第四章风电机组的输出特性与运行控制详解
风电机组的特性分析
R5C p maxg 3 Popt 3 3 2 opt G 5 2 R C p max g 2 T ＝ k opt g 3 3 opt 2 G opt
风电机组的转矩－转速特性
实度对风电机组特性的影响
CQ-λ曲线
CT-λ曲线
KP -1/λ曲线
• 到柔性传动轴模型的 传递函数
a0 H (s) 4 b4 s b3 s3 b2 s 2 b1s b0
a0 cDe / N
2 b0 cDe c( B B2 ) 1 / N
b1 B1De c(B1 / N 2 B2 ) c( JT / N 2 JG ) B1B2 b2 JT De c( JT / N 2 JG ) B1B2 ( JT B2 JG B1)
CP P KP 1 3 3 2 ( ) RAD
桨距角的影响
• 桨距角的一个小变化可以对功率输出的产生显著的影响。 正的桨距角设置为增大桨距角，减小了攻角。反之，负的 桨距角设定增加了攻角，并可能导致失速的发生，如图310所示。为特定的风况条件中最佳运行而设计的风力发电 机也可以用在其他风况中，只要适当地调节桨叶的安装角 （桨距角）和转速就可以了。
b3 ( JT B2 JG B1 ) B1B2
b4 B1B2
c N k1k2 /(k1 N k2)
2 2
3.1883 108 H ( s) 21660s 4 723767s3 2.32215 108 s 2 1.9369 109 s 1.1168 1010
作业
变距调节
传动系统模型Leabharlann 传动轴刚性系统柔性轴
刚性轴模型的从气动转矩到发电机反应转矩 之间的传递函数
风电机组的输出特性共29页文档
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
1
0
、
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南
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以
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傲
，
பைடு நூலகம்
审
容
膝
之
易
安
。
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
风电机组的输出特性
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
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后
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，
于
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若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
风电出力特性研究及其应用
风电出力特性研究及其应用风电是一种清洁能源，具有广阔的发展前景和重要的应用价值。
风电出力特性是指风力发电机组在不同风速下的发电功率变化特性。
了解和研究风电出力特性对于风力发电行业的发展和风电资源的合理利用具有重要的意义。
本文将针对风电出力特性的研究及其应用进行探讨。
一、风电出力特性研究1. 风电机组的工作原理风电机组是通过风力带动叶片旋转，通过传动系统带动发电机发电。
其出力特性受到多种因素的影响，包括风速、叶片设计、发电机性能、控制系统等。
在不同的风速下，风电机组的出力特性有着明显的变化。
2. 风速对风电出力的影响风速是风力发电的关键因素，不同的风速将导致不同的出力特性。
一般而言，当风速较小时，风电机组的出力较低；当风速达到额定风速时，风电机组的出力将达到最大值；当风速过大时，发电机组需要通过控制系统来调整叶片的转速，以避免因风速过大而导致损坏。
3. 风电出力特性的建模与分析为了更好地了解风电机组的出力特性，研究人员通常会对其进行建模与分析。
通过建立数学模型，模拟不同风速下的发电功率输出，并对其进行分析，可以帮助我们更好地了解风电机组在不同工况下的性能表现，为风电场的规划和设计提供参考依据。
1. 风电场的选址和规划了解风电机组的出力特性对于风电场的选址和规划具有重要意义。
