风力发电机并网控制三种方式
风电发电机并网的方式讲解
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。
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。
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。
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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
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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
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。
风力发电机组的并网
风力发电机组的并网当平均风速高于3m/s时，风轮开头渐渐起动；风速连续上升，当v4m/s时，机组可自起动直到某一设定转速，此时发电机将按掌握程序被自动地联入电网。
一般总是小发电机先并网；当风速连续上升到7～8m/s，发电机将被切换到大发电机运行。
假如平均风速处于8～20m/s，则直接从大发电机并网。
发电机的并网过程，是通过三相主电路上的三组晶闸管完成的。
当发电机过渡到稳定的发电状态后，与晶闸管电路平行的旁路接触器合上，机组完成并网过程，进入稳定运行状态。
为了避开产生火花，旁路接触器的开与关，都是在晶闸管关断前进行的。
(一)大小发电机的软并网程序1)发电机转速已达到预置的切人点，该点的设定应低于发电机同步转速。
2)连接在发电机与电网之间的开关元件晶闸管被触发导通(这时旁路接触器处于断开状态)，导通角随发电机转速与同步转速的接近而增大，随着导通角的增大，发电机转速的加速度减小。
3)当发电机达到同步转速时，晶闸管导通角完全打开，转速超过同步转速进入发电状态。
4)进入发电状态后，晶闸管导通角连续完全导通，但这时绝大部分的电流是通过旁路接触器输送给电网的，由于它比晶闸管电路的电阻小得多。
并网过程中，电流一般被限制在大发电机额定电流以下，如超出额定电流时间持续 3.0s，可以断定晶闸管故障，需要平安停机。
由于并网过程是在转速达到同步转速四周进行的，这时转差不大，冲击电流较小，主要是励磁涌流的存在，持续30～40ms。
因此无需依据电流反馈调整导通角。
晶闸管根据0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°、180°导通角依次变化，可保证起动电流在额定电流以下。
晶闸管导通角由0°大到180°完全导通，时间一般不超过6s，否则被认为故障。
晶闸管完全导通1s后，旁路接触器吸合，发出吸合命令1s内应收到旁路反馈信号，否则旁路投入失败，正常停机。
风电场并网运行控制策略及其优化
风电场并网运行控制策略及其优化随着全球对环保问题的关注日益加深，可再生能源的开发和利用成为了全球能源发展的重要方向。
其中，风能作为一种无污染、不排放温室气体的清洁能源逐渐受到各国政府和企业的青睐。
如今，全球范围内的风电装机容量正在不断增长，风电场的建设和运行控制面临着新的挑战。
因此，对风电场并网运行控制策略及其优化进行深入研究，对于提高风电发电效率和降低风电场的运行成本具有重要意义。
一、风电场并网运行控制策略概述风电场并网运行控制策略主要是指风力发电机组和电网之间的协调控制。
在国内外的风电场建设中，为了适应电网对稳定电压、频率和无功功率等方面的要求，采取了多种并网运行控制策略。
1、半随风启动策略半随风启动策略是指当机组转速达到一定值时，再投入电网并网运行。
这种策略可以降低并网电流的冲击，使风力发电机组较轻松地完成并网过程。
2、恒功率控制策略恒功率控制策略是指将输出功率控制在一个设定值，通过控制电网侧的电压来实现控制目标。
这种策略适用于小型风电场。
但是在大型风电场中，因为电网的容量限制，恒功率控制策略的适用范围有限。
3、最大功率跟踪策略最大功率跟踪策略是指通过控制叶片的角度和转速来实现输出功率最大化。
这种策略适用于风能资源稳定的情况下，但是在不稳定的风能资源条件下，其控制精度会受到较大的影响。
4、双馈风力发电机控制策略双馈风力发电机控制策略是指在风力发电机和电网之间加入一个功率电子装置，将转子电流变成可控制的电流去控制输出功率。
这种策略具有较好地控制性能和经济性。
以上是常见的并网运行控制策略，这些策略在不同的风电场中有不同的应用范围和效果。
