风力发电机并网 原理
风力发电机并网 原理ppt课件
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。
•
• 从定子侧看，这与一般同步发电机具有 直流励磁的转子以同步转速旋转时，在
发电机气隙中形成的同步旋转磁场是等
效的。因而，只要做到转子的机械转速 nr2和三相交流电流在转子表面产生的旋 转磁场的转速nr1互补，即nr1±nr2≌ns，
就可以在不同的转子转速情况下，在定 子绕组中总能感应出频率恒定的50Hz交 流电。
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。
• 2.风机达到并网转速，同时网侧变频器及 5Q2检测电压等条件达到并网条件，网侧 接触器合，预充电接触器分。
• 3. 5Q1和5Q2检测5Q3两侧电压、频率等 并网条件，如条件达到5Q3合，风机并网
风力发电机并网
一、双馈异步发电机并网方式简介 二、华锐风机并网方式简介 三、GE风机并网方式简介
一、双馈异步发电机并网方式简介
1.双馈异步发电机 发电机的定子直接连接到电网上，转子 和变流器相连。当风力驱动发电机旋转 时，在变流器的控制下，发电机把机械 能转ห้องสมุดไป่ตู้成电能向电网馈电。
永磁同步风力发电系统的组成、工作原理及控制机理
永磁同步风⼒发电系统的组成、⼯作原理及控制机理永磁同步风⼒发电系统的系统基本组成、⼯作原理、控制模式论述1.系统的基本组成：直驱式同步风⼒发电系统主要采⽤如下结构组成：风⼒机（这⾥概括为：叶⽚、轮毂、导航罩）、变桨机构、机舱、塔筒、偏航机构、永磁同步发电机、风速仪、风向标、变流器、风机总控系统等组成。
其中全功率变流器⼜可分为发电机侧整流器、直流环节和电⽹侧逆变器。
就空间位置⽽⾔，变流器和风机总控系统⼀般放在塔筒底部，其余主要部件均位于塔顶。
2.⼯作原理：系统中能量传递和转换路径为：风⼒机把捕获的流动空⽓的动能转换为机械能，直驱系统中的永磁同步发电机把风⼒机传递的机械能转换为频率和电压随风速变化⽽变化的不控电能，变流器把不控的电能转换为频率和电压与电⽹同步的可控电能并馈⼊电⽹，从⽽最终实现直驱系统的发电并⽹控制。
3.控制模式：风⼒发电机组的控制系统是综合性控制系统。
它不仅要监视电⽹、风况和机组运⾏参数，对机组运⾏进⾏控制。
⽽且还要根据风速与风向的变化，对机组进⾏优化控制，以提⾼机组的运⾏效率和发电量。
风⼒发电控制系统的基本⽬标分为三个层次：分别为保证风⼒发电机组安全可靠运⾏，获取最⼤能量，提供良好的电⼒质量。
控制系统主要包括各种传感器、变距系统、运⾏主控制器、功率输出单元、⽆功补偿单元、并⽹控制单元、安全保护单元、通讯接⼝电路、监控单元。
具体控制内容有：信号的数据采集、处理，变桨控制、转速控制、⾃动最⼤功率点跟踪控制、功率因数控制、偏航控制、⾃动解缆、并⽹和解列控制、停机制动控制、安全保护系统、就地监控、远程监控。
⼀、系统运⾏时控制：1、偏航系统控制：偏航系统的控制包括三个⽅⾯：⾃动对风、⾃动解缆和风轮保护。
1)⾃动对风正常运⾏时偏航控制系统⾃动对风，即当机舱偏离风向⼀定⾓度时，控制系统发出向左或向右调向的指令，机舱开始对风，当达到允许的误差范围内时，⾃动对风停⽌。
2)⾃动解缆当机舱向同⼀⽅向累计偏转2~3圈后，若此时风速⼩于风电机组启动风速且⽆功率输出，则停机，控制系统使机舱反⽅向旋转2~3圈解绕；若此时机组有功率输出，则暂不⾃动解绕；若机舱继续向同⼀⽅向偏转累计达3圈时，则控制停机，解绕；若因故障⾃动解绕未成功，在扭缆达4圈时，扭缆机械开关将动作，此时报告扭缆故障，⾃动停机，等待⼈⼯解缆操作。
变速恒频风力发电机空载并网控制
变速恒频风力发电机空载并网控制随着环境保护和可持续发展的重要性日益凸显，风力发电作为一种清洁、可再生的能源，得到了广泛应用。
在风力发电机组中，变速恒频风力发电机是一种常见的类型。
本文将重点探讨变速恒频风力发电机空载并网控制的原理、优缺点及应用。
变速恒频风力发电机组是一种通过风轮捕捉风能，并将其转换为电能的技术。
与恒速恒频风力发电机相比，变速恒频风力发电机具有更高的风能利用率和更宽的转速范围。
