风力发电机组的控制
风力发电机组的控制系统
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风力发电机组控制系统 的优化与改进
控制策略优化
优化控制策略是提高风力发电机组 效率的关键。
控制策略的优化主要涉及对风电机组 的启动、运行和停机阶段的控制逻辑 进行改进，以更好地适应风速的变化 ，提高发电效率和稳定性。
传感器优化
优化传感器是提高风力发电机组控制精度的必要步骤。
通过改进传感器的设计、提高其精度和可靠性，可以更准确地检测风速、风向、 温度、压力等参数，为控制系统提供更准确的数据，从而提高发电效率。
能源设备进行互联互通，实现能源的优化利用和节能减排。
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偏航控制
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偏航控制是风力发电机组控制系统中的另一项关键技术， 其目的是在风向变化时，自动调整机组的朝向，以保持最 佳的捕风角度。
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偏航控制通过实时监测风向和发电机组的朝向，采用适当 的控制算法，自动调节机组的偏航机构，以实现最佳的捕 风效果。
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常用的偏航控制算法包括：基于风向标的偏航控制、基于 扭矩传感器的偏航控制和基于GPS的偏航控制等。这些算 法能够根据风向的变化情况，自动调整机组的朝向，使其 始终保持在最佳的捕风角度。
是整个控制系统的核心，负责接收传 感器数据、执行控制算法并驱动执行 机构。
I/O模块
用于接收和发送信号，实现与传感器 和执行机构之间的通信。
人机界面
提供操作员与控制系统之间的交互界 面，显示机组状态和参数。
数据存储器
用于存储运行数据，便于故障分析和 优化运行。
控制算法
最大功率跟踪算法
载荷限制算法
根据风速传感器数据，自动调整发电机转 速和桨距角，使机组始终在最佳效率下运 行。
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桨距调节机构
根据控制系统的指令，调整风轮桨 距角。
风力发电机组的控制与监测系统
风力发电机组的控制与监测系统引言：风力发电作为一种可再生能源的重要形式，正逐渐成为全球能源结构转型的重要组成部分。
风力发电机组的控制与监测系统在保证发电机组安全运行和优化发电性能方面起着至关重要的作用。
本文将从控制系统和监测系统两个方面，探讨风力发电机组的控制与监测技术的发展和应用。
一、控制系统的发展与应用1.1 控制系统的基本原理风力发电机组的控制系统主要包括风机控制系统和发电机控制系统。
风机控制系统通过调节叶片角度和转速，使风机在不同风速下保持最佳运行状态；发电机控制系统则负责调节发电机的输出功率和频率，以适应电网的要求。
1.2 控制系统的发展趋势随着风力发电技术的不断发展，控制系统也在不断升级。
目前，自适应控制、模型预测控制和智能控制等技术被广泛应用于风力发电机组的控制系统中。
这些技术能够根据实时的风速和发电机组状态，实现自动调节和优化控制，提高发电效率和可靠性。
1.3 控制系统的应用案例以某风力发电场为例，其控制系统采用了自适应控制技术。
该系统通过实时监测风速、风向和发电机组状态等参数，自动调节叶片角度和转速，以实现最佳的风力利用和发电效率。
通过该控制系统的应用，该风力发电场的发电效率提高了10%，并且减少了停机维护次数，降低了运维成本。
二、监测系统的发展与应用2.1 监测系统的基本原理风力发电机组的监测系统主要用于实时监测发电机组的运行状态和故障诊断。
该系统通过传感器实时采集风速、叶片转速、温度、振动等参数，并通过数据分析和算法判断发电机组的运行状态和故障情况。
2.2 监测系统的发展趋势随着物联网和大数据技术的发展，风力发电机组的监测系统也在不断升级。
目前，无线传感器网络、云计算和机器学习等技术被广泛应用于监测系统中。
这些技术能够实现远程监测和数据分析，提高故障诊断的准确性和效率。
2.3 监测系统的应用案例以某风力发电场为例，其监测系统采用了无线传感器网络和云计算技术。
该系统通过无线传感器实时采集发电机组的运行数据，并将数据上传至云端进行存储和分析。
第五章 变速恒频风力发电机组的控制
三、基本控制逻辑 (1)事先根据叶片特性计算出最优的叶尖速比λopt和最优功率系
数CPmax，将它们作为固定值设置在控制器中，于是由测量到的
发电机转速即可得知获得最大功率下的理想发电机电磁转矩。 (2)时刻计算∂Pem/∂ω，以爬山法来追求最优工作点，使∂Pem/∂ω= 0，从而获得最大功率输出。
风力发电机组监测与控制
第五章 变速恒频风力发电机组的控制
第五章 变速恒频风力发电机组的控制 第一节 变速恒频风力发电机组的控制目标
第二节 变速恒频风力发电机组的控制策略
第三节 常用的控制方法和手段
第一节 变速恒频风力发电机组的控制目标 叶轮所受的空气动力学载荷主要分为两大部分：确定性载荷与
随机性载荷。随机性载荷是由风湍流引起的，而确定性载荷则
统的扭转振动存在很大的阻尼，一般不会引起什么问题。但对 于变速恒频风力发电机组，特别是处于恒转矩控制状态下，叶 轮、齿轮箱和发电机的阻尼都很小，因而叶片的平面内振动模 态和电磁转矩脉动可能激发传动系统产生剧烈的扭转振动。