为了提高并网运行的效果，需要进行策略的优化研究。
二、风电场并网运行控制策略优化风电场并网运行控制策略的优化主要包括以下方面：1、优化风机控制策略针对不同风能资源的变化，采取不同的控制策略来实现并网运行，通过根据实时表观功率和风速数据，对风机的控制策略进行实时调整，可以最大限度地发挥风力资源的利用效益。
风力发电的并网接入及传输方式
风力发电的并网接入及传输方式摘要：在环境保护之中，风力发电是其中节约资源最为有效地方式，虽然现今一直处在低谷的时期，但是未来的发展前景十分广阔，风力发电技术也在逐渐的趋于成熟，世界装机容量以及发电量也在逐渐的加大，日后在发电市场也逐渐的会占有更大的比例。
本文主要就是针对风力发电的并网接入及传输方式来进行分析。
关键词：风力发电；并网接入；传输方式1、我国风力发电及并网发展情况相关的数据充分的表明，2010年的中国风电累积装机容量达到了4182.7万KW，在超过了美国之后，已经跃居成为世界第一装机大国。
但与此同时，风电的发电量只有500亿千瓦的时候，依据要比美国低，并网容量也只有吊装容量的三成左右，要比国际水平低出很多，这在很大程度之上严重的影响到了效益水平与风电效率的提高。
中国的风电行业的风电行业的发展速度也是十分的迅猛，基本上是用到了5年的时间最终才实现了欧美发达国家将近30年的发展进程，在产业逐渐进步市场规模快速发展的同时，其面临的问题与挑战也逐渐的凸显出来。
首先是中国风电装备的质量水平，其中包括了发电能力以及设备完好率等等均有待提高，其次就是吊装容量和并网容量之间的差别，和国际先进水平相比之下，还存在着较大差别。
怎么从装机大国转变成为风电的利用大国，也就成为了我国目前面临的最大问题。
2、风电机组及其并网接入系统2.1、同步发电机在该结构之中，允许同步发电机以可变的速度运行，可以产生频率与可变电压的功率。
以此来作为在并网发电的系统之中广泛应用的同步发电机，在运行的时候，不仅仅可以输出有功功率，而且还可以提供无功功率，且频率也是十分的稳定。
对于由风力机驱动的同步发电机和电网并联运行的时候，就随机可以采用自动准同步并网以及自同步并网的方式。
因为风电的电压、频率的不稳定性，一般就会使得应用前者并网相对比较困难；然而对于后者来说，因为并网的装置比较简单，最为常见的结构就是通过AC—DC—AC的整流逆变方式与系统进行并网，其原理结构如图1所示。
第二章风力发电机组并网方式分析
第二章风力发电机组并网方式分析2风力发电机组并网运行方式分析2.1风力发电系统的基本结构和工作原理风力发电系统从形式上有离网型、并网型。
离网型的单机容量小(约为0．1～5 kW，一般不超过10 kW)，主要采用直流发电系统并配合蓄电池储能装置独立运行；并网型的单机容量大(可达MW级)，且由多台风电机组构成风力发电机群(风电场)集中向电网输送电能。
另外，中型风力发电机组(几十kW到几百kW)可并网运行，也可与其它能源发电方式相结合(如风电一水电互补、风电一柴油机组发电联合)形成微电网。
并网型风力发电的频率应保持恒等于电网频率，按其发电机运行方式可分为恒速恒频风力发电系统和变速恒频风力发电系统两大类。
2.1.1恒速恒频风力发电系统恒速恒频风力发电系统中主要采用三相同步发电机(运行于由电机极对数和频率所决定的同步转速)、鼠笼式异步发电机(SCIG)。
且在定桨距并网型风电机组中，一般采用SCIG，通过定桨距失速控制的风轮使其在略高于同步转速的转速(一般在(1～1．05)n)之间稳定发电运行。
如图2.1所示采用SCIG的恒速恒频风力发电系统结构示意图，由于SCIG在向电网输出有功功率的同时，需从电网吸收滞后的无功功率以建立转速为n的旋转磁场，这加重了电网无功功率的负担、导致电网功率因数下降，为此在SCIG机组与电网之间设置合适容量的并联电容器组以补偿无功。
在整个运行风速范围内(3 m／s < <25 m／s),气流的速度是不断变化的，为了提高中低风速运行时的效率，定桨距风力1 发电机普遍采用三相(笼型)异步双速发电机，分别设计成4极和6极，其典型代表是NEGMICON 750 kW机组。
风图2.1采用SCIG的恒速恒频风力发电系统恒速恒频风力发电系统具有电机结构简单、成本低、可靠性高等优点，其主要缺点为：运行范围窄；不能充分利用风能(其风能利用系数不可能保持在最大值)；风速跃升时会导致主轴、齿轮箱和发电机等部件承受很大的机械应力。
风电变流器的多种并网控制方法比较
风电变流器的多种并网控制方法比较引言：风电发电作为可再生能源的重要组成部分，越来越受到关注和推广。
而风电变流器作为风电发电系统中的核心设备之一，起到了将风力发电机产生的交流电能转换为可与电力系统交互的直流电能的重要作用。