其工作原理是，通过调整风轮转速，以适应风速的变化，从而保持发电机输出频率的稳定。
空载并网控制是指风力发电机在不带负载的情况下与电网连接。
实现空载并网的关键在于控制风轮转速和发电机电流，以确保发电机与电网的同步。
常见的空载并网控制策略包括以下两种：直接并网法：在风速达到额定值后，风轮直接驱动发电机进入同步状态，然后进行并网。
此种方法简单直接，但并网瞬间会产生较大的冲击电流。
软并网法：通过控制风轮和发电机的转速，缓慢地将发电机接入电网，从而避免冲击电流的产生。
这种方法需要更多的控制环节和算法，但其并网效果较直接并网法更为平稳。
优点： a.由于能够适应风速的变化，所以具有较高的风能利用率； b.通过调整转速，可以减轻风轮和发电机的机械应力，提高设备的寿命；c.与恒速恒频风力发电机相比，其启动和停止更为灵活。
缺点： a.控制系统的设计较为复杂，需要精确的转速和电流控制； b.并网过程中可能产生较大的冲击电流，对电网造成一定的影响； c.需要采取措施来应对电网的波动，以保证系统的稳定运行。
变速恒频风力发电机空载并网控制在现代风力发电场中得到了广泛应用。
例如，根据某风力发电场的数据，采用变速恒频风力发电机空载并网控制后，该风电场的年发电量增加了30%，同时设备维护成本降低了20%。
这充分证明了变速恒频风力发电机空载并网控制在提高发电效率和降低运行成本方面的优势。
变速恒频风力发电机空载并网控制是风力发电技术中的重要一环。
通过控制风轮转速以适应风速的变化，保持发电机输出频率的稳定，可以实现高效的电能转换。
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。
风电机组的控制及并网11.详解
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。
1、由于采用交-直-交变频系统，使发电机 组工作频率与电网频率相互独立，因此不必 担心并网时可能出现的失步问题。发电机可 以运行在不同转速下，最大限度地捕捉风能。 2、采用变频装置进行输出控制，并网时没 有电流冲击，对系统几乎没有影响。
目前在变速恒频发电领域中，直驱永磁同步 发电机组较受欢迎。永磁同步电机结构简单， 没有励磁绕组，节省了电机的用铜量，无电 刷，无滑环，消除了转子损耗，运行可靠。 直驱永磁同步发电机与风力机直接耦合，省 去了变速箱，提高可靠性，减少系统噪声， 降低了维护成本。是未来风电机组发展的一 个重要方向。
近年来，风力发电在技术上日趋成熟，商业 化应用不断提高，同时，风力发电的成本也 在不断降低，这为充分利用风能提供了诸多 有利条件。现就当前流行的几种风电系统的 控制方式和风电机组并网的相关问题做下简 单介绍
二 变速恒频风力发电系统
风力发电技术经历了从恒速恒频风电系统到变速恒 频风电系统的演变过程。早期的风电系统中大多采 用恒速恒频风电系统，恒速恒频风电系统的发电机 转速保持不变，其运行范围比较窄，因此逐步被后 来的变速恒频系统所取代。变速恒频风电系统的发 电机的转速能随风速的变换而变换，能够按照最佳 效率运行，变速恒频发电系统是当今风电系统发展 的一个趋势。
风力发电机并网 原理 PPT
• 2. 网侧变频器接触器闭合(S6)。网侧变频 器接触器闭合，同时预充电接触器断开， 能量从网侧经变频器至直流母排，母排 电压为1050DC，网侧变频器提供系统所 需无功能量，包括变压器、高频滤波装 置等。
• 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。
• 2.风机达到并网转速，同时网侧变频器及 5Q2检测电压等条件达到并网条件，网侧 接触器合，预充电接触器分。
• 3. 5Q1和5Q2检测5Q3两侧电压、频率等 并网条件，如条件达到5Q3合，风机并网
• 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。
二、华锐风机并网方式简介