七、塔架前后振动的抑制
图5-7
带通滤波器的频率特性
八、独立变桨技术
图5-8 增加传动链阻尼后的转矩控制器
(4)机组在额定风速以上运行时，为保持稳定的功率输出而进行 的变速变桨耦合控制。
第二节 变速恒频风力发电机组的控制策略 一、变速风力机的转矩-转速特性
二、功率系数CP、叶尖速比λ和桨距角β的特定关系
三、基本控制逻辑 四、滤波器 五、转矩和变桨控制 六、传动系统的扭转振动抑制 七、塔架前后振动的抑制 八、独立变桨技术
图5-12 变速与变桨分步控制带来的功率损失
四、在过渡区域进行变桨调节以增强可控性 实际的运行中，由于叶轮动态特性的影响，如果在额定点C附
风力发电机组控制策略优化
风力发电机组控制策略优化随着清洁能源的重要性日益凸显，风力发电作为一种环保、可再生的能源形式得到了广泛的应用。
而风力发电机组的控制策略对于发电效率和系统稳定性具有至关重要的作用。
本文将重点探讨风力发电机组控制策略的优化方案，旨在提高风力发电系统的整体性能。
目前，主要的风力发电机组控制策略包括：变桨角控制、变速风机控制以及混合控制等。
在实际应用中，选择合适的控制策略对于最大化风力发电系统的效益至关重要。
针对不同功率等级、风速和负载情况，需要灵活调整风电机的控制策略，以实现最佳发电性能。
首先，变桨角控制是目前最为广泛采用的控制策略之一。
通过调整叶片的桨距角，实现对转子速度和发电功率的控制。
在风速较低时，适当增大桨距角可以增加叶片对风的受力面积，提高转子速度；而在风速较高时，减小桨距角可以保护风机不受损坏。
此外，通过对风机的转子速度进行监测和控制，实现风力发电机组的稳态运行。
其次，变速风机控制是另一种常见的控制策略。
通过调整变速风机的风扇叶片转速，使其始终处于最佳运行状态。
在低风速时，提高叶片转速可以增加风机的转矩输出；而在高风速时，减小叶片转速可以有效控制发电机组的输出功率。
通过智能控制系统对变速风机进行精准调节，实现风力发电系统的高效稳定运行。
最后，混合控制策略结合了变桨角控制和变速风机控制的优点，综合考虑风速、负载和发电机组的特性，实现最佳的控制效果。
通过优化控制参数和算法，提高风力发电机组的整体性能和可靠性。
通过无人机巡检或远程监控系统，实时监测风场的风速和风向，为控制策略的优化提供数据支持。
综上所述，风力发电机组控制策略的优化是提高风力发电系统效率和稳定性的关键。
变桨角控制、变速风机控制和混合控制策略是当前主流的控制方式，根据不同工况灵活选择合适的控制策略，实现风力发电系统的最佳运行状态。
未来，随着智能化技术的不断发展，风力发电机组控制策略的优化将更加精准高效，为清洁能源领域的可持续发展提供有力支持。
风力发电机组的控制与优化
风力发电机组的控制与优化一、引言近年来，随着环保意识的逐步增强以及各国政府对可再生能源的大力支持，风能发电成为了越来越流行的一种发电方式。
然而，在实际应用中，风力发电的效率往往受到很多因素的影响，如风速、风向、空气密度等等，因此如何控制和优化风力发电机组的运行方式，提高发电效率，成为了当前亟需研究的问题。
二、控制风力发电机组的关键技术1. 风机转速控制风能发电的关键在于利用风力驱动风机旋转，从而带动发电机发电。
因此，控制风机的旋转速度是整个风能发电过程中最关键的环节之一，也是影响发电效率的重要因素之一。
通常情况下，为了提高发电效率，风机控制系统会把风机旋转速度控制在一个合理的范围内，避免过快或过慢导致发电效率下降。
2. 风向控制风能发电的效率往往取决于风速和风向的变化，因此在进行风力发电的过程中，需要对风向进行精细控制，保持风机在适宜的方向上运转。
一般来说，风机控制系统会通过各种传感器和检测设备，及时获取风向信息，并对风机的控制进行调整，以提高发电效率。
3. 功率输出控制风力发电机组的功率输出控制是风能发电过程中的一个重要环节，对于提高发电效率和减少损耗具有重要意义。
通常情况下，风机控制系统会根据风速、转速和负载等因素，实时控制发电机的功率输出，从而实现优化运行。
三、优化风力发电机组的运行方式1. 系统故障诊断和维护在进行风力发电的过程中，由于受到各种因素的影响，风机控制系统可能会发生各种故障，进而影响到发电效率。
因此，对风机控制系统进行实时的故障诊断和维护，及时修复故障，对于提高发电效率至关重要。
2. 多变量智能控制传统的风能发电控制方式往往采用单变量控制，即以单个参数作为控制变量，如风速或转速。
这种方式的缺点是无法精确地控制风力发电的各个环节，从而影响到整个发电效率。
相比之下，多变量智能控制可以同时考虑多个因素，如风速、风向、转速、负载等，通过对多个因素进行综合分析和优化调整，实现整个系统的高效运行。
风力发电机组运行安全与控制方案分析
风力发电机组运行安全与控制方案分析二、风力发电机组运行安全分析1. 隐患识别与排查：通过对风力发电机组的日常检查维护和定期巡检，对可能存在的隐患进行识别和排查。
主要包括机组结构、机械部件、电气元件等方面的安全隐患。
2. 风速限制与控制：根据风力发电机组的额定风速和安全防护要求，设置相应的风速限制和控制方案。
当风速超过限制范围时，应自动切除风力发电机组的输出，以防止机组损坏和安全事故发生。
3. 温度监测与保护：对风力发电机组的各个关键部件和设备进行温度监测，当温度超过设定阈值时，及时采取相应的保护措施，避免设备过热引发事故。
4. 停机保护与紧急停机：针对风力发电机组发生故障或其他紧急情况时，应配置相应的停机保护和紧急停机装置，以确保机组和操作人员的安全。