在选址时需要考虑当地的风资源情况，并结合风电机组的出力特性来确定最佳的风电场布局。
通过对风速和出力特性的分析，可以帮助规划者选择最佳的风电机组型号和布置方案，最大限度地发挥风电资源的利用效率。
2. 风电场的运行优化在风电场运行阶段，理解风电机组的出力特性有助于优化风电场的运行策略。
通过实时监测风速和出力特性，可以调整风电机组的工作状态，以提高风电场的发电效率和经济性。
也可以通过对出力特性的分析来制定风电机组的维护计划，延长设备的使用寿命，降低运行成本。
3. 新能源智能电网的建设随着新能源的不断发展和普及，风电出力特性的研究也对智能电网的建设具有重要意义。
风力发电及其控制技术分析
风力发电及其控制技术分析风力发电是指利用风能将其转化为电能的一种可再生能源技术。
随着能源需求的不断增长和对环境保护的要求，风力发电逐渐成为重要的能源选择之一。
本文将对风力发电技术及其控制技术进行分析。
风力发电技术的原理是利用风能将风切割机及自然气流感应风轮扭矩，转换成旋转动能，通过发电机发电。
风力发电技术的关键在于风能的获取和转换的高效性。
为了提高风能的获取效率，需要选择合适的风能资源。
一般来说，风力发电厂会选择风速较高、稳定的地区建设，以确保发电机组的长期稳定运行。
风力发电技术的控制主要包括电网稳定性控制和风机控制两个方面。
电网稳定性控制主要是指风力发电系统与电网之间的互动控制，以确保电网的稳定运行。
风力发电系统需要根据电网的负荷变化调整发电机组的输出功率，以满足电网的需求。
还需要对发电机组进行有功、无功控制，以维持电网的频率和电压稳定。
风机控制主要是指对风机的启动、停机和变桨控制。
在风力发电系统中，为了更好地适应不同的风速条件，需要对风机进行启动和停机控制。
变桨控制是指根据风速的变化，调整风机的桨叶角度，以提高发电机组的输出功率。
风力发电技术的控制还涉及到系统的监测和检测。
通过对风速、风向、温度、湿度等参数的监测，可以实时掌握发电机组的运行状态，及时进行故障诊断和维护。
对于大规模的风力发电系统，还可以利用智能化的控制系统，实现对多个发电机组的集中控制和管理。
风力发电技术及其控制技术在能源领域具有重要的应用价值。
通过合理的风能获取和高效的转换，可以实现对风能的充分利用，提供可靠的清洁能源。
通过灵活的控制技术，可以确保风力发电系统的稳定运行，为电网稳定性提供保障。
风电场的控制和运行模式
风电场的控制和运行模式引言风能作为一种清洁、可再生的能源，越来越受到世界各国的重视。
风电场作为风能发电的主要形式，已经成为国内外能源转型的重要一环。
风电场的控制和运行模式是保证风能发电产能的重要保证。
本文将结合风电场的实际情况，系统探讨其控制与运行模式。
一、风电机组控制模式1. 直接驱动控制模式直接驱动风电机组是指在机组旁边直接安装风轮，通过风能转换机构驱动机组发电。
这种方式的控制模式相对简单，经济性更强。
其主要特点为：（1）风轮和发电机直接相连，不需要传动系统，减小了能源传输过程中的能量损失；（2）转速较低，整机噪声较小，适用于近邻场内使用；（3）由于缺乏齿轮传动系统，驱动系统可靠性更高，使用寿命更长；（4）需要风速较高达到额定转速，通常需要一个大的转子和齿轮箱，造成成本较高。
2. 变桨或变桨电液混合控制模式变桨控制模式是指通过调节桨叶具体角度，控制转子转速和功率输出。
这种方式主要由电动和液压驱动两种方式。
其特点为：（1）通过调整桨叶角度来改变风轮输入的能量，从而控制转子转速，实现功率输出的控制。
（2）这种控制方式能够较好地适应变化的风速，并提高整机的效率；（3）需要齿轮箱来将高速风轮转速转化为较低的输出速度，造成传输过程中的损失；（4）设备的复杂性较高，造成成本较高。
二、风电场的运行模式1. 并网模式风电场的并网模式是指将发电的电能通过变电站输送至电网，完成对电网的供电。
这种方式是目前大多数风电场所采用的方式，其特点为：（1）风电场可以实现远程监控、管理和调度；（2）风电场的发电量可以对电网的负荷进行动态调整，保障了电网的稳定运行；（3）并网模式需要与电网进行交互，需要严格遵循各类电网接入要求，并接受各类电网调度命令。
同时，需要经常维护检查，保证运行正常，这也会增加一定的运营成本。
2. 离网模式离网模式是指风电场发电可以不通过电网输送，而是自身充电或者储能系统输送电力。
