選兆瓦級變速恒頻風力發電機組控制系統

廣子建

摘 要

在新常態經濟發展的新形勢下，我國的各大產業都進行了結構上的調整、優化，并且我國的相關政策也明確要求要大力發展環保經濟，構建資源節約型和環境友好型社會。本文圍繞兆瓦級變速恒頻風力發電機組控制系統的組成成分和其所具備的優勢特點展開，對兆瓦級變速恒頻風力發電機組控制系統的工作原理和工作過程進行詳細的分析、論述，以促進我國新能源資源的快速開發。

【關鍵詞】變速恒頻 風力發電機組 控制 系統

隨著科學技術、經濟、社會的進一步發展，我國的各大產業都進行了結構上的調整，我國政策也明確的要求要大力發展環保經濟，構建資源節約型和環境友好型社會。科學技術的飛速發展，國家經濟實力的提升，為我國新能源——風能的開發提供了技術支撐和雄厚的物質保障。眾所周知，風能資源是大自然饋贈于人類豐厚的禮物，這種資源取之不盡、用之不竭，是人類社會發展中一大綠色能源資源。為了有效地促進風能資源的開發、利用，降低其使用成本，加大對兆瓦級變速恒頻風力發電機組控制系統進行深入的研究力度是有效地方法之一。

1 兆瓦級變速恒頻風力發電機組控制系統的構成

風力發電機組控制系統在機組進行運轉的過程中扮演著至關重要的角色，如果將這一系統比作生物人的話，那么其控制系統就相當于生物人的神經指揮、控制中樞，其重要地位不言而喻。在這一系統中，各個部分之間在功能上既相互獨立又相互聯系，共同影響著發電機組的工作狀況，控制系統、傳感器、總控制器、風輪、增速機構以及電網等都是其重要的組成部分，具體的示意圖如圖1所示。

2 兆瓦級變速恒頻風力發電機組控制系統的優勢特點分析

由于兆瓦級變速恒頻風力發電機組控制系統研發面世的時間比較晚，其主要是在整合失速型風力發電機組的相關原理與技能的基礎之上而問世的，對失速型風力發電機組進行了取其精華棄其糟粕的加工處理后具備的主要優勢、特點有：

（1）兆瓦級變速恒頻風力發電機組控制系統輸出的功率要更平穩一些，對功率進行平穩的輸出是為了保證發電機組在穩定的狀態下進行持續性的工作；

（2）變速恒頻風力發電機組系統可以最大限度地捕獲風能，在額定的風速以上進行作業，這樣既能充分地利用風能資源，又能增添其作業時的安全性；

（3）變速恒頻風力發電機組系統具有更好的柔性，其控制系統擁有更加完善的保護功能裝置。兆瓦級變速恒頻風力發電機組控制系統所具備的這些優勢和特點，既對我國的新能源資源開發、利用技術進行了大力的傳承、發揚，同時又為我國清潔能源——風能的開發提供了性能更優的技術、設備支撐，有力的促進了我國經濟、社會、環境的生態化、和諧化、環保化發展。

3 對兆瓦級變速恒頻風力發電機組的控制系統的分析、研究

我國變速恒頻風力發電機組的控制系統組成圖如圖2所示。

3.1 變速恒頻風力發電機組系統的控制原理依據分析

在兆瓦級變速恒頻風力發電機組系統控制中，其原理的主要依據是貝茲證明：

Pr=0.5 δ π R2 Cp （1，λ，β） V3

在這一公式中，δ：空氣的密度；

V：風的速度；

R：風輪的半徑；

Cp（λ，β）：風力機的功率系數；

λ：葉尖速比；

β：槳葉節距角；

3.2 對兆瓦級變速恒頻風力發電機組系統的控制過程分析

一般的，兆瓦級變速恒頻風力發電機組控制系統在進行運轉作業時，其主要的運作過程有以下五部分：

（1）當外界的自然風力的速度大于變速恒頻風力發電機組啟動時的風速，并持續達到十分鐘的時間時，風力發電機組的控制系統就會驅動整個機艙，其主要是根據風向傳感器所指示的方向來進行的自動對風，并使葉輪自動處于迎風位置，即迎風口。

（2）當外界的自然風力的速度持續達到第一步中的切入風的速度十分鐘時，控制系統中的制動器松閘，此時，風力機會由最開始的待機狀態進入到比較低的風速啟動狀態，這時候，葉輪就能夠吸收風能，齒輪箱的運轉速度也能夠在短時間內得到極快的提升并帶動變速恒頻風力發電機的轉動，進行相關的作業。

（3）當變速恒頻風力發電機的轉速達到小電機并網的要求時，并在相關的工作人員對其設備進行檢查確保沒有故障問題之后，將小發電機并入電網。

（4）當變速恒頻風力發電機的轉速達到大電機的并網要求時，在相關的工作人員對其設備進行檢查確保沒有故障問題之后，將大發電機并入電網。

（5）相關的工作人員要對大發電機和小發電機同時進行功率的補償和速度功率以及發電功率的優化。

在分析、闡述的過程之中，我們可以明顯發現這一裝置系統還需要進行優化升級，以此來增強其性能，擴大其用途，經過相關學者和專家研發的網側變換器控制策略就是一種不錯的改進策略。至于其具體的工作原理和裝配設置，筆者在此就不一一贅言了。

4 結束語

在新常態經濟發展的新形勢下，為了有效地促進我國清潔能源資源——風能資源的開發利用，加大兆瓦級變速恒頻風力發電機組控制系統的研究力度，改進其控制技術、策略，是當前我國開發新能源資源的一項有效方法和技術。在我國的未來發展中，應該投入更多的時間、經歷和物資在這一領域的開發、應用，以促進我國清潔能源資源的進一步開發、利用、發展。

參考文獻

[1]郭金東，趙棟利，林資旭等.兆瓦級變速恒頻風力發電機組控制系統[J].中國電機工程學報，2007（06）：1-6.

[2]趙海軍，徐家寧.兆瓦級變速恒頻風力發電機組控制系統[J].黑龍江科技信息，2007（12）：35.

[3]邵桂萍，姚紅菊，趙斌.兆瓦級變速恒頻風力發電機組控制系統的研究[J].儀器儀表學報，2006（S1）：461-464.

[4]劉芳，趙龍婷.兆瓦級變速恒頻風力發電系統控制策略研究[J].可再生能源，2013（08）：22-27.

作者單位

北京京能新能源有限公司輝騰錫勒風電分公司 北京市 013550