5. 对外部干扰的防护：风力发电机组在运行过程中容易受到外部因素的干扰，如雷击、冰雹等。
应加强对这些因素的防护措施，减少对机组运行的影响，保证机组的稳定运行。
三、风力发电机组运行控制方案分析1. 风速测量与控制：安装风速测量装置，实时监测风速，并根据风速的变化调整风力发电机组的输出功率，以最大限度地发挥机组的发电效率。
2. 转速控制与调整：通过控制风力发电机组的转速，使其在不同的风速下都能达到最佳发电工况，提高整个系统的发电效率。
3. 故障检测与自动诊断：配置故障检测和自动诊断系统，对风力发电机组的运行状态进行实时监测，一旦发现异常情况，及时采取相应的措施进行处理，避免故障的扩大和传导。
4. 远程监控与控制：通过远程监控系统，可以对风力发电机组的运行状态和发电量进行实时监测，在必要时还可以对机组进行远程调整和控制，提高运行的灵活性和效率。
5. 数据分析与优化：对风力发电机组的运行数据进行收集和分析，寻找机组运行中的优化空间，并及时采取相应的措施进行调整和优化，提高整个系统的发电效率。
风力发电机组的运行安全与控制方案是风力发电系统运行的重要保障，必须从多个方面进行分析和优化，以确保机组的安全稳定运行和最大化的发电效率。
风力发电机组的控制系统
风力发电机组的控制系统风力发电作为一种清洁、可再生的能源，越来越得到人们的重视和使用。
而风力发电最核心的部分就是风力发电机组控制系统。
本文将深入探讨风力发电机组控制系统的相关知识。
一、风力发电机组的基本组成部分风力发电机组通常由3个主要部分组成：风力涡轮、变速器和发电机。
其中变速器是为了将风力涡轮的旋转速度转变成适合发电机的速度，同时保证风力涡轮在各种风速下都能正常转动。
而发电机则是将机械能转变为电能。
二、风力发电机组的控制系统的分类根据控制对象的不同，风力发电机组控制系统可以分为风力涡轮控制系统和整机控制系统。
1. 风力涡轮控制系统风力涡轮控制系统主要由风速测量仪、方向传感器、转矩信号传感器、角度传感器、变桨控制器等部分组成。
其主要作用是对风速和转矩进行检测和获取，然后根据这些数据控制机组桨叶的角度，调节风力涡轮的输出功率，以适应不同的风速和负载要求。
当遭遇大风或预期外部异常情况时，风力涡轮控制系统还可以自动停机。
2. 整机控制系统整机控制系统主要由仪表、控制器、通信模块、电动机传动机构、机械部分等部分组成。
整机控制系统起到了协调、控制各部分工作的作用，可以实现以最佳的效率输出电能。
其主要作用是监控发电机组的运转状态，通过检测各项参数实时调整变速器的转速，并及时进行告警和自动停机。
三、风力发电机组控制系统的关键技术1. 风力涡轮桨叶轴系统的控制风力涡轮桨叶轴系统的控制是风力发电机组控制系统的核心部分之一，也是解决风机输出功率波动和抖动问题的重要技术。
目前常见的调节方式包括机械调节和电动调节两种。
机械调节方式主要采用伺服驱动的伸缩臂与桨叶之间的连杆机构实现，而电动调节则利用变速器的电动油门、电子液压伺服系统或液压拉杆控制桨毂角度。
其中，电动调节方式更加智能化、精准化。
2. 整机控制系统的优化算法整机控制系统的优化算法是风力发电机组控制系统技术的另一个重要方向。
通过对风能、转速、功率、角度等数据进行分析，整机控制系统可通过智能算法，实现最大效率的输出电能。
风力发电机组控制技术
恒速定桨距风力发电机组存在低风速运行时风能转换效 率低的问题。在整个运行风速范围内由于气流的速度是不断 变化的，如果风力机的转速不能随风速而调整，必然要使风 轮在低风速时的效率最低。发电机本身也存在低负荷时的效 率低的问题。 变桨距的风力发电机组，起动时可对转速进行控制，并 网后可对功率进行控制，使风力机的起动性能和功率输出特 性都有显著的改善。风力发电机组的变桨距系统组成的闭环 控制系统，使控制系统的水平提高到一个新的阶段。
1.2.2 风力发电机组安全运行的基本条件 对安全运行起决定因素是风速变化引起的转速的变化，所以 转速的控制是机组安全运行的关键。风速的变化、转速的变化、 温度的变化、振动等都会直接威胁风力发电机组的安全的运行。 1.2.2.1 风力发电机组工作参数的安全运行范围 1风速 风速的规定工作范围3~25m/s，风速超过25m/s以上时，会 对机组的安全性产生威胁。 2转速 风力发电机组超速时，对机组的安全性将产生严重威胁。
风力发电机组的控制系统
风力发电机组的控制系统
1 概述 2 定桨距风力发电机的控制 3 变桨距风力发电机的控制 4 变速风力发电机的控制 5 控制系统的执行机构 6 偏航系统
1 概述 风力发电机组控制系统是机组正常运行的核心，其控制技 术是风力发电机组的关键技术之一，其精确的控制、完善的功 能将直接影响机组的安全与效率。 1.1 风力发电机组控制系统的基本组成 控制系统关系到风力机的工作状态、发电量的多少以及设备 的安全。 发电机的结构和类型不同形成了多种结构和控制方案。风力 发电机组控制系统由传感器、执行机构和软/硬件处理器系统组 成。
（4）热继电器保护运行，设过热、过载保护控制装置。 （5）接地保护，设备所有零部件因绝缘破坏或其他原因可能引 起出现危险电压的金属部分，均应实现保护接地。
风力发电控制方法
风力发电控制方法一、引言随着能源需求的不断增长和对环境保护意识的提高，可再生能源的利用越来越受到关注。
其中，风力发电作为一种清洁、可持续的能源形式，逐渐成为人们广泛采用的发电方式之一。
风力发电的关键是如何有效地控制风力发电机组的运行，以实现最大化的发电效益。
