并网型风力发电机组的调节控制

叶的表面产生涡流，效率降低，来限制电机发电 机的功率输出。为了提高风电机组在低风速时的 效率，通常采用双速电机发电机。在低风速段运 行的，采用小电机使桨叶具有较高的气
动效率，提高电机发电机的运行效率。失速调节 型的优点是失速调节简单可靠，当风速变化引起 的输出功率的变化只通过桨叶的被动失速调节而 控制系统不作任何控制，使控制系统大
快发展，控制方式从基本单一的定桨距失速控制 向变桨距和变速恒频控制方向发展，甚至向智能 型控制发展。作为风力资源较为丰富的国家之一， 我国加快了风电技术领域的自主开发
与研究，兆瓦级变速恒频的风力电机电机发电机 电机组国产化已列入国家“863”科技攻关顶目。 本文针对当前并网型风力电机发电机组的几种功 率凋节控制技术进行了介绍。
，同时在高风速段保持功率平稳输出。缺点是结 构比较复杂，故障率相对较高。 3主动失速调节型风力电机发电机组
也是未来风电技术发展的主要方向。变速恒频的 优点是大范围内调节运行转速，来适应因风速变 化而引起的风力机功率的变化，可以最大限度的 吸收风能，因而效率较高；控制系统采
取的控制手段可以较好的调节系统的有功功率、 无功功率，但控制系统较为复杂。随着计算机技 术与先进的控制技术应用到风电领域，并网运行 的风力发电风力发电控制技术得到了较
机的输出功率保持在额定功率。随着风电控制技 术的发展，当输出功率小于额定功率状态时，变 桨距风力电机发电机组采用技术，即根据风速的 大小，调整电机发电机转差率，使其尽
量运行在最佳叶尖速比，优化输出功率。变桨距 调节的优点是桨叶受力较小，桨叶做的较为轻巧。 桨距角可以随风速的大小而进行自动调节，因而 能够尽可能多的吸收风能转化为电能
角的大小。其调节方法为：当风电机组达到运行 条件时，控制系统命令调节桨距角调到45”，当 转速达到一定时，再调节到0“，直到风力机达 到额定转速并网发电；在运行过程中
，当输出功率小于额定功率时，桨距角保持在 0°位置不变，不作任何调节；当电机发电机输 出功率达到额定功率以后，调节系统根据输出功 率的变化调整桨距角的大小，使电机发电
63”科技攻关顶目。本文针对当前并网型风力电 机发电机组的几种功率凋节控制技术进行了介绍。 l定桨距失速调节型风力电机发电机组 定桨距是指桨叶与轮载的连接是固
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定的，桨距角固定不变，即当风速变化时，桨叶 的迎风角度不能随之变化。失速型是指桨叶翼型 本身所具有的失速特性，当风速高于额定风速69， 气流的攻角增大到失速条件，使桨
为减化。 2变桨距调节型风力电机发电机组 变桨距是指安装在轮载上的叶片通过控制改变其 桨距角的大小。其调节方法为：当风电机组达到 运行条件时，控制系统命令调节桨
距角调到45”，当转速达到一定时，再调节到 0“，直到风力机达到额定转速并网发电；在运 行过程中，当输出功率小于额定功率时，桨距角 保持在0°位置不变，不作任何调节；
l定桨距失速调节型风力电机发电机组 定桨距是指桨叶与轮载的连接是固定的，桨距角 固定不变，即当风速变化时，桨叶的迎风角度不 能随之变化。失速型是指桨叶翼型本身所具
有的失速特性，当风速高于额定风速69，气流的 攻角增大到失速条件，使桨叶的表面产生涡流， 效率降低，来限制电机发电机的功率输出。为了 提高风电机组在低风速时的效率，通
系统的冲击。主动失速调节型的优点是其言了定 奖距失速型的特点，并在此基础上进行变桨距调 节，提高了机同频率后并入电网。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电机发 电机转速，将电机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；在额定风 速以下时，主要调节电机发电机反力转
系统采用变桨距调节。在低风速肘，将桨叶节距 调节到可获取最大功率位置，桨距角调整优化机 组功率的输出；当风力机发出的功率超过额定功 率后，桨叶节距主动向失速方向调节，
将功率调整在额定值以下，限制机组最大功率输 出，随着风速的不断变化，桨叶仅需要微调维持 失速状态。制动刹车时，调节桨叶相当于气动刹 车，很大程度上减少了机械刹车对传动
当电机发电机输出功率达到额定功率以后，调节 系统根据输出功率的变化调整桨距角的大小，使 电机发电机的输出功率保持在额定功率。随着风 电控制技术的发展，当输出功率小于额
定功率状态时，变桨距风力电机发电机组采用技 术，即根据风速的大小，调整电机发电机转差率， 使其尽量运行在最佳叶尖速比，优化输出功率。 变桨距调节的优点是桨叶受力较小，
常采用双速电机发电机。在低风速段运行的，采 用小电机使桨叶具有较高的气动效率，提高电机 发电机的运行效率。失速调节型的优点是失速调 节简单可靠，当风速变化引起的输出功
率的变化只通过桨叶的被动失速调节而控制系统 不作任何控制，使控制系统大为减化。 2变桨距调节型风力电机发电机组 变桨距是指安装在轮载上的叶片通过控制改变其 桨距
随着计算机技术与先进的控制技术应用到风电领 域，并网运行的风力发电风力发电控制技术得到 了较快发展，控制方式从基本单一的定桨距失速 控制向变桨距和变速恒频控制方向
发展，甚至向智能型控制发展。作为风力资源较 为丰富的国家之一，我国加快了风电技术领域的 自主开发与研究，兆瓦级变速恒频的风力电机电 机发电机电机组国产化已列入国家“8
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桨叶做的较为轻巧。桨距角可以随风速的大小而 进行自动调节，因而能够尽可能多的吸收风能转 化为电能，同时在高风速段保持功率平稳输出。 缺点是结构比较复杂，故障率相对较高
。 3主动失速调节型风力电机发电机组 将定桨距失速调节型与变桨距调节型两种风力电 机发电机组相结合，充分吸取了被动失速和桨距 调节的优点，桨叶采用失速特性，调节
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；在额定风速以上时，采用变速与桨 叶节距双重调节，通过变桨距系统调节限制风力 机获取能量，保证电机发电机功率输出
的稳定性，获取良好的动态特性；而变速调节主 要用来响应快速变化的风速，减轻桨距调节的频 繁动作，提高传动系统的柔性。变速恒频这种调 节方式是目前公认的最优化调节方式，