• 1. 预充电(S2)：防止高频滤波器件过流。 预充电接触器吸和，变频器直流母排充 电至970DC左右，网侧变频器工作，母 排直流电压经网侧变频器逆变使A点电压 渐升为690AC，且电流值为57A。如果没 有预充电环节，直接吸和网侧接触器， 会使A点瞬间过电流。
大家有疑问的，可以询问和交流 可以互相讨论下，但要小声
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。
风力发电机并网 原理
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。
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。
• 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与电网电压近乎一致， 定子接触器闭合，风机并网发电。
• 从定子侧看，这与一般同步发电机具有 直流励磁的转子以同步转速旋转时，在 发电机气隙中形成的同步旋转磁场是等 效的。因而，只要做到转子的机械转速 nr2和三相交流电流在转子表面产生的旋 转磁场的转速nr1互补，即nr1±nr2≌ns， 就可以在不同的转子转速情况下，在定 子绕组中总能感应出频率恒定的50Hz交 流电。
风力发电原理及运行方式
风力发电原理及运行方式
风力发电原理是利用风力转动风轮轴，通过高速旋转的风轮轴带动发电机旋转，将机械能转化为电能。
风力发电通常采用风力发电机来产生电力。
风力发电机的运行方式可以分为以下两种:
单机运行方式
单机运行方式是将单个风力发电机独立运行，直接向电网供电。
这种方式适用于小规模的风力发电系统，如用于家庭或小型企业的电力供应。
并网运行方式
并网运行方式是将多个风力发电机并联连接到电网上，共同向电网供电。
这种方式适用于大规模的风力发电系统，如用于发电容量较大的风电场。
在并网运行方式下，风力发电机的输出功率需要与电网的需求相匹配，以确保电网的稳定运行。
总之，风力发电是一种清洁、可再生的能源，其应用范围广泛。
风力发电的原理是将风能转换为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能。
风力发电的运行方式可以根据实际需求选择单机运行或并网运行。
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。
风力发电并网讲解
2.恒速恒频变桨距型
变桨距是指安装在轮毂上的叶片通过控制可以改变其桨距角的
大小。变桨距系统是大型风电机组控制系统的核心部分之一，对机组
安全、稳定、高效的运行具有十分重要的作用。稳定的变桨距控制已
经成为当前大型风力发电机组控制技术研究的热点和难点之一。
恒速恒频变桨距风力发电机
风机的偏航装置
就目前应用范围来讲，风力发电机组一般按调节方式和运行方式可
以分为恒速恒频、变速恒频两种类型。恒速恒频风力发电机组在额定 转速附近运行，滑差变化范围很小，发电机输出频率变化也很小，所 以称为恒速恒频风力发电机组。变速恒频方式通过控制发电机的转速， 能使风力机的叶尖速比(tip speed ratio)接近最佳值，从而最大限度 的利用风能，提高风力机的运行效率。恒速恒频和变速恒频风力发电 系统的基本结构如下图
2，风力发电的现状
利用风能发电始于 19 世纪末，到上世纪 80 年代通过建立大型 风力发电场来大规模利用风能，风力发电运行技术及并网研究也得到 较大发展。自 90 年代以来，风力发电容量以每年平均 22%的速度增 长，近五年的增长速度为 35%~50%，在各种发电方式中风力发电量 增长速度居于首位。下图是世界风力发电装机总容量的发展趋势图， 可以看出，风力发电装机总容量在 1999 年后上升很快，总装机容量 每年都在 20%以上的速度增长，2004 年年底达47.317GW。
目前可控硅软并网方法是目前异步风力发电机组普遍采 用的并网方法。
问题
能否实现风光互补技术，即光伏和风力联合发电并网？ 风力发电装机容量大但实际发电量低，效率低， 粗调与微调相结合 故障检修，工作量大 1.500个风机，现场怎么并网，每一台并网方式是否是 一样，控制方式（变速恒频，恒速恒频） 2.风力发电并网逆变器与太阳能到底有什么差别，功能 上等 3.防止冲击，用电阻和电抗器有什么差别，容量大小选 择与那些因素有关