本文将介绍几种常见的风力发电控制方法。
二、定速控制定速控制是风力发电最常用的控制方式之一。
其原理是通过控制风力发电机组的转速保持恒定，使得发电机输出的电压和频率稳定。
在这种控制方式下，风力发电机组的转速通常设定为额定转速，当风速超过额定风速时，会通过控制机组的叶片角度或刹车系统来限制转速，以保护发电机组的安全运行。
三、变速控制变速控制是一种根据风速的变化而调整风力发电机组转速的控制方式。
在低风速时，风力发电机组的转速较低，以保证机组获得足够的启动风速；而在高风速时，转速会逐渐增加，以提高风力发电机组的发电效率。
变速控制能够更好地适应不同的风速条件，提高发电效率，但也增加了控制系统的复杂性和成本。
四、功率控制功率控制是一种以实际输出功率为目标的控制方式。
通过监测风力发电机组的转速、风速和叶片角度等参数，控制系统可以实时计算出最佳的功率输出点，并调整叶片角度和转速以实现最大化的发电效益。
功率控制可以使风力发电机组在不同的风速条件下始终工作在最佳状态，提高发电效率和稳定性。
五、电网并联控制电网并联控制是将风力发电机组与电网连接并行运行的一种控制方式。
通过监测电网的电压和频率等参数，控制系统可以调整风力发电机组的输出功率，使其与电网保持同步运行。
电网并联控制可以实现风力发电的发电功率与电网负荷的匹配，同时也可以提供稳定的电力输出。
六、故障保护控制故障保护控制是一种用于保护风力发电机组安全运行的控制方式。
通过监测发电机组的转速、温度、振动等参数，控制系统可以及时检测到可能存在的故障，并采取相应的措施，如降低转速、切断电网连接等，以防止故障进一步扩大，保护设备和人员的安全。
风力发电机原理与机组控制
风力发电机原理与机组控制
风力发电机是一种将风能转换为电能的设备，其基本原理是利用风力驱动风轮旋转，通过传动系统将旋转的机械能传递给发电机，最终产生电能。
风力发电机主要由叶片、轮毂、传动系统、发电机、控制系统等组成。
叶片是风力发电机的关键部件，其形状和材料会影响到风力发电机的效率和性能。
轮毂是连接叶片和传动系统的部件，传动系统包括齿轮箱和联轴器等，用于将叶片旋转的机械能传递给发电机。
发电机则是将机械能转换为电能的核心部件。
风力发电机组的控制主要包括对风轮转速、发电机输出功率和机组运行状态的控制。
控制系统的核心是控制器，其通过传感器和执行器等部件，对风轮转速、发电机输出功率和机组运行状态进行实时监测和控制。
控制风力发电机组的目的是在保证发电机组安全运行的前提下，实现对发电机组输出功率的优化控制，从而提高发电效率和可靠性。
为此，控制器需要对风速、风向、叶片角度、发电机转速和输出功率等参数进行实时监测和控制。
总之，风力发电机组的控制是一项复杂的技术，需要对风力发电机的工作原理和控制系统有深入的了解和掌握。
风力发电机的转速控制说明书
风力发电机的转速控制说明书一、引言风力发电是一种利用风能转化为电能的清洁能源。
风力发电机是将风能转化为机械能，再通过发电机转化为电能的设备。
本说明书旨在介绍风力发电机的转速控制方法，并提供相关操作指南。
二、转速控制原理风力发电机的转速控制是为了优化发电机的工作状态，提高发电效率。
常用的转速控制方法包括以下几种：1. 常速控制：将风轮转速保持在固定的恒定值。
这种控制方法适用于风速较稳定的区域，并能保持较高的发电效率。
2. 变桨角控制：通过调整桨叶的角度来控制风轮受力情况，从而控制转速。
当风速较高时，增大桨叶角度，减小风轮转速；反之，减小桨叶角度，增大风轮转速。
这种控制方法适用于风速波动较大的区域。
3. 变频控制：通过改变发电机的电磁场频率来控制风力发电机的转速。
这种方式可以实现风轮转速的精确控制，适用于风速波动较大且要求较高的发电场景。
三、转速控制操作指南为了确保风力发电机的正常运行，以下是转速控制的一些建议：1. 在常速控制模式下，需要根据风速的变化调整风轮的转速。
定期监测风速，并根据监测结果调整转速，以保持最佳发电效率。
2. 在变桨角控制模式下，需要根据风速变化及转速要求调整桨叶的角度。
通常风速较高时，宜减小桨叶角度，以防止叶片过载；风速较低时，适当增大桨叶角度，以保证风轮转速达到要求。
3. 在变频控制模式下，操作人员需根据风速和发电机转速的设定值，进行相应的频率调节。
频率调节需根据具体机型和厂家提供的操作手册进行。
4. 定期检查发电机设备及控制系统的运行情况，确保转速控制装置的正常工作。
如发现异常情况，应及时进行维修或联系厂家处理。
四、安全注意事项在使用风力发电机的过程中，需要注意以下安全事项：1. 操作人员应该熟悉发电机的工作原理、性能和操作规程，并进行相应的培训。
2. 在进行转速控制操作前，应确保风力发电机处于安全状态，并切断相关电源。
3. 操作过程中，应遵循操作规程，不得擅自改动设备参数或超负荷操作。
风力发电机组的控制与保护
具有在高于额定风速时输出功率平稳的特点。当功率 在额定功率以下时，控制器将叶片节距角置于0。附近， 节距角不变，发电机的功率根据叶片的气动性能随风 速的变化而变化，当功率超过额定功率时，变桨距机 构开始工作，调整叶片节距角，使其将发电机的输出 功率调节在额定值附近。
1 概述 2 定桨距风力发电机的控制 3 变桨距风力发电机的控制 4 变速风力发电机的控制 5 控制系统的执行机构 6 偏航系统
1、概述
1.1风力发电机组的控制系统的可靠性直接影响 整个风力发电机组的正常发挥，其精确的控制、 完善的功能将直接影响机组的安全与效率。