在风电变流器的设计中，并网控制方法的选择是至关重要的，不同的并网控制方法会对风电的发电效率、稳定性以及对电力系统的影响产生不同的影响。
本文将对当前常用的风电变流器的多种并网控制方法进行比较，并对其优缺点进行探讨。
一、直接并网控制方法直接并网控制方法是风电变流器中最为简单的一种方式。
其通过将风电发电机输出的交流电能直接与电力系统相连，达到将风能转化为电能并注入电力系统的目的。
该方法主要包括电压控制和频率控制两种方式。
1.1 电压控制电压控制是直接并网控制方法中较为常见的方式。
其通过对风电发电机输出电压进行控制，使其与电力系统的电压保持一致，从而实现风电发电机与电力系统的高效并网。
电压控制的优点在于不需要对电流进行独立控制，因此结构简单，容易实现。
然而，由于电压的波动会对电网稳定性产生影响，因此在实际应用中需要合理设计控制策略，以保证电网的稳定性。
1.2 频率控制频率控制是直接并网控制方法中另一种常见的方式。
其通过对风电发电机输出的频率进行控制，使其与电力系统的频率保持一致，从而实现风电发电机与电力系统的并联。
频率控制的优点在于可以减小电力系统频率的波动，提高电网的稳定性。
然而，由于频率控制需要对电流进行独立控制，因此控制系统的复杂度较高。
二、间接并网控制方法除了直接并网控制方法外，还存在一种称为间接并网控制的方式。
该方法通过使用一个电容器将风电发电机输出直流电能转换为交流电能，再将其与电力系统并联。
间接并网控制方法主要包括无感双闭环控制和模型预测控制两种方式。
2.1 无感双闭环控制无感双闭环控制是间接并网控制方法中较为常用的一种方式。
其通过对风电发电机输出电流进行控制，同时检测电网侧的电流和电压，从而实现风电发电机与电力系统的并联。
风电发电机并网的方式
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。
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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
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。
转子电 流
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。
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。
第二章 风力发电机组并网方式分析
2风力发电机组并网运行方式分析2.1风力发电系统的基本结构和工作原理风力发电系统从形式上有离网型、并网型。
离网型的单机容量小(约为0．1～5 kW，一般不超过10 kW)，主要采用直流发电系统并配合蓄电池储能装置独立运行；并网型的单机容量大(可达MW级)，且由多台风电机组构成风力发电机群(风电场)集中向电网输送电能。
另外，中型风力发电机组(几十kW到几百kW)可并网运行，也可与其它能源发电方式相结合(如风电一水电互补、风电一柴油机组发电联合)形成微电网。
并网型风力发电的频率应保持恒等于电网频率，按其发电机运行方式可分为恒速恒频风力发电系统和变速恒频风力发电系统两大类。
2.1.1恒速恒频风力发电系统恒速恒频风力发电系统中主要采用三相同步发电机(运行于由电机极对数和频率所决定的同步转速)、鼠笼式异步发电机(SCIG)。
且在定桨距并网型风电机组中，一般采用SCIG，通过定桨距失速控制的风轮使其在略高于同步转速的转速(一般在(1～1．05)n)之间稳定发电运行。
如图2.1所示采用SCIG的恒速恒频风力发电系统结构示意图，由于SCIG在向电网输出有功功率的同时，需从电网吸收滞后的无功功率以建立转速为n的旋转磁场，这加重了电网无功功率的负担、导致电网功率因数下降，为此在SCIG机组与电网之间设置合适容量的并联电容器组以补偿无功。
在整个运行风速范围内(3 m／s < <25 m／s),气流的速度是不断变化的，为了提高中低风速运行时的效率，定桨距风力1发电机普遍采用三相(笼型)异步双速发电机，分别设计成4极和6极，其典型代表是NEGMICON 750 kW机组。
风图2.1采用SCIG的恒速恒频风力发电系统恒速恒频风力发电系统具有电机结构简单、成本低、可靠性高等优点，其主要缺点为：运行范围窄；不能充分利用风能(其风能利用系数不可能保持在最大值)；风速跃升时会导致主轴、齿轮箱和发电机等部件承受很大的机械应力。
风力发电机并网讲解
2020/10/1
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双馈式风力发电机及其并网