风力发电的并网技术
变流器
桨距角度
发电机 发电机转速
桨距驱动
AC DC
电流 PWM 直流电压
DC AC PWM
有功功率和无 直流母线电压
功功率控制
控制
电流
风速 风向
桨叶角控制
转速控制
-启动
-满载时
-半载
-关机
桨距控制
桨距控制模式 风机主控制系统
P 负载曲线 功率因数控制
变流控制系统
刹车控制 偏航驱动
变流控制命令
电网
极数：72 极。
2.4 多发电机型机组
叶片通过紧耦合主轴和单级 多输出轴齿轮箱，驱动多个中 速永磁发电机; 每个发电机有独立的变频 器，输出通过直流母线连接在 一起，再通过网侧逆变装置连 接到电网
６个500ＫＷ 325rpm 永磁同步发电机
4 PART
风力发电机的控制
变速恒频风力发电系统的特点是风力机和发电机的转 速可在很大范围内变化而不影响输出电能的频率。可以通 过适当的控制，使风力机的转速可变，使风力机的尖速比 处于或接近于最佳值，从而最大限度的利用风能。
2.2 多级增速型变速风力发电系统
通过齿轮增速，电 机体积小；增加系 统维护和故障率。 典型的机型是双馈 风力发电机
双馈风力发电机系统结构图
2.3 半直驱型变速风力发电系统
通过1级齿轮增速，电机体积较小；降 低系统维护和故障率，是折中方案。
一级行星齿轮 箱 9：1
发电机转 速：190rpm；
双馈式风力发电机机侧变流器控制原理
双馈式风力发电是在双馈式异步电机的转子中施加转差 频率的电压(或电流)进行励磁,调节励磁电压的幅值、频率和相 位,实现定子恒频恒压输出。当发电机转子旋转频率fm变化时, 控制转子励磁电流频率f2确保定子输出频率f1恒定。设p为极对 数,则有
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。
永磁直驱风力发电机组并网发电原理
永磁直驱风力发电机组并网发电原理风力发电是以永磁直驱风力发电机组为基础，利用风力驱动风力发电机组发电，并将其发出的电能接入电网的技术。
利用当前的技术，让永磁直驱风力发电机组达到发电要求是可行的。
首先，永磁直驱风力发电机组中的永磁发电机的特性是风力直接由风扇驱动，没有外部润滑油，也不需要外部调速设备，能够直接转换风力能量到机械和电能，从而使发电量有更多的可控性。
其次，由于永磁直驱风力发电机组的发电特性，它具有较大的输出电力，出力范围宽，发电稳定，调节性强，维护成本低，维修简单的特点，可以满足大规模风力发电系统的发电要求。
永磁直驱风力发电机组的工作原理永磁直驱风力发电机组是由永磁发电机、叶片、叶轮、结构框架以及其他相关电控设备组成的新型高效发电装置，其工作原理如下：当风向和风速稳定时，风力发电机组中的叶片会受到风力驱动而转动，从而驱动永磁发电机的转子运行。
随着转子的转动，永磁发电机的定子上的线圈会感受到变化的磁场，并产生变化的电场，形成交流电能，将其发出的电能接入电网。
永磁直驱风力发电机组的优势永磁直驱风力发电机组具有多种优势：首先，永磁直驱风力发电机组的发电量大，发电出力范围广，最大发电量可以达到200兆瓦；其次，永磁直驱风力发电机组具有较强的发电稳定性，其发电量可以在一定幅度内控制；再次，永磁直驱风力发电机组无需外部调速设备，能够直接转换风力能量到机械和电能，具有较强的调节性；最后，永磁直驱风力发电机组使用简单，维护成本低，工程实施周期短，可以有效提高风能发电的用户参与度。
总结永磁直驱风力发电机组是一种新型的高效发电装置，它具有较大的输出电力，出力范围宽，发电稳定，调节性强，维护成本低，维修简单等优势，可以高效转换风力能量，满足大规模风力发电系统的发电要求。
因此，永磁直驱风力发电机组并网发电技术的发展将对促进风能发电的发展具有重要的作用。
异步风力发电机组软并网控制
异步风力发电机组软并网控制目前，全国大部分大中型风力发电机组很多都采取异步发电机。
相比于同步发电机，异步发电机不仅有着简单的控制装备，对于在并网时也没有任何严格的频率以及相角的要求，易于稳定并网，不易产生振荡和失步。