1.2风力发电机组控制系统的基本组成 控制系统组成主要包括各种传感器、变距系统、
3 变桨距风力发电机的控制
▪ 3.1结构特点 ▪ 变桨风力发电机组的叶片不再与轮毂固定连接，
而是能够相对转动。 ▪ 从空气动力学角度考虑，当风速过高时，只有
通过调整桨叶节距，改变气流对叶片攻角，从 而改变风力发电机组获得的空气动力转矩，才 能使功率输出保持稳定。
3.2 变桨距风力发电机组的特性 3.2.1 输出功率特性
5.3电机驱动的变距机 构
变距系统的另一种
驱动方式是电机驱动方 式。由于结构简单，易 于施加各种控制，可靠 性高，使用更为普遍。
图15为变距系统的 一种典型结构，
图15独立变桨距电机执行原理图
6偏航系统
6.1偏航系统的基本结构
图16偏航系统结构
6.2偏航控制系统 偏航系统是一随动系统，当风向与风轮轴线偏离一个
▪ 3.4震动保护：机组应设有三级震动频率保护，震 动球开关、震动频率上限1、震动频率极限
▪ 4电网掉电保护 风力发电机组离开电网的支持是无法工作的， 一旦有突发故障而停电时，控制器的计算机由 于失电会立即终止运行，并失去对风机的控制， 控制叶尖气动刹车和机械刹车的电磁阀就会立 即打开，液压系统会失去压力，制动系统动作， 执行紧急停机。
风力发电机组的控制与安全系统技术要求
风力发电机组的控制与安全系统技术要求简介风力发电机组是一种利用风能转化为电能的设备，越来越多地被应用于能源领域。
为了保证风力发电机组的安全运行，需要进行控制和监管。
本文将介绍风力发电机组控制与安全系统的技术要求。
控制系统风力发电机组的控制系统是由控制器、传感器、执行机构等组成的，用于控制风力发电机的运行和维护。
控制器风力发电机组的控制器是核心部件，功率变换器、功率调整器、变桨器等都需要通过控制器来控制。
控制器需要支持各种常见的通讯协议，如Modbus、CAN等。
控制器需要具备以下技术要求：1.快速响应：控制器需要在短时间内响应并调节系统的状态，以保证发电机的安全运行。
2.稳定性：控制器需要能够保持在复杂多变的环境中的稳定性。
3.可靠性：控制器需要遵循良好的电路设计和质量控制标准，确保可靠性。
传感器风力发电机组的传感器用于检测风速、转速、温度等参数，为控制器提供可靠的反馈信息。
传感器需要具备以下技术要求：1.高效准确：传感器需要精确地检测各种参数。
2.可靠性：传感器需要具备较高的可靠性，以确保风力发电系统的正确工作。
执行机构风力发电机组的执行机构用于控制转子和叶片的角度，控制风力发电机的转速，从而确保风电机组能够按照预定要求工作。
执行机构需要具备以下技术要求：1.响应速度：执行机构需要具有较快的响应速度，以进行精密控制。
2.稳定性：执行机构需要能够保持在复杂多变的环境中的稳定性。
3.可靠性：执行机构需要遵循良好的电路设计和质量控制标准，确保可靠性。
安全系统风力发电机组的安全系统是通过对控制系统、电气设备、机械设备等的监测，实现风力发电机组的安全运行。
控制系统风电控制系统的安全要求主要包括以下几个方面：1.控制系统故障保护：确保控制器在故障情况下能够自动断电并防止发电机的持续运行。
2.防止电网反向流：避免电网中产生反向电流，对电气设备和控制器造成损害。
3.突发状况下的控制系统安全：应对发电机的速度和输出功率的变化，确保发电机及其附件的安全。
风力发电机组的控制方式
风力发电风力发电是利用风力带动风车叶片旋转, 再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机电 机发电。风力发电机电机系统主要是由风力机和发 电机两部分组成。在风速低于额定风速时,调节发 电机转子转速,尽可能最大地捕获风能,这就是转 速控制控制;而当风速高于额定风速时,由于风电
0c53f7e 发电机出租
自身机械电气强度的限制,以及电网对供电品质的 要求,希望发电机输出功率稳定在额定功率左右, 这就是功率控制控制。功率控制的方式一般可以分 为定桨距控制和变桨距控制。
随着计算机技术与先进的控制技术应用到风 电领域,风力发电风力发电控制技术也得到了较快
发展,控制方式从基本单一的定桨距失速控制向变 桨距和变速控制方向发展。变桨距调节具有其突出 的优点,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,因而能够吸收 尽可能多的风能转化为电能,同时在高风速段保持 功率平稳输出。
风力发电风力发电是利用风力带动风车叶片 旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发 电机电机发电。风力发电机电机系统主要是由风力 机和发电机两部分组成。在风速低于额定风速时, 调节发电机转子转速,尽可能最大地捕获风能,这 就是转速控制控制;而当风速高于额定风速时,由
于风电自身机械电气强度的限制,以及电网对供电 品质的要求,希望发电机输出功率稳定在额定功率 左右,这就是功率控制控制。功率控制的方式一般来自可以分为定桨距控制和变桨距控制。
0c53f7e 发电机出租
随着计算机技术与先进的控制技术应用到风 电领域,风力发电风力发电控制技术也得到了较快
发展,控制方式从基本单一的定桨距失速控制向变 桨距和变速控制方向发展。变桨距调节具有其突出 的优点,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,因而能够吸收 尽可能多的风能转化为电能,同时在高风速段保持 功率平稳输出。
风力发电机组控制技术
故障诊断与保护