双馈风力发电机为定子绕组直接接入交流电网，转子绕组由频 率、幅值、相位可调的变流器提供三相低频励磁电流的新型电 机，当转子绕组通过某一频率的交流电时，就会产生一个相对 转子旋转的磁场，此时会在电机气隙中形成一个同步旋转磁场， 转子的实际转速加上交流励磁电流产生的旋转磁场所对应的转 速等于同步转速，从而改变了双馈电机定子电动势与电网电压 向量的相对位置，也即改变了电机的功率角，因此有调节无功 功率出力的能力。
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。
2020/10/1
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发电机组并网的四个条件
1. 发电机的频率与系统频率相同。 2. 发电机出口电压与系统电压相同,其最
大误差应在5%以内。 3. 发电机相序与系统相序相同。 4.发电机电压相位与系统电机组
根据风力发电机运行特征和运行技术，并 网型风力发电机一般分为：
1、恒速恒频风力发电机。 2、变速恒频风力发电机。
2020/10/1
3
什么是恒速恒频与变速恒频？
恒速恒频发电机系统是指在风力发电过 程中保持发电机的转速不变从而得到和 电网频率一致的恒频电能。
2020/10/1
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（２）独立负载并网方式：采用这种方式的思路是，并网前发 电机带负载运行，对发电机和负载进行控制，在满足并网条 件时进行并网。这种并网方式的特点是，发电机具有一定的 能量调节作用，降低了对原动机的调速能力要求，但是这种 并网方式控制起来非常复杂，所需要的信息不仅取自于电网
侧，同时还取自于定子侧。
2020/10/1
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恒速笼型异步风力发电机系统
直驱式永磁同步风力发电机组并网与保护
直驱式永磁同步风力发电机组并网与保护一、并网条件和方式1.并网条件永磁同步风力发电机组并联到电网时，为了防止过大的电流冲击和转矩冲击，风力发电机各相端电压的瞬时值要与电网端对应相电压的瞬时值完全一致，满足的条件：①波形相同；②幅值相同；③频率相同；④相序相同；⑤相位相同。
并网时因风力发电机旋转方向不变，只要使发电机的各相绕组输出端与电网各相互相对应，条件④就可以满足；而条件①可由发电机设计、制造和安装保证；因此并网时主要完成其他3个条件的检测和控制，其中频率相同必须满足。
2.并网方式（1）自动准同步并网。
满足上述理想并联条件的并网方式称为准同步并网，在这种并网方式下，并网瞬间不会产生冲击电流，电网电压不会下降，也不会对定子绕组和其他机械部件造成冲击。
永磁同步风力发电机组的起动与并网过程如下：当发电机在风力机带动下的转速接近同步转速时，励磁调节器给发电机输入励磁电流，通过调节励磁电流使发电机输出的端电压与电网电压相近。
在风力发电机的转速几乎达到同步转速、发电机的端电压与电网电压的幅值大致相同，并且断路器两端的电位差为零或很小时，控制断路器合闸并网。
永磁同步风力发电机并网后通过自整步作用牵入同步，使发电机电压频率与电网一致。
以上的检测与控制过程一般通过微机实现。
（2）自同步并网。
自动准同步并网的优点是合闸时没有明显的电流冲击，缺点是控制与操作复杂、费时。
当电网出现故障而要求迅速将备用发电机投入时，由于电网电压和频率出现不稳定，自动准同步法很难操作，往往采用自同步法实现并网运行。
自同步并网的方法是，同步发电机的转子励磁绕组先通过限流电阻短接，发电机中无励磁磁场，用原动机将发电机转子拖到同步转速附近（差值小于5%）时，将发电机并入电网，再立刻给发电机励磁，在定子、转子之间的电磁力作用下，发电机自动牵入同步。
由于发电机并网时转子绕组中无励磁电流，因而发电机定子绕组中没有感应电动势，不需要对发电机的电压和相角进行调节和校准，控制简单，并且从根本上排除不同步合闸的可能性。
风力发电机并网控制方法研究
风力发电机并网控制方法研究【摘要】随着科技的不断进步，工业化程度加大，对电能的需求不断增加，而传统的不可再生资源的短缺，让清洁、取之不竭的风能成为了当今发电方式之一。
由于风能本身的不稳定性及风力发电机存在的电压变化大、幅值低及频率变化等缺点。
本文对异步风力发电机、同步风力发电机并网方法各自优缺点及适应的场合进行详细的比较分析。
为今后提高发电质量、发电效率、降低发电成本和更充分的利用风能具有重要的意义。