这种方式的特点为：（1）可以在没有电网的地方利用风能发电，为某些远离电网的乡村或者山区提供电力保障；（2）避免了与电网接入时可能存在的安全隐患，提高了风电场的运行稳定性；（3）离网模式需要单独建立电力输送系统或储能系统，造成成本较高；（4）对于风能充电时间的预估和储能系统的匹配也是需要考虑的问题。
风电机组的输出特性
系统结构
变流器
• 工作原理
其表达式为
系统结构
Crowbar 保护电路
系统结构
撬杠保护
• 基本原理
当检测到转子绕组电流超过所整定阈值时， Crowbar保护动作，将短接转子绕组，切除转子侧 变流器，达到保护转子变流器的目的。此时双馈 感应发电机将从双馈调速运行状态过渡到笼型异 步电机不可控运行状态。
性能分析
性能分析
• 1、优势
（1）易于控制转矩和速度； （2）能工作在变速恒频状态； （3）电机可以超同步和超容量运行； （4）驱动变流器的总额定功率可以降低到电机容量 的1/4； （5）发电机本身不需要另外附加无功补偿设备，可 实现功率因数在一定范围内的调节。
性能分析
性能分析
• 2、劣势
（1）低风速下，存在运行转速的下限； （2）亚同步状态时，转子励磁需要从电网吸收少量能量； （3）国内虽有一些风电场选用双馈异步风力发电机，但大 多来源于国外，价格较贵。
目录
风力机运行特性 系统结构 功率传输特性 运行操作 性能分析
运行操作
并网运行
• 1、特点
（1）风力机启动通过增速箱带动发电机转速接近同步转速 时，通过变流器的调节使得发电机满足并网条件。 （2）风力发电机的转速可随风负载的变化及时作出相应的 调整，使风力发电机组以最佳叶尖速比运行。 （3）风力发电机通过调节励磁电流的幅值及相位实现无功 功率与有功功率的输出；通过调节励磁电流的频率实现变速 恒频运行。
运行操作
并网运行
运行操作
并网运行
• 2、操作
（1）发电机的并网操作
• 并网条件：
定子电压和电网电压的幅值、频率和相位均一致
• 并网操作的实质：
风力发电及其控制技术分析
风力发电及其控制技术分析
风力发电的控制技术是保证风力发电系统稳定运行的关键。
在风力发电过程中，风能
的不稳定性会对系统的运行产生不利影响。
控制技术的应用是必不可少的。
控制技术主要
包括以下几个方面：
1. 风力发电机的控制：风力发电机一般采用变频调速技术，通过控制变频器的输出
频率，调整风力发电机的转速，使其在不同风速下能够提供稳定的输出电能。
还需要实时
监测风力发电机的转速、温度等参数，以保证风力发电机正常运行。
2. 风力发电系统的控制：风力发电系统包括风力发电机组、变流器、变压器等设备，需要进行集中控制和保护。
控制系统可以实时监测风力发电系统的运行情况，对故障进行
诊断和报警，保证系统的安全稳定运行。
3. 风力发电场的控制：风力发电场通常由多个风力发电机组成，需要对发电机组进
行统一调度和控制。
通过优化风力发电机组的运行方式和电能输出，可以提高整个发电场
的效率和稳定性。
4. 风力发电系统与电网的协调控制：风力发电系统需要与电网进行协调运行，保证
风力发电的平稳输出。
当风速较低或风机维护时，需要从电网获取电能；当风速较高时，
需要将多余的电能输入电网。
这需要通过智能控制系统实现电网与风力发电系统间的协调
控制。
风力发电及其控制技术在我国的发展前景广阔。
随着技术的不断创新和进步，风力发
电将成为我国清洁能源的重要组成部分，并对改善能源结构、减少碳排放、保护环境等方
面发挥积极作用。
第四、五章 风力发电机原理与控制 风力发电原理课件
3.机组控制系统
主要控制系统
1）变桨距控制系统 2）发电机控制系统 3）偏航控制系统 4）安全保护系统
风轮
风
增速器
变桨距 风速测量
发电机 转速检测
并网开关
电网 变压器
并网
熔断器
控制系统
发电功率 其它控制
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3.机组控制系统
控制系统功能要求：
1）根据风速信号自动进入启动状态或从电网自动切除； 2）根据功率及风速大小自动进行转速和功率控制； 3）根据风向信号自动对风； 4）根据电网和输出功率要求自动进行功率因数调整； 5）当发电机脱网时，能确保机组安全停机； 6）运行过程对电网、风况和机组的运行状况进行实时监测 和记录，处理； 7）对在风电场中运行的风力发电机组具有远程通信的功能； 8）具有良好的抗干扰和防雷保护措施。
(塔底急停)
(机舱急停)
Profibus ok
110S1 (振动)