实时监测风力发电机组的运行 状态，发现异常情况及时采取 保护措施，避免设备损坏。
控制策略的分类
直接控制策略
通过控制器直接调节执行 器，实现风能的最大捕获 和稳定运行。
优化控制策略
根据风能参数和机组状态， 优化控制目标，实现最优 控制效果。
智能控制策略
利用人工智能和机器学习 技术，实现自适应和学习 型的控制方式。
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风力发电机组控制技术
风速控制技术
风速控制技术
通过控制风力发电机组的叶片 角度和转速，实现风能的捕获
和利用。
风向标控制
利用风向标传感器监测风向变 化，自动调整叶片角度，以适 应不同风向。
变速控制
根据风速的变化，自动调整发 电机组的转速，实现最佳功率 输出。
偏航控制
通过偏航系统自动对准风向， 提高风能利用率和发电效率。
偏航控制技术
自动对准风向
通过偏航系统自动调整机组的朝向，使叶片 始终对准风向。
风向变化跟踪
根据风向变化自动调整机组的朝向，提高风 能利用率。
减小振动
通过偏航控制减小机组的振动，提高机组的 稳定性和寿命。
安全保护
在机组出现异常时，偏航系统可自动停机并 报警。
液压与制动控制技术
液压系统控制
通过液压系统实现对机组各部件的精 确控制，确保机组的稳定运行。
参数匹配问题
不同型号和规格的发电机组需要匹配 不同的控制系统参数。解决方案包括 根据实际情况调整控制参数，以及采 用智能优化算法进行参数优化。
维护与保养的问题及解决方案
维护成本高昂
风力发电机组通常安装在偏远地区，维护成本较高。解决方案包括采用远程监 控技术，定期进行远程检查和维护，以及优化维护计划以降低成本。
风力发电机组控制系统设计与实现
风力发电机组控制系统设计与实现风力发电机组是一种常见的可再生能源装置，它是利用风能驱动转子旋转，通过机械转换和电气转换等过程，将风能转化为电能，并输送到用电设备上。
为了确保风力发电机组能够正常、高效的工作，需要一个控制系统来监测和控制其运行状态。
因此本文将详细探讨风力发电机组的控制系统设计与实现。
一、风力发电机组的工作原理风力发电机组主要由塔架、轮毂、叶轮、机舱、发电机和电器设备等组成。
其工作原理是通过叶轮转动带动轮毂带动发电机旋转，利用发电机机械能转化为电能，并将电能输送到电网上。
二、风力发电机组控制系统的组成风力发电机组的控制系统主要由控制器、传感器、执行器等组成。
控制器负责采集各种传感器检测到的参数，如风速、转速、温度等，根据这些参数计算出当前的运行状态，并控制执行器调整叶片角度、转速等。
传感器是控制系统的重要组成部分。
它能够实时采集风速、转速、温度等各种参数，并且通过信号传输将这些参数传递给控制器，控制器依据这些参数做出相应的调节，以达到最优化的发电效果。
执行器是控制系统的另外一个重要组成部分，它通常包括电机、阀门、开关等等。
执行器与控制器通过控制信号进行通讯，以实现对发电机组的控制，例如调整叶片角度、控制发电机的电压、转速等等，以保持风力发电机组的稳定性和高效性。
三、风力发电机组控制系统的设计过程在风力发电机组控制系统的设计过程中，需要考虑几个关键因素：1、控制策略的制定控制策略是控制系统设计中最重要的因素之一。
控制策略的核心是确定发电机组的运行状态，并自动调整叶片角度、转速等参数，以实现最佳发电效果。
在制定控制策略时，需要考虑多种参数，如风速、载荷、温度等，以保证发电量和稳定性。
2、选择合适的传感器和执行器传感器和执行器是控制系统中必不可少的组成部分。
要选择合适的传感器和执行器，以保证控制系统的准确性和可靠性。
3、结构设计在结构设计中，需要考虑特定的环境条件，如温度、湿度、风速等，以保证控制器和电器设备的稳定性和可靠性。
第五章 变速恒频风力发电机组的控制
三、基本控制逻辑 (1)事先根据叶片特性计算出最优的叶尖速比λopt和最优功率系
数CPmax，将它们作为固定值设置在控制器中，于是由测量到的
发电机转速即可得知获得最大功率下的理想发电机电磁转矩。 (2)时刻计算∂Pem/∂ω，以爬山法来追求最优工作点，使∂Pem/∂ω= 0，从而获得最大功率输出。
(1)减小传动链的转矩峰值。 (2)通过动态阻尼来抑制传动链振动。 (3)避免过量的变桨动作和发电机转矩调节。 (4)通过控制风力发电机组塔架的振动尽量减小塔架基础的负载。 (5)避免轮毂和叶片的突变负载。
第二节 变速恒频风力发电机组的控制策略 变速恒频风力发电机组的基本控制策略是指在各不同的风速段、 不同的工作条件下，采用不同的控制方法调整机组的运行状态，
6制图511变速与变桨分步过渡的运行特性三变速与变桨的分步控制图512变速与变桨分步控制带来的功率损失四在过渡区域进行变桨调节以增强可控性实际的运行中由于叶轮动态特性的影响如果在额定点c附近的状态只靠变速控制或变桨控制向额定运行点c进行回归将很难使机组的运行状态稳定在c点这是因为转矩调节和转速调节的效果存在较大的时间差
图5-12 变速与变桨分步控制带来的功率损失
四、在过渡区域进行变桨调节以增强可控性 实际的运行中，由于叶轮动态特性的影响，如果在额定点C附
近的状态只靠变速控制或变桨控制向额定运行点C进行回归,将
很难使机组的运行状态稳定在C点，这是因为转矩调节和转速 调节的效果存在较大的时间差。 图5-13 过渡区域提前变桨调节对功率和CP的影响那么可取的 方法是同时运行两个控制器，其条件是，在远离额定风速时， 置其中一个或另一个控制环饱和。因此在大多数时间里还是只 有一个控制器处于激活状态，但是在接近额定点时它们可以建