【关键词】风力发电；并网；控制方法；电能质量【Abstract】With the constant progress of science and technology, the industrialization of the society has been raised step by step, industries demand for the electric energy increasing substantially, because the traditional nonrenewable resources shortage,the inexhaustibleun wind power is one of the cleanest way to generation power nowadays. Since the instability of wind power itself and the voltage of the wind generator voltage,which has the large fluctuations,small amplitude and frequency variation weakness. This paper comparing their advantages and disadvantage srespectively of the asynchronous and synchronous wind generator voltage method and to be suitable for different occasions. Improving power quality, power efficiency and reducing power cost , more full use of wind power is of great significance for further research.【Key words】Wind power generation;Grid-connected;Control method;Quality Control0.引言随着人口的不断增长，人类对常规能源的开发和利用在不断增加，常规能源将面临枯竭的危机[1]。
风力发电机并网概要
2018/10/24
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发电机组并网的四个条件
1. 发电机的频率与系统频率相同。
2. 发电机出口电压与系统电压相同,其最
大误差应在5%以内。 3. 发电机相序与系统相序相同。 4.发电机电压相位与系统电压相位一致。 当满足以上四个条件时，可以合上并网 开关，使发电机组并入系统运行
2018/10/24 5
2018/10/24
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双馈式风力发电机及其并网
双馈风力发电机为定子绕组直接接入交流电网，转子绕组由频
率、幅值、相位可调的变流器提供三相低频励磁电流的新型电 机，当转子绕组通过某一频率的交流电时，就会产生一个相对 转子旋转的磁场，此时会在电机气隙中形成一个同步旋转磁场， 转子的实际转速加上交流励磁电流产生的旋转磁场所对应的转 速等于同步转速，从而改变了双馈电机定子电动势与电网电压 向量的相对位置，也即改变了电机的功率角，因此有调节无功 功率出力的能力。
2018/10/24
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4、双向晶闸管控制的软切入法的并网方式 采用这种方式时在异步发电机定子与电网之间每 相串入一只双向晶闸管，接入的目的是将发电机 并网瞬间的冲击电流控制在允许的限度内。当发 电机达到同步速附近时，发电机输出端的短路器 闭合，发电机组通过双向晶闸管与电网相连，通 过电流反馈对双向晶闸管导通角控制，将并网时 的冲击电流限定在额定电流1.5倍以上，从而得到 一个比较平滑的并网过程，正常运行时，双向晶 闸管被短接。
2018/10/24
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双馈异步风力发电机系统
2018/10/24
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双馈风力发电机组的并网方式
空载并网，独立负载并
网以及孤岛并网方式。
2018/10/24
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风力发电机并网模板
2018/9/18
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2、准同期并网方式