但是异步发电机采取直接并网时，冲击电流会高达电机额定电流的5至7倍，会严重损坏电网、发电机以及叶轮等设备，甚至可能对其他联网机组的正常运行造成影响，引起电力系统的瘫痪。
所以，采用合适的并网方式降低并网冲击电流显得非常重要。
迄今为止，世界上主要有直接并网法、降压并网法、准同期并网法以及可控硅软并网等几种异步风力发电机并网方式。
其中，直接并网方法操作简单，但对电网伤害较大，会引起电力系统电压瞬时降低，一般只在异步发电机容量在百千瓦级以下时使用。
降压并网方法需增置大功率电阻或电抗组件，投资随容量的增大而增大，经济性较差。
准同期并网方法需增置高精度的调速器和整步、同期设备，经济性较差，且并网消耗时间过长。
而可控硅软并网方法很大程度的降低了机组并网时的损耗，因为该方法会得到一个不会出现冲击电流的平稳并网过程，提高风电机组的使用时长和可靠性，是目前应用较为广泛的风电并网方式之一。
1 异步风力发电机软并网原理在风力发电机直接并网时靠近同步速时，异步发电机可能会经历一点瞬态过渡过程，过程中会产生瞬态冲击电流，与其值大小有关系的参数包括：发电机参数、并网转速、发电机磁通饱和水平以及并网瞬间电压相位角等。
直接并网时所也会产生一个过渡过程电流，电流值为：电机并入电网的时候，定子绕组中所产生的稳态交流分量i0sin （？棕t+ ？琢）开始产生，产生的电磁力使动转子开始旋转。
当电机在靠近同步转速并网的时候，i0 约等于电机空载时的电流。
并入电网的瞬间，定子绕组磁链会保持原来的零状态，依据磁链守恒原理，因为转子的短路绕组中所产生了衰减的直流分量，导致产生了磁场将切割定子绕组，并且产生了衰减的暂态交流分量。
暂态交流分量ia 与电抗成反比，与电压成正比。
风力发电并网逆变器设计原理
风力发电并网逆变器设计原理风力发电并网逆变器设计原理风力发电并网逆变器是一种用于将风力发电机的直流电能转换为交流电能并接入电网的设备。
它可以实现风力发电的高效利用，将风力发电机产生的直流电能转化为电网所需要的交流电能。
接下来，我们将逐步介绍风力发电并网逆变器的设计原理。
第一步：直流输入风力发电机产生的电能是直流电能，因此首先需要将直流电能输入到并网逆变器中。
这一步骤通常包括电流检测、电压检测等操作，以确保输入电能的质量和稳定性。
第二步：直流-交流转换在直流输入之后，接下来需要将直流电能转换为交流电能。
这一步骤通常通过使用逆变器来实现。
逆变器中包含了一系列的开关元件，通过控制这些开关元件的开关状态，可以将直流电能转换为交流电能。
逆变器中的控制算法通常采用PWM（脉宽调制）技术，以确保输出的交流电能具有较低的谐波含量和高的质量。
第三步：电网连接在直流-交流转换之后，接下来需要将转换后的交流电能接入电网。
在接入电网之前，需要对输出的交流电能进行一系列的检测和调整，以确保交流电能符合电网的要求。
这包括电压检测、频率检测、功率因数控制等操作。
第四步：并网控制在将交流电能接入电网之后，需要对并网逆变器进行一系列的控制操作，以保证其与电网的安全稳定运行。
这包括对逆变器的输出功率进行调节，以确保其与电网的负荷匹配；对逆变器的运行状态进行监测和保护，以防止逆变器因故障而对电网造成损害。
第五步：故障保护并网逆变器在运行过程中可能会遇到各种故障，例如过流、过压、短路等。
为了防止这些故障对电网造成影响，需要在逆变器中设置一系列的保护机制，以及相应的故障检测和处理算法。
当逆变器检测到故障时，会及时采取相应的措施，以确保逆变器和电网的安全运行。
综上所述，风力发电并网逆变器的设计原理包括直流输入、直流-交流转换、电网连接、并网控制和故障保护等步骤。
通过合理设计并实施这些步骤，可以实现风力发电的高效利用，将直流电能转换为电网所需要的交流电能，并确保逆变器与电网的安全稳定运行。
风力发电机工作原理及原理图