风力发电机组的系统控制
风力发电机组的系统控制随着环境保护意识的不断提高和能源危机的加剧，风力发电作为一种清洁、可再生的能源利用方式，逐渐受到人们的关注和推广。
而风力发电机组的系统控制是实现稳定、高效发电的重要保障。
一、风力发电机组的系统组成和工作原理风力发电机组由风轮、转速控制系统、发电机和电力转换器等组成。
当风轮受风的作用旋转时，转动产生动能被传给发电机，经过电力转换器转化成交流电并输出。
其中，转速控制系统对风轮的转动进行调节，保证发电机在最大效率下运转。
二、风力发电机组的系统控制策略1.转速调节：转速调节是风力发电机组的基本控制策略。
其目的是保证风轮叶片旋转的速度达到最优区间，从而提高发电机的输出功率。
转速调节主要分为机械、电子和混合控制等方式。
机械控制：传统的机械控制方式采用转向浆的机械设计，通过改变羽片的角度来控制风轮转速。
该方式简单、成本低但稳定性不够。
电子控制：通过控制发电机转子上的磁场来改变发电机的输出功率，进而实现转速控制。
该方式精度高、稳定性好但成本较高。
混合控制：将机械和电子控制方式的优点结合起来，增强控制系统的稳定性和可靠性。
混合控制方式是当前主流的转速调节方式。
2.偏航控制：偏航控制是风力发电机组的必要控制策略，用来控制风轮的方向。
在复杂的气象条件下，通过偏航控制将风轮转向风向，并在突发的气象变化中及时调整风轮方向，减小因系统失控导致的风力发电机组运行出现事故。
3.电网支撑和功率平衡控制：电网支撑和功率平衡控制是指将风力发电机组的输出能量与电网负荷之间建立反馈控制，保证电能质量和电力系统的稳定性。
在市场化环境，对接电网的风力发电机组还需要实现功率平衡控制，控制机组的风电功率与基础负荷之和保持稳定。
三、风力发电机组的系统控制优化随着风力发电行业的快速发展，风力发电机组的系统控制的优化已成为实现高效、稳定发电的重要途径。
通过优化转速调节、偏航控制、电网支撑和功率平衡控制等关键系统控制策略，可以实现以下目标：1.提高机组发电效率，降低运行成本；2.提高机组的响应速度，保证风场运行的稳定性；3.实现对风力资源与市场需求的动态调整，提高风力发电系统的灵活性；4.通过风力发电机组的智能化控制系统，实现设备状态监测、故障诊断等高端需求。
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噪音 景观 政府的支持力度
并网及运行可靠性 最大风能利用 提高供电品质
风力发电机对象模拟困难
不确定性 ---- 风力多变、桨叶积灰、下雨雪、老化等 非线性 ---- 发电机、变频器等电气装置模型复杂 多干扰 ---- 大气变化和电网不稳 对象模型的局限性和现代控制、智能控制理论的应用
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2、风力发电机组的总体结构
水平轴与垂直轴风机
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常用风机的总体结构
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3. 风力发电机组的综合控制技术
运行控制
软并网技术 刹车技术（空气动力、机械） 偏航与自动解缆技术 运行优化控制 伺服传动及变频技术
检测与保护 远程监控
超速保护 电气/机械参数检测
SCADA系统
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风机与汽机控制特点对照表
汽机
风机(含风机、发电机、变频器)
70m
77m
10.6～19(+10%)rpm 双馈滑环异步发电机(4极)
9.6～17.3(+10%)rpm
1000～1800(±10%)rpm
四套电驱动齿轮，十套偏转制动器
叶片变桨刹车、刹车盘
无
一级行星齿轮＋两级圆柱正齿轮
脉冲带宽调节IGBT静态变频器
模块化风能管理系统WPMS(SCADA)
远程控制：启动、停止、转速控制，变桨控制和变频 器控制。在线监视：风机、电网及气象参数。报警接 受及发送。运行数据记录、报表、追忆。
定桨 ---------- 变桨 -------- 变速(变桨)恒频 --- 智能型风机
80年代中 90年代初 90年代后期
21世纪
100kW 450kW 600kW
最大已运行5000kW
风力发电机的应用价值(与火电机组类比) 节省化石燃料与减少废物排放 同装机容量下,利用率偏低
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影响风力发电的因素 风机控制技术关键
倾角等于攻角i与安装角β之和
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图2-7 风轮几何参数及受力情况
θ0 ------零升力角，弦线与零升力线间的夹角 θ ------升力角，来流方向与零升力线间的夹角
i ------攻角，来流方向与弦线间夹角
θ = θ0 + i
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• 静止桨叶上的气动力 a. 气动力取决 气流的相对速度及攻角的大小
b. 桨叶下表面的压力高于上表面，产生升力
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c.