准同期并网方式 ：采用这种方式时在转速接近 同步转速时，先用电容励磁，建立额定电压，然 后对已建立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、频率、相位 与系统一致时，将发电机投入电网运行。
2018/9/18
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3、降压并网方式
降压并网方式：采用这种方式时在异步电机与电 网之间串接电阻、电抗器或自耦变压器，以降低 并网合闸瞬间冲击电流幅值及电网电压下降的幅 度。因为电阻、电抗器等要消耗功率，在发电机 并入电网进入稳态时，再将其短接。
2018/9/18
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1.5MW变速恒频双馈型风电机组
2018/9/18
东方汽轮机厂
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直接驱动的同步发电机及其并网
直驱型风力发电机组是无齿轮箱的 变桨距变速风力发电机组，风轮轴直接 与低速发电机连接。直驱型风力发电机 组要采用全功率变流器。
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直驱型风力发电系统电网连接图
2018/9/18
2018/9/18
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双馈式风力发电机及其并网
双馈风力发电机为定子绕组直接接入交流电网，转子绕组由频
率、幅值、相位可调的变流器提供三相低频励磁电流的新型电 机，当转子绕组通过某一频率的交流电时，就会产生一个相对 转子旋转的磁场，此时会在电机气隙中形成一个同步旋转磁场， 转子的实际转速加上交流励磁电流产生的旋转磁场所对应的转 速等于同步转速，从而改变了双馈电机定子电动势与电网电压 向量的相对位置，也即改变了电机的功率角，因此有调节无功 功率出力的能力。
三、恒速恒频风力发电机的并网
优点：恒速恒频风力发电系统具有结构
简单、成本低、过载能力强以及运行可 靠性高等优点，其发电设备主要是异步 风力发电机。 缺点：异步风力发电机在并网瞬间会出 现较大的冲击电流，异步发电机自身不 发无功功率，需要无功补偿。
并网型风力发电机组的调节控制2
风机采用异步发电技术，存在 功率流向的不确定性，发电机可能 低于同步转速运行，也可能工作在 同步转速之上。在大小发电机软切 换控制过程中须慎重处理。
3、有风轮转速反馈的桨距调节 风力发电机 为了尽可能提高风力机风能转 换效率和保证风力机输出功率平稳， 风力机将进行桨距调整。在定桨距 风力机的基础上加装桨距调整环节， 称为变桨距风力机组。
机组在叶片设计上采用了变 桨距结构。 其调节方法是：
在起动阶段，通过调节变桨 距系统控制发电机转速，将发电 机转速保持在同步转速附近，寻 找最佳并网时机然后平稳并网；
4、变速恒频这种调节方式 是目前公认的最优化调节方式， 也是未来风电技术发展的主要方 向。
在额定风速以下时，主要调 节发电机反力转矩使转速跟随风 速变化，保持最佳叶尖速比以获 得最大风能；
速度控制和直接桨距控制常用 于风力发电机的起动、停止和紧急 事故处理。因而，变桨距风力机的 起动风速较定桨距风力机低，但对 功率的贡献没有意义；停机时对传 动机械的冲击应力相对缓和。
风机正常工作时，主要采用功 率控制。对于功率调节速度的反映 取决于风机桨距调节系统的灵敏度。 在实际应用中，由于功率与风速的 三次方成正比，风速的较小变化将 造成风能较大变化，风机输出功率 处于不断变化中。
通常系统设计有两个不同功率 不同极对数的异步发电机。大功率 高转速的发电机工作于高风速区， 小功率低转速的发电机工作于低风 速区，由此来调整尖速比λ ，实现追 求Cp最大下的整体运行控制。
定桨矩风机的攻角一般设定在0°。 在不同风频密度的地区可根据具体情况 在安装时予以调整，但须充分考虑到对 于风机失速点的影响。从设计的角度考 虑，叶片的翼形难以做到在失速点之后 功率恒定，通常都有些下降。因其发生 在高风速段，对发电量有一定影响。
风电机组的控制及并网
变流控制命令
图2.7 变速恒频风力发电机组的主控制框图
根据变速风力发电机组在不同区域的运行将 基本控制策略确定为：
(1)低于额定风速时，通过对变频器进行控制， 从而控制发电机的电磁转矩，以改变发电 机的转速，从而能在在变速运行区域跟踪 曲线，风力发电机受到给定的功率-转速曲 线控制，获得最大能量。
(2)变速齿轮箱进行转速转换，将风力机的低 转速转化为发电机运行所需要的高转速。