风力发电机工作原理及原理图现代变速双馈风力发电机的工作原理就是通过叶轮将风能转变为机械转距(风轮转动惯量),通过主轴传动链,经过齿轮箱增速到异步发电机的转速后,通过励磁变流器励磁而将发电机的定子电能并入电网.如果超过发电机同步转速,转子也处于发电状态,通过变流器向电网馈电.最简单的风力发电机可由叶轮和发电机两部分构成,立在一定高度的塔干上,这是小型离网风机. 最初的风力发电机发出的电能随风变化时有时无,电压和频率不稳定,没有实际应用价值.为了解决这些问题,现代风机增加了齿轮箱、偏航系统、液压系统、刹车系统和控制系统等.齿轮箱可以将很低的风轮转速(1500千瓦的风机通常为12-22转/分)变为很高的发电机转速(发电机同步转速通常为1500转/分).同时也使得发电机易于控制,实现稳定的频率和电压输出.偏航系统可以使风轮扫掠面积总是垂直于主风向.要知道,1500千瓦的风机机舱总重50多吨,叶轮30吨,使这样一个系统随时对准主风向也有相当的技术难度.风机是有许多转动部件的,机舱在水平面旋转,随时偏航对准风向;风轮沿水平轴旋转,以便产生动力扭距.对变桨矩风机,组成风轮的叶片要围绕根部的中心轴旋转,以便适应不同的风况而变桨距.在停机时,叶片要顺桨,以便形成阻尼刹车.早期采用液压系统用于调节叶片桨矩(同时作为阻尼、停机、刹车等状态下使用),现在电变距系统逐步取代液压变距.就1500千瓦风机而言,一般在4米/秒左右的风速自动启动,在13米/秒左右发出额定功率.然后,随着风速的增加,一直控制在额定功率附近发电,直到风速达到25米/秒时自动停机.现代风机的设计极限风速为60-70米/秒,也就是说在这么大的风速下风机也不会立即破坏.理论上的12级飓风,其风速范围也仅为32.7-36.9米/秒.风机的控制系统要根据风速、风向对系统加以控制,在稳定的电压和频率下运行,自动地并网和脱网;同时*齿轮箱、发电机的运行温度,液压系统的油压,对出现的任何异常进行报警,必要时自动停机,属于无人值守独立发电系统单元.风力发电机是将风能转换为机械功的动力机械，又称风车。
风力发电并网对电力系统安全的影响及应对措施
一风力发电研究的意义和发展情况1.风能的发电原理。
太阳的热辐射不均匀会造成世界各地大气压力不均，这驱使空气沿着水平方向运动最后形成风。
风力发电原理是风能使发电机的风力叶轮旋转，然后通过齿轮箱使风力发电机转子高速旋转，产生感应电动势。
风力机将风能转换为机械能，然后转换成电能。
2.风力发电的历史。
1887年，第一台小型风力发电机在苏格兰的一栋别墅中安装，用于房间照明。
1888年，美国建筑师查理斯主持设计和建设一个风机转子达17米的大型风机，虽然它的功率只有12千瓦。
世界上第一座风力发电试验基地于19世纪末在丹麦建成，用于对风力发电的研究。
1931年，具有现代化身影的水平轴发电机在苏联克里米亚半岛的雅尔塔建成，它的功率为100千瓦，可以接到当地6.3千伏的电网上。
20世纪30年代的美国，风力发电机在离大城市比较远的地区，特别是西部很受欢迎。
它们不仅可以磨面和提水，还可以发电，它们对这些地区的发展和社会进程产生了非常重要的影响。
我国20世纪80年代才开始接触有关风电方面的技术。
由于风电的技术要求高，我国并未大规模发展风电，当时很多风机都需要从欧美国家进口。
1986年经政府同意，在山东建成了第一个示范性风电场，但当时的发电机组是进口的55千瓦的风电机组。
1989年新疆达阪城和广东南澳风电场成立，并于当年并网发电。
我国政府部门也认识到化石燃料日益枯竭的现状，对风力发电技术，政府也比较重视。
1996年提出大规模发展风电的《乘风计划》，主要是在鼓励发展我国自己的中型风力发电机制造技术，同时也提倡以技贸结合的形式与国外优秀企业合作。
在建设大型风电场的同时，能够吸收它们的技术并消化，从而达到自主研发、设计和制造自己的风电设施的目的。
1998年，新疆金风科技的发展在中国遥遥领先，成为当时我国最好的风力发电机厂家。
3.风力发电的意义和必要性。
由于全球温室效应、环境污染和化石燃料的日益枯竭，目前各国政府的工作之重都是如何最大效益地对各种新能源进行开发和持续利用。
风力发电机并网原理PPT课件
二、华锐风机并网方式简介
• 1. 预充电(S2)：防止高频滤波器件过流。 预充电接触器吸和，变频器直流母排充 电至970DC左右，网侧变频器工作，母排 直流电压经网侧变频器逆变使A点电压渐 升为690AC，且电流值为57A。如果没有 预充电环节，直接吸和网侧接触器，会 使A点瞬间过电流。