110S2 (扭缆)
110K3 （叶轮超度）
110K4 (发电机超速)
110K5 （变桨安全链）
110K6 （看门狗动作）
110K7
110K8
110K9
(变桨安全链)
110KA (偏航系统安全链)
110KB (变流系统安全连)
安全链系统
直驱型变速恒频风力发电机组的结构示意图
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2.双馈发电机
双馈异步发电机又称交流励磁发电机，具有定、转子两套绕组。定子结构与异 步电机定子结构相同，具有分布的交流绕组。转子结构带有集电环和电刷。与 绕线式异步电机和同步电机不同的是，转子三相绕组加入的是交流励磁，既可 以输入电能，也可以输出电能。转子一般由接到电网上的变流器提供交流励磁 电流，其励磁电压的幅值、频率、相位、相序均可以根据运行需要进行调节。 转子也可向电网馈送电能，即电机从两端（定子和转子）进行能量馈送，“双 馈”由此得名。
风力发电系统的风机性能与运行分析
风力发电系统的风机性能与运行分析随着全球能源需求的不断增长和环保意识的升高，风力发电正逐渐成为一种受到广泛关注和应用的技术。
其利用自然风力来产生电能，可以成为未来的一种主要的清洁能源来源。
但是风力发电系统的可靠性和稳定性仍然是需要加强的。
风机是风力发电系统的核心部件，其性能和运行状况直接影响着系统的发电效率和运行安全。
因此，本文将对风机的性能和运行情况进行详细分析，以期为相关领域的研究和实践提供一定的指导。
一、风机性能分析1.1 风机的基本结构和工作原理风机是风力发电系统中将风能转化为机械能的部件。
其基本结构包括叶轮、机舱、塔架、叶片等。
其工作原理是通过叶轮的旋转产生机械能并向电机输出，最终将机械能转化为电能。
1.2 风机的性能指标风机的性能主要包括以下几个方面的指标：（1）额定功率和额定风速额定功率是指风机在标准工况下的最大输出功率，通常以千瓦表示。
额定风速则是指风机在额定功率下所需的最小风速。
（2）起动风速和切入风速起动风速是指风机开始旋转所需的最小风速，而切入风速则是指风机开始产生有用功率的最小风速。
（3）最大功率和满载风速最大功率是指风机能够输出的最大功率，通常以千瓦表示。
而满载风速则是指风机能输出额定功率的最大风速。
1.3 风机的运行特点风机的运行特点和工作状态与风速有着密切的关系。
当风速较低时，风机可能处于停机或者低负荷运行状态，此时其发电量相对较小；而当风速达到额定风速时，风机将处于最佳的工作状态，并输出最大的功率。
二、风机运行分析2.1 风机的故障原因与分析风机的故障种类繁多，包括机械故障、电气故障、软件故障等。
机械故障常见的有轴承损坏、零部件脱落等，而电气故障则主要包括绝缘损坏、电机过热等。
软件故障则主要与风机的控制系统、监测系统等相关。
同时，在不同的工作状态下，风机的故障原因也可能会不同。
因此，对于风机的各种故障，需要进行深入的原因分析和解决方案制定。
2.2 风机运行监测与分析风机的监测和分析是保障其安全运行的重要手段。
大型风场风力发电机组的动态特性及控制策略分析
大型风场风力发电机组的动态特性及控制策略分析一、引言随着能源危机的不断加剧，风力发电作为一种环保、安全的新型清洁能源，在现代社会中受到了广泛的关注和应用。
在那些风能资源丰富的地区，为调整能源结构，促进可持续发展，大型风电场已经成为了主要的发电方式之一。
在这些风电场中，大型风力发电机组是不可或缺的一部分，其动态特性及控制策略影响着整个风电场的正常运行。
本文将从大型风电场风力发电机组的动态特性及控制策略两个方面进行分析，旨在深入探究风力发电的关键技术和发展方向，为风电行业的科学研究和产业发展提供参考。
二、大型风场风力发电机组的动态特性大型风力发电机组的动态特性表现在对外部环境变化的响应以及对整个风电场的运行调节等方面。
其中，对外部环境变化的响应主要指大风、低风等极端天气条件对风力发电机组产生的影响。
1. 大风条件下的动态响应特性大风是风电场中最为常见的极端天气条件之一，瞬间狂风对风电机组的冲击力极大，因此，大风条件下的动态响应特性是衡量风力发电机组性能的重要指标之一。
对于叶片设计优良的风力发电机组来说，其在大风条件下仍能保持良好的运行状态，保障风电场的正常运行。
根据现有研究，大风条件下的动态响应特性主要受以下几个因素的影响：（1）叶片的回弹性能：叶片回弹变形是影响大风条件下风力发电机组性能的重要因素之一。
