【正文】 。 850kW 風(fēng)力發(fā)電供配電系統(tǒng)的研究與設(shè)計 3 控 制 系 統(tǒng)油 泵風(fēng) 速測 量馬 達(dá)變 速 機(jī) 構(gòu)發(fā) 電 機(jī)油 泵 油 泵 油 泵變 壓 器 電 網(wǎng)勵 磁變 槳 機(jī) 構(gòu)圖 11 新型風(fēng)力發(fā)電的原理圖 我國風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀 [1] 目前我國的風(fēng)電事業(yè)發(fā)展較快，無論技術(shù)還是產(chǎn)業(yè)均取得長足進(jìn)步，全國風(fēng)電裝機(jī)到 2021 年底為 萬 kW, 2021 年為 萬 kW, 2021 年底達(dá)到了 萬 kW。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出達(dá)到額定功率之前，其功率與風(fēng)速的立方成正比。并監(jiān)視齒輪箱、發(fā)電機(jī)的運(yùn)行溫度，液壓系統(tǒng)的油壓，對出現(xiàn)的任何異常進(jìn)行報警，必要時自動停機(jī)。然后，隨著風(fēng)速的增加，一直控制在額定功率附近發(fā)電，直到風(fēng)速達(dá)到 25m/s 時自動停機(jī)。液壓系統(tǒng)就是用于調(diào)節(jié)葉片槳矩、阻尼、停機(jī)、剎車等狀態(tài)下使用。業(yè)已說明，機(jī)艙在水平面旋轉(zhuǎn)，隨時跟風(fēng)。同時也使得發(fā)電機(jī)易于控制，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的頻率和電壓輸出。 風(fēng)力發(fā)電的基本原理 先前的風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電時有時無，電壓和頻率不穩(wěn)定，是沒有實(shí)際應(yīng)用價值的。 另一方面，風(fēng)力發(fā)電在整個能源供應(yīng) 體系中之所以長期處于從屬地位，是由于其自身固有的缺點(diǎn)造成的：可靠性低，成本偏高，與水火電相比沒有競爭力。 1999 年 8 月， NEGMicon 也研制成功2MW 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組， 風(fēng)輪直徑 72m，塔筒高度 68m。19801981 年間， 55kW 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的研制成功是現(xiàn)代風(fēng)機(jī)制造技術(shù)的重大突破，隨著這種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的出現(xiàn)，單位千瓦時的風(fēng)力發(fā)電成本大約下降了 50%，在美國加利福尼亞 Palm Springs 安裝了上千臺這樣的風(fēng)機(jī)，風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)逐步壯大。 本文從安全、可靠的角度出發(fā)，設(shè)計了一套變速恒頻控制的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，本系統(tǒng)采用同步發(fā)電機(jī)，通過 交 — 直 — 交 變頻將發(fā)出的頻率可變的電能轉(zhuǎn)換成頻率恒定的工頻電能送入電網(wǎng)。 I 850kW 風(fēng)力發(fā)電供配電系統(tǒng)的研究與設(shè)計 摘 要 風(fēng)力發(fā)電是一種可再生的清潔能源，也是新能源 發(fā)電 技術(shù)中最成熟和最具規(guī)模開發(fā)條件的 發(fā)電 方式之一， 在遠(yuǎn)期有可能成為世界重要的替代能源。 關(guān)鍵詞： 風(fēng)力發(fā)電，變速恒頻，同步發(fā)電機(jī)，并網(wǎng) II 850KW Wind Power Distribution System for Research and Design ABSTRACT Wi nd power is a renewable clean energy, and is the most mature and the largest developed conditions of the power generation in new energy power generation technology .In a longterm it may bee an important alternative sources of energy in the world. Access to largescale wind power grid may occur after the voltage fluctuations, harmonic pollution, the system capacity increase shortcircuit and transient stability of system changes in a range of issues. Thus, with a higher proportion of wind power, analyze the characteristics of wind power and its impact on power quality grid to study how to reduce their impact on the power grid and improve grid access to wind power after the power quality, wind power has bee an important research direction. This article has designed a variable speed constant frequency windbased control system from the safe, reliable point of view. The system uses a synchronous generator, through the AC— DC— AC will be issued variable frequency power into constant frequency electricity into the grid. KEY WORDS： Wind power generation, variable speed constant frequency, synchronous generator, connect to grid III 目 錄 摘 要 .................................................................... I ABSTRACT ................................................................ II 1 緒 論 .................................................................. 1 風(fēng)力發(fā)電概況 ...................................................... 1 風(fēng)力發(fā)電的基本原理 ................................................ 2 我國風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀 ................................................ 3 選題背景 .......................................................... 4 2 風(fēng)力發(fā)電概述 ........................................................... 5 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的主要設(shè)備 ............................................ 5 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的風(fēng)力機(jī) ........................................ 