• 2. 网侧变频器接触器闭合(S6)。网侧变 频器接触器闭合，同时预充电接触器断 开，能量从网侧经变频器至直流母排， 母排电压为1050DC，网侧变频器提供系 统所需无功能量，包括变压器、高频滤 波装置等。
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。
• 2.风机达到并网转速，同时网侧变频器 及5Q2检测电压等条件达到并网条件，网 侧接触器合，预充电接触器分。
• 3. 5Q1和5Q2检测5Q3两侧电压、频率等 并网条件，如条件达到5Q3合，风机并网
风力发电机并网
一、双馈异步发电机并网方式简介 二、华锐风机并网方式简介 三、GE风机并网方式简介
一、双馈异步发电机并网方式简介
1.双馈异步发电机 发电机的定子直接连接到电网上，转子 和变流器相连。当风力驱动发电机旋转 时，在变流器的控制下，发电机把机械 能转换成电能向电网馈电。
• 实际运行中，如果转子的机械转速nr2与 三相交流电流在转子表面产生的旋转磁 场的转速nr1(两者方向可以相同或相反) 之和等于电网频率为50Hz的发电机的同 步转速ns，即nr1±nr2=ns，此时在发电 机气隙中形成的同步旋转磁场就会在发 电机定子绕组中感应出频率为50Hz的感 应电势。
此时输入转子电流的频率fr1为：
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二、华锐风机并网方式简介
• 1. 预充电(S2)：防止高频滤波器件过流。 预充电接触器吸和，变频器直流母排充 电至970DC左右，网侧变频器工作，母 排直流电压经网侧变频器逆变使A点电压 渐升为690AC，且电流值为57A。如果没 有预充电环节，直接吸和网侧接触器， 会使A点瞬间过电流。
• 2. 网侧变频器接触器闭合(S6)。网侧变频 器接触器闭合，同时预充电接触器断开， 能量从网侧经变频器至直流母排，母排 电压为1050DC，网侧变频器提供系统所 需无功能量，包括变压器、高频滤波装 置等。
•
• 从定子侧看，这与一般同步发电机具有 直流励磁的转子以同步转速旋转时，在
发电机气隙中形成的同步旋转磁场是等
效的。因而，只要做到转子的机械转速 nr2和三相交流电流在转子表面产生的旋 转磁场的转速nr1互补，即nr1±nr2≌ns，
就可以在不同的转子转速情况下，在定 子绕组中总能感应出频率恒定的50Hz交 流电。
风力发电机并网
一、双馈异步发电机并网方式简介 二、华锐风机并网方式简介 三、GE风机并网方式简介
一、双馈异步发电机并网方式简介
1.双馈异步发电机 发电机的定子直接连接到电网上，转子 和变流器相连。当风力驱动发电机旋转 时，在变流器的控制下，发电机把机械 能转换成电能向电网馈电。
• 实际运行中，如果转子的机械转速nr2与 三相交流电流在转子表面产生的旋转磁 场的转速nr1(两者方向可以相同或相反) 之和等于电网频率为50Hz的发电机的同 步转速ns，即nr1±nr2=ns，此时在发电 机气隙中形成的同步旋转磁场就会在发 电机定子绕组中感应出频率为50Hz的感 应电势。
谢谢！
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。
• 2.风机达到并网转速，同时网侧变频器及 5Q2检测电压等条件达到并网条件，网侧 接触器合，预充电接触器分。
• 3. 5Q1和5Q2检测5Q3两侧电压、频率等 并网条件，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。
• 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。
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。
双馈异步发电机变速恒频的特点，适应了风 力发电机组转速范围大的运行方式，其功率因 数可调的特点，有利于风电场接入点的电网电 压稳定性。
双馈异步发电机所配变频器功率较小，只有 总功率的30%左右，故风力发电机组整体的价 格较低。
同步发电机应用在发电机组中，需要用全功 率变频器，导致风力发电机组整体成本较高。