优秀的叶片设计应考虑到叶片的回弹性能，使其在大风过程中不会产生过度的变形，从而保持风力发电机组的运行稳定性。
（2）转动轴承的纵向刚度：对于大型风力发电机组来说，转动轴承的纵向刚度决定了其在受到大风影响后的稳定性。
为保证风力发电机组能在大风情况下维持运行状态，转动轴承的纵向刚度，尤其是在机组关闭时的刚度保证显得尤为重要。
（3）限位器的作用：当机组受到大风冲击力时，限位器的作用是有效地保护风力发电机组免受过度冲击力的侵害，从而使机组在大风情况下更加安全地运行。
2. 低风条件下的动态响应特性低风条件通常指风速在2m/s以下的情况，低风条件下的动态响应特性是衡量风力发电机组性能的重要参数。
第4章 风力发电机组的运行特性汇总
第四章风力发电机组的运行特性4.1风力发电系统的一般构成及分类 04.2风力机的功率调节原理 (2)4.2.1风力机的输出功率 (2)4.2.2风力机功率调节原理 (4)4.2.3风力机相关技术参数 (4)4.3三相交流异步电机的基本电磁理论 (6)4.3.1三相交流异步电机的结构 (6)4.3.2三相交流异步电机的基本工作原理 (7)4.3.3静止坐标系下的三相交流异步电机的数学模型 (9)4.3.4 dq旋转坐标系下的三相交流异步发电机的数学模型 (12)4.4 电压源型变流器工作原理及运行特性 (16)4.4.1 三相电压源型变流器的基本工作原理 (16)4.4.2 三相电压源型变流器联网运行特性 (18)4.4.3 背靠背四象限电压源型变流器联网运行特性 (19)4.5定速型风电机组的运行特性 (22)4.5.1鼠笼式感应风电机组的运行原理 (22)4.5.2 鼠笼式感应风电机组的风速-功率特性 (25)4.5.3鼠式笼感应风电机组的运行控制 (26)4.6变速型风电机组的运行特性 (30)4.6.1双馈感应式发电机组的转速调节原理 (30)4.6.2双馈感应式风电机组的运行控制原理 (32)4.6.3双馈感应式风电机组的功率传输特性 (33)4.6.4双馈感应式异步风电机组的撬杠保护 (35)4.6.5双馈感应式异步风电机组的运行操作 (37)4.7直驱式永磁同步风电机组的运行特性 (39)4.7.1永磁同步发电机的数学模型 (39)4.7.2永磁同步发电机的外特性 (40)4.7.3直驱式永磁同步风电机组的运行控制原理 (41)4.7.4直驱式永磁同步风电机组的运行操作 (43)参考文献 (45)第4章风力发电机组的运行特性风力发电机组由风力机和发电机及其控制系统组成，其中风力机完成风能到机械能的转换，发电机及其控制系统完成机械能到电能的转换[1]。
本章将首先介绍风力发电系统的构成及各主要设备的运行原理，在此基础上，介绍恒速恒频式、变速恒频式和永磁直驱式等三种典型风电机组运行特性。
风力发电机组的控制方式PPT课件
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2020/10/13
汇报人：XXXX 日期：20XX年XX月XX日
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2020/10/13
5
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
2020/10/13பைடு நூலகம்
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谢谢您的指导
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
2020/10/13
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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
2020/10/13
1
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 可以分为定桨距控制和变桨距控制。
0c53f7e 发电机出租
2020/10/13
风力发电及其控制技术分析
风力发电及其控制技术分析风力发电是利用风能来进行发电的一种清洁能源技术，它具有资源广泛、无污染、可再生等优点，因此受到了越来越多的关注和推广。