(3)风力发电发电机把风力机输出的机械能转 变为电能。
(4)发电机侧变流器由自关断器件（如GIR、 IGBT、GTO等）构成的AC/DC变流器，采 用一定的控制方法将发电机发出的变频的 交流转换为直流。
(5)直流环节：一般直流环节的电压控制为恒 定。
❖ 其中给定直流电压Ud*与实际检测到的直流连接环 电压Ud相比较，所得误差信号经比例积分控制器调 节产生有功参考电流iq*，而无功功率外环产生无功 电流id*。电压环外环控制直流电压稳定，可以使逆 变器稳定地向电网传输功率，而无功功率环控制逆 变器输出无功功率，从而满足电网对于无功功率的 要求。电流内环依然采用基于旋转坐标轴的解耦控 制，采用比例积分调节器作为电流环的控制器。
2：减小逆变器和电磁噪声滤波损失。
3：在外部扰动下，双馈电机具有更好的鲁棒性 和可靠性。
❖ 双馈电机的缺点就是使用滑环，需要定期维修， 这极为不方便，尤其是用于海上风力发电时。
图2.4 异步电机风力发电系统
❖ 使用异步电机具有以下优点： 1：异步电机相当结实，无电刷，可靠，经济而普遍。 2：整流器可产生用于电机的可调励磁。 3：快速瞬态响应。 4：当有剩余容量时，逆变器可作为无功或谐波补偿
变流器
桨距角度
发电机 发电机转速
风力发电机并网 原理
此时输入转子电流的频率fr1为：
fr1=P·nr1/60=p(ns-nr2)/60=P·ns·S/60=S·fs
式中：S—转子滑差
fs---工频
上式表明：当发电机的转子以不同的 转速（滑差为S）运行时，只要根据转子转速 的变化来调节输入转子电流的频率，使变频器 在转子三相对称绕组中随时输入滑差频率fr1 的电流，就可以在发电机气隙中形成同步速度 的旋转磁场，在定子绕组中产生恒定频率的电 势，满足其并网运行的要求。
谢谢！感谢下ຫໍສະໝຸດ 载双馈异步发电机的缺点是有滑环结构，需 要经常维护。
2. 主要三种并网方式
交流励磁变速恒频发电机采用双馈型异步发电机, 与传统的直流励磁同步发电机以及通常的异步发电机 相比,其并网过程有所不同。采用交流励磁后,可根据 电网电压和发电机转速来调节励磁电流, 进而调节发 电机输出电压来满足并网条件,因而可在变速条件下实 现并网 。变速恒频风力发电机组的并网方式主要有空 载并网,带独立负载并网,孤岛并网。其中,空载并网和 带独立负载并网2种方式中,转子励磁变换器直接与电 网相连,双馈电机定子与电网经过开关相连,而孤岛并 网方式则是定子与转子励磁变换器直接连接,再经过开 关连接到电网,电网经过预充电变压器与直流母线连接。
• 3. 电机侧变频器启动(S7)。网侧变频器 电流80A左右，电机侧变频器电流20A左 右。
• 4. 同步(S7-syn)。风机转速达到12001400rpm，电机侧变频器注入140A电流， 电机定子侧电压达到690V。
• 5. 定子接触器闭合，发电(S8)。定子电 压幅值、相位、频率与电网电压近乎一 致，定子接触器闭合，风机并网发电。
三、GE风机并网方式简介
• 1. 预充电：预充电接触器MA吸和，变频 器直流母排充电至970DC左右，机侧变频 器工作，母排直流电压经机侧变频器逆 变对发电机转子加电压。
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风力发电机并网控制三种方式
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风力发电机并网控制三种方式
风力发电机的并网控制直接影响到风力发电机能否向输电网输送电能以及机组是否受到并网时冲击电流的影响。
并网控制装置有软并网，降压运行和整流逆变三种方式。
软并网装置：
异步发电机直接并网时，其冲击电流达到额定电流的6~8倍时，为了减少直接并网时产生的冲击电流及接触器
的投切频率，在风速持续低于启动风速一段时间后，风力发电才与电网解列，在此期间风力发电机处于电动机运行状态，从电网吸收有功功率。
降压运行装置：
软并网装置只在风力发电机启动时运行，而降压运行装置始终运行，控制方法也比较复杂。
该装置在风速低
于风力发电机的启动风速时将风力发电机与电网切断，避免了风力发电机的电动机运行状态。
整流逆变装置：
整流逆便是一种较好的并网方式，它可以对无功功率进行控制，有利于电力系统的安全稳定运行，缺点是造
价高。
随着风电场规模的不断扩大和大功率电力电子设备价格的降低，将来这种并网装置可能会得到广泛的应用。
风电场接入电力系统的方案主要由风电场的最终装机容量和风电场在电网所处的位置来确定。
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