作用在桨叶上的力
电网故障 快关后空转，等待电网恢 复
自然环境下低速运行，风力瞬变不可控 刹车制动，等待重新启动 飞轮或超导储存动能，等待电网恢复
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4. 三类风力发电机组比较表
厂商 型号 启动/额定/切出风速
定桨 NEG MICON(丹麦) 750～200kW/48 3.0 /14 /25m/s
变桨 VESTAS(丹麦) V47-660/220kW 3.5/16/25m/s
描述 控制
线性简单对象
传统控制理论；DEH控制 转速、功率、汽压等功能
多参数、非线性、时变复杂对象 传统控制向智能控制发展；以捕获最大风能。 WPMS完成转速及功率控制、偏航控制及刹车 SCADA远程监控涵盖风场的风机、气象及电网
工作环境 高温、高压、高速运行、 但蒸汽参数稳定(或受控)
甩负荷 切断进汽维持空转，等待 重新并网
并/脱网，自动失速功率 调节，自动相位补偿，运 行监督、记录，安全停机
47m 20～26rpm 主发电机＋小发电机 1515～1650/1500～1516rpm
无 行星齿轮＋平行齿轮 无 微机控制 OPTISLIP 转速调节 OPTITIP 变桨调节 并/脱网，优化功率输出，运 行监督记录，安全停机
1 桨叶的几何参数和空气动力特性
• 几何参数
A点------前缘 B点------后缘，两点连线为弦
l ------弦长 C------最大厚度
C ------相对厚度
翼型中线------从前缘到后缘，与上下表面相切诸园之园心的连线
f ------翼型中线最大弯度 f ------相对弯度，f = f / l
F
1 2
scrv2
其中 S -------桨叶面积，桨叶弦长x桨叶长度 Cr -------总的气动力系数 v -------来流速度（相对速度）
可分解为：升力
Fl
1 2
sclv2
-------与相对速度v垂直
阻力 Fd 12 scdv2-------与相对速度v平行
其中
Cl -------升力系数 Cd -------阻力系数
10
5.风力发电机控制系统结构图
11
6. 提高变速风力发电的品质
电力电子装置应具有： 尽量低的谐波电流、功率因数接近1或可控、输出功率稳定， 电磁转矩可控及输出电压与电网适应
用储能技术改善风力发电容量加大后对电网造成的不利影响 串联电感储能、飞轮储能及超导储能系统的应用ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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Ⅱ 风力发电机空气动力理论基础
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• 对升力和阻力系数的影响因素 弯度 厚度 前缘
表面粗糙度与雷诺数 有限叶展
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• Cl、Cd与攻角的关系 达失速点iM后，噪声增加，风机振动加大，运行不稳定 设计点应为0.8～0.9 Cl max
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2 理想风轮的气动力学
• 风轮的几何定义 回转平面 --------垂直旋转轴线的平面，桨叶在该平面内转动 风轮直径--------风轮扫掠面直径 桨叶轴线--------桨叶纵轴线，围绕此轴线桨叶可旋转变桨 安装角(节距角)β--------半径处桨叶截面弦长与回转平面的夹角 倾角I--------气流对桨叶的相对速度w与回转平面的夹角
风力发电机组的控制
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目录
Ⅰ 概述 Ⅱ 风力发电机空气动力理论基础 Ⅲ 定桨风力发电机组 Ⅳ 变桨风力发电机组 Ⅴ 控制系统的执行机构 Ⅵ 变速风力发电机组 Ⅶ 智能控制在风力发电机组中的应用 Ⅷ 风场分布式远程监控和数据采集系统SCADA及风场远程服务中心
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Ⅰ 概述
1、风力发电机组的发展
能源紧缺与环境污染加剧使风机迅速发展
FD70A(1500kW) 3.5/13/25m/s
变速恒频 东汽 FD77A(1500kW) 3.5/12.5/20m/s
风轮直径 风轮转速 发电机 运行转速 偏航系统 机械刹车 叶尖扰流器 增速箱 逆变器与整流器 控制系统型式
控制功能
48m 22.3/14.9 rpm 三相异步双速发电机 1500/1000 rpm 电机驱动＋摩擦制动器 低速轴盘式制动器 空气动力刹车机构 行星齿轮＋两级平行齿轮 无 MITA WP3000