在风力发电系统中，控制技术起着至关重要的作用，它直接影响着风力发电机组的安全、稳定、高效运行。
本文将从风力发电的原理、结构、发展状况及其控制技术等方面进行分析，以期能够更好地了解风力发电及其控制技术的相关知识。
一、风力发电的原理及结构风力发电是利用风机将风能转换为机械能，再将机械能转换为电能的一种发电方式。
风机一般由风轮、机舱、塔架和控制系统等部分组成。
当风轮受到风的冲击时，会产生旋转运动，通过传动系统将旋转运动转换为发电机的旋转运动，从而驱动发电机产生电能。
风力发电机组一般分为水平轴风力发电机组和垂直轴风力发电机组两种类型。
水平轴风力发电机组的风轮轴与地面平行，而垂直轴风力发电机组的风轮轴垂直于地面。
水平轴风力发电机组的使用较为广泛，它不仅效率较高，而且对风能的利用率也较高。
而垂直轴风力发电机组则因为结构较为简单，可靠性高，适用范围更广。
二、风力发电的发展状况随着全球对环境保护和可再生能源的重视，风力发电作为清洁能源技术，得到了迅速发展。
据国际能源机构的数据显示，截至2019年底，全球风力发电装机容量已经达到了6.06亿千瓦，年发电量约为1.4万亿千瓦时，为世界发电总量的5%左右。
中国作为世界上风力发电装机容量最大的国家，其风电装机容量已经超过了2亿千瓦。
而且中国政府在《十三五规划》中提出，到2020年，中国风电装机容量要达到2.5亿千瓦以上，风电发电量要占全国电力消费量的10%左右。
可以看出，风力发电在我国的地位和作用将会越来越重要。
三、风力发电的控制技术1. 风力发电系统的控制策略风力发电系统的控制策略一般包括了功率控制、最大功率点追踪、风机启动控制、变桨角控制、风速传感器控制等。
功率控制是指根据风机的功率输出，使得发电机组的输出功率达到所要求的功率值，而最大功率点追踪则是根据风速和风机特性曲线，实时调整风机的桨叶角度，使得风机的输出功率能够达到最大值。
风力发电机组运行课件
通过测量风力发电机组 的电气参数，如电压、 电流和绝缘电阻等，可 以判断出电气系统的运 行状态。电气测试还包 括对控制系统的编程和 调试等。
通过监测风力发电机组 各部件的温度变化，可 以判断出其工作状态是 否正常。温度检测包括 接触式测温和非接触式 测温等。
故障排除流程
• 初步检查：首先对风力发电机组进行外观检查，查看是否有明显的损坏或异常 情况，如断裂、变形或泄漏等。同时检查控制面板上的故障代码和指示灯，了 解故障的大致范围。
安全操作规程
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02
03
04
启动前检查
每次启动前，必须对风力发电 机组进行全面检查，确保没有
障碍物影响正常运行。
定期维护
按照制造商的推荐，定期进行 维护和保养，包括润滑、清洁
和检ห้องสมุดไป่ตู้等。
紧急停止
在遇到紧急情况时，应立即按 下紧急停止按钮，停止风力发
电机组的运行。
记录与报告
所有操作和维护活动都应记录 在案，以便于追踪和发现问题。
风力发电机组的启动与停止
根据风向调整机舱位 置，使风轮迎风。
逐步增加发电机组转 速，直至达到额定转 速。
启动发电机组控制系 统，使风轮开始旋转。
风力发电机组的启动与停止
将发电机组并入电网，开始发电。 停止步骤
将发电机组从电网中脱开。
风力发电机组的启动与停止
逐步降低发电机组转速，直至停止转动。
01
控制系统应能够自动识别异常状态，采取相应措 施，如停机或降载。
风力发电机组的运行状态
紧急停机状态
1
2
当出现危及人员、设备安全的紧急情况时，应立 即按下紧急停机按钮，使发电机组停机。
3
紧急停机后，应检查风力发电机组各部分是否正 常，并记录异常情况。
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。
箱式风力发电机组的风场响应与输出特性研究
箱式风力发电机组的风场响应与输出特性研究引言随着可再生能源的重要性不断凸显，风能作为一种清洁、可再生的能源形式，受到了广泛的关注。
而风力发电机组作为风能转化的主要设备之一，在风场中的响应与输出特性研究，对于提高风能利用效率和风力发电技术的发展具有重要意义。
本文将探讨箱式风力发电机组在风场中的响应特性与输出特性的相关研究。
1. 箱式风力发电机组的工作原理和结构箱式风力发电机组是一种常见的风力发电设备，它由风轮、机舱和塔架组成。
风轮是箱式风力发电机组的核心部件，它是将风能转化为机械能的关键。