5 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的同步發(fā)電機(jī) .................................. 5 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的偏航裝置 ...................................... 6 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行控制和安全保護(hù)裝置 .............................. 7 控制和安全保護(hù)裝置的控制要求 ................................ 8 控制和安全保護(hù)裝置的保護(hù)功能 ................................ 9 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)控制 ............................................ 9 恒速恒頻風(fēng)電機(jī)組控制 ....................................... 10 變速恒頻風(fēng)電機(jī)組控制 ....................................... 10 并網(wǎng)運(yùn)行中大、小發(fā)電機(jī)的切換控制 ........................... 11 3 同步發(fā)電機(jī)和逆變器 .................................................... 13 同步發(fā)電機(jī) [10] ..................................................... 13 同步發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) ....................................... 13 同步發(fā)電機(jī)的工作原理 ....................................... 13 同步發(fā)電機(jī)的功率特性 ....................................... 14 同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)簡介 ..................................... 17 同步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)運(yùn)行 ............................................. 18 并網(wǎng)運(yùn)行的優(yōu)勢 ............................................. 18 同步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)方式 ....................................... 19 逆變器 ........................................................... 20 逆變電路的基本工作原理 ..................................... 20 電壓型逆變電路的特點(diǎn) ....................................... 21 三相電壓型逆變電路原理 ..................................... 21 IV 三相橋式 PWM型逆變電路 ..................................... 23 4 變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計 ............................................ 26 設(shè)計說明 ......................................................... 26 同步發(fā)電機(jī)交 /直 /交系統(tǒng)的設(shè)計 ..................................... 26 設(shè)計框圖 ................................................... 26 同步發(fā)電機(jī)的參數(shù) ........................................... 27 勵磁機(jī)的參數(shù) ............................................... 27 整流器 ..................................................... 28 逆變器 ..................................................... 29 檢測裝置 ................................................... 30 控制系統(tǒng)說明 ............................................... 32 功率反饋控制電路說明 ....................................... 33 保護(hù)裝置說明 ............................................... 33 系統(tǒng)的并網(wǎng)運(yùn)行 ............................................ 34 6 總 結(jié) ................................................................. 36 致 謝 ................................................................... 37 參 考 文 獻(xiàn) ............................................................. 38 850kW 風(fēng)力發(fā)電供配電系統(tǒng)的研究與設(shè)計 1 1 緒 論 風(fēng)力發(fā)電概況 在工業(yè)化革命以前，風(fēng)能就曾經(jīng)被當(dāng)作一種能源來使用。目前，風(fēng)電場運(yùn)行的主力機(jī)型是 600kW 和 750kW 級的機(jī)組， 兆瓦級和幾個兆瓦級的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組也已研制成功。 在風(fēng)電機(jī)組的制造技術(shù)不斷取得重要突破并日趨成熟的同時，大型風(fēng)電場的建設(shè)和運(yùn)行也取得了很大的成功，截止到2021 年底，全世界風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到 17706MW，排在前三位的國家分別是：德國 6113MW，美國 2555MW，西班牙 2402MW，德國、美國、西班牙、丹麥和印度的裝機(jī)容量占到世界風(fēng)電裝機(jī)容量的 80%。這種局面的出現(xiàn)既有風(fēng)機(jī)制造技術(shù)水平的原因，也有運(yùn)行管理上的原因。一陣狂風(fēng)吹來，風(fēng)輪越轉(zhuǎn)越快，系統(tǒng)就會被吹跨。偏航系統(tǒng)可以使風(fēng)輪掃掠面積總是垂直于主風(fēng)向。風(fēng)輪沿水平軸旋轉(zhuǎn)，以便產(chǎn)生動力。 控制系統(tǒng)是現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)的神經(jīng)中樞?，F(xiàn)代風(fēng)機(jī)的存活風(fēng)速為 6070m/s，也就是說在這么大的風(fēng)速下風(fēng)機(jī)也不會被吹壞。 風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)能來發(fā)電，而風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的機(jī)械。 風(fēng)力發(fā)電的突出優(yōu)點(diǎn)是：環(huán)境效益好，不排放任何有害氣