的任何转速 下满足并网条件，实现成功并网，这是 这类新型发电方式的优势所在。
很好的实现了定子电压的控制，实现简 单，定子的冲击电流很小，转子电流能 稳定的过渡，
b.带独立负载的并网方式
并网前发电机带负载运行，根据电网信息和定子电 压、电流对风力发电机进行控制。
14风电运维01 第一组: 罗锦(组长) 韩涛 姜凯铭 胡志 邓联崛
此时自动并网开关尚未动作，发电机通 过双向的晶闸管平稳的接入电网。发电 机平稳运行后，双向晶闸管出发脉冲自 动关闭。发电机输出电流不再经过双向 晶闸管而是通过已闭合的自动开关触点 流向电网。
两种软并网的差异
第一种方式所选用的是高反压双向晶闸管的电 流允许值比第二种方式的要大得多。这是因 为第一种方式要考虑到能达到发电机的额定 电流值，第二种方式只要通过略高于发电机 空载时的电流就可以满足要求。但需要采用 自动并网开关，控制回路也略显复杂。
变速恒频风电机组并网运行 的模式及其特点
变速恒频发电机系统是指在风力发电过程中发电机 的转速可以随风速变化,而通过其他的控制方式来得 到和电网频率一致的恒频电能.
变速恒频的同步发电机系统并网运行特点
可以使风力发电机组在很大风速范围内按最佳 效率运行，可实现最大功率输出控制；
因为采用频率交换装置进行输出控制，并网时 不会对系统造成电流冲击；
降压并网方式
这种方式是在发电机与系统之间串接电抗器，以减少合闸瞬间冲击电流的 幅值与电压下降的幅度。如在各相串接大功率的电阻。由于大功率的电 抗和电阻消耗功率，并网后进入稳定运行时，应将其电抗器和电阻切除。
这种并网方式要增加大功率的电阻或电抗器组件，投资随机组容量的增大 而增大，经济性较差。它是用于小容量风力发电机组。
准同期并网的优缺点
优点： 冲击电流较小。对系统的电压影响 较小，设和与电网容量比风力发电机组 大不了几倍的地方使用。
缺点：并网时间长，必须控制在最大允许 的转矩范围内运行，以免造成网上飞车。
捕捉式准同步快速并网
工作原理：是将常规的整步并网方式改为在频率变化 中捕捉同步点的工作方法进行并网。
优点：并网工作准确，快速可靠，即实现几乎无冲击 的准同步并网，对机组的调速精度要求不高，很好 的解决了并网过程与造价高的矛盾，适合于风力发 电机组的准同步并网操作。
其特点是： 并网前发电机带有独立负载，定子有电流，因此在 并网控制所需要的信息不仅取自于电网侧，同时还 取自于发电机定子侧。使控制更精确，更有利于捕 捉最大风能。
风力机 电阻箱
双PWM 变流器
控制信号
变速恒频 发电机
转子电流
定子信息
控制系统
电网
c.孤岛并网方式
此并网方案的实现共分为三个阶段： 1.励磁阶段 2.孤岛运行阶段 3.并网阶段