箱式风力发电机组采用水平轴风轮，通过风轮上安装的叶片对空气流进行捕捉，然后通过传动系统将机械能转化为电能。
2. 箱式风力发电机组在风场中的响应特性研究箱式风力发电机组在风场中的响应特性是指其对风场中的风速和风向变化做出的响应。
研究发现，风场中的风速和风向变化会直接影响箱式风力发电机组的输出功率和稳定性。
因此，了解和研究箱式风力发电机组的风场响应特性对于优化风能利用和提高发电效率具有重要意义。
3. 箱式风力发电机组的输出特性研究箱式风力发电机组的输出特性包括其输出功率、发电效率、稳定性等指标。
对一个箱式风力发电机组的输出特性进行研究可以帮助我们了解其在不同条件下的发电能力和适应性。
研究发现，箱式风力发电机组的输出特性受到多种因素的影响，包括风速、环境温度、机组负载等。
因此，研究箱式风力发电机组的输出特性可以帮助我们更好地了解其在实际运行中的表现和发电能力。
4. 箱式风力发电机组的风场响应与输出特性优化方法为了提高箱式风力发电机组的风场响应特性和输出特性，研究人员提出了多种优化方法。
例如，通过优化风轮叶片的结构和材料，可以提高风轮的捕风效率和转化效率，从而使整个机组的输出功率和发电效率得以提高。
此外，通过引入智能控制系统，可以根据风场中的实际风速和风向变化进行调节，使机组能够在不同工况下保持较高的输出稳定性。
结论通过对箱式风力发电机组的风场响应与输出特性的研究，可以帮助我们更好地了解风能转化过程的机理，并为提高风力发电技术的发展和风能利用效率的提升提供科学依据。
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风电场电气工程
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4.1.2 发电机的运行原理
1.同步发电机 同步发电机的工作原理示意图：
同步发电机的转子绕组 中要通入直流励磁电流， 形成相对于转子静止的 恒定磁场。当转子在风 力机的驱动下以转速n旋 转时，转子磁场将随着 转子一起以转速n旋转。
从而在定子绕组中产生感应电动势。若定子绕组接有外部闭 合回路，就会有电流从定子绕组流入外电路，或者说有功率 送到外电路。 风电场电气工程
风电场电气一次系统
1.同步发电机 定子旋转磁场的转速n1由定子绕组中流过的交流电流的频率 f1决定，还与定子铁心的磁极对数p有关，其关系为
n1 60 f1 p (r / min)
同步发电机的定子电流主要是感应出来的，事实上，定子电 流的频率反过来是由转子的转速（在同步机中，转子转速n 等于同步速n1）决定的，即
+
U dc 2
VT1 A O
VT3 VD1 B
VT5 VD3 VD5 ia ib C ic VD2 R R R L L L Ea Eb Ec N
U dc 2
VD4 VT4 VT6
VD6 VT2-源自风电场电气工程风电场主要一次设备
4.1.3.1 三相电压源型变流器的基本工作原理 以A相输出控制为例，分析电压源型变流器的工作原理：当 可关断器件VT1开通、VT2处于关断状态时，正向直流端和交 流侧A相连，相对于直流侧电源假想中点的交流输出电压跳 变为Udc/2。当可关断器件VT1关断、VT2开通时，负向直流 端和交流侧A相连，相对于直流侧电源假想中点的交流输出 电压跳变为-Udc/2。 具体波形见下图： 表达式为： Udc
pn1 f1 60
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2.异步发电机 异步发电机的工作原理下图所示： 异步机的定子绕组与外电路相连，当绕 组中流过对称的三相电流时，就会形成 同步旋转磁场。仍假设定子旋转磁场的 转速为n1，当异步机的转子在风力机 的驱动下，以转速n旋转时，转子绕组 的导体与定子旋转磁场之间有n-n1的 转速差。该转速差造成转子绕组与定子 磁场之间相对运动，因而会在转子绕组 中感应出电动势，同时在闭合的转子绕 组回路中产生电流。
教学目标： 理解风力机的运行特性与发电机的基本运行原理，以及风电 机组并网换流器的电路结构和工作原理，掌握鼠笼型感应风 电机组、双馈感应式风电机组和直驱式永磁同步风电机组的 输出特性和控制原理，了解三种风电机组的基本运行操作。
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第4章 风电机组的输出特性与运行控制
知识点 ▲风力机的运行特性； ▲三种发电机的运行原理； ☆鼠笼型感应风电机组的输出特性与控制原理； ☆双馈感应式风电机组的输出特性与控制原理； ☆直驱式永磁同步风电机组的运行特性与控制原理； ●三种风电机组的运行操作。
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华北电力大学 朱永强
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第4章 风电机组的输出特性与运行控制
章节设置 4.1 风电机组运行原理 4.2 笼型感应风电机组的运行特性与控制 4.3 双馈感应风电机组的运行特性与控制 4.4 直驱式永磁同步风电机组的运行特性
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第4章 风电机组的输出特性与运行控制
uAO uAO.1 mA 2 Udc u BO u BO.1 m B 2 Udc u CO uCO.1 mC 2
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风电场主要一次设备
4.1.3.2 背靠背四象限电压源型变流器联网运行特性 背靠背电压源型变流器是由两个结构相同的电压源型变流器 以背靠背方式、通过中间的直流环节耦合而成。如下图：
pn1 60
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风电场主要一次设备
3.交流励磁式发电机 交流励磁式发电机，是在转子绕组中通入低频交流励磁电流。 励磁电流是外部提供的，因而可以进行准确控制，从而影响 到发电机中的相对运动速度。 当转子以转速n旋转时，如果能够控制转子绕组励磁电流的、 频率f2，使得转子磁场相对于转子本身的转速n2（可以与转 子旋转方向相同或相反）始终满足 n n2 n1 则可以在发电机转速n发生变化的情况下，仍能保持定子输 出电压频率恒定。
i01 i02 iC Ea1 Eb1 Ec1
L1
R1 R1 R1
ia1 ib1 ic1
L1 L1
ua1 ub1
+
Udc uc1 C
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风电场主要一次设备 2.异步发电机
异步电机转子中感应电流的频率应为 f 2
p ( n n1 ) 60
转子磁场相对于定子绕组的转速为
转子磁场相对于定子绕组的转速为 定子绕组中电流的频率f1 为 转差率的定义为
s n1 n n1
f1
n n2 n (n n1 ) n1
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4.1.3 并网换流器的结构和原理
目前，应用于风力发电中的电力电子换流器主要是基于全控 型电力电子器件的交-直-交（AC-DC-AC）电压源型变流器（ Voltage Source Converter,VSC）。 4.1.3.1 三相电压源型变流器的基本工作原理 三相电压源型变流器（VSC）的原理结构如下图：
vw 风能利用系数Cp与叶尖速比的关系大致如下图所示：
Cp
为了使Cp维持最大值，当风速变化时，风力机转速也需要随 之变化，使之运行于最佳叶尖速。
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λ
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4.1.1 风力机的运行特性 不同风速下（风速v 1< v 2< v 3< v 4< v 5< v6）风力机 的输出功率特性，如下图：
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4.1 风电机组运行原理
4.1.1 风力机的运行特性
4.1.2 发电机的运行原理 4.1.3 并网换流器的结构和原理
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4.1.1 风力机的运行特性
风力机的机械功率可用下式表达：
Pm CpPw=0.5Cp A1vw 3
Cp为风能利用系数，是可以控制的 。根据Betz理论，风力 机Cp的理论最大值是0.59，实际值通常在0.47左右。 叶尖速比，常用表示为： ΩR