【正文】 運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的失步問題。 （ c） 需要同步合閘裝置。但是晶閘管相控整流電路的輸入電流滯后于電壓，其滯后角隨著觸發(fā)延遲角 ? 。 （ b） 需要?jiǎng)?lì)磁裝置及勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置。 同步發(fā)電機(jī)交 /直 /交系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)框圖 保 護(hù) 裝 置功 率 變 化檢 測 器控 制 電 路風(fēng) 力 機(jī)齒 輪 箱同 步 發(fā) 電 機(jī)整 流 器 逆 變 器電網(wǎng)檢 測 裝 置控 制 系 統(tǒng) 圖 41 具有最大功率跟蹤的 交 — 直 — 交 風(fēng)電系統(tǒng)方框圖 圖 41 示出具有最大功率跟蹤的 交 — 直 — 交 風(fēng)電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行方框圖，采用系統(tǒng)輸出功率作為控制信號(hào)，改變晶閘管的觸發(fā)角，以調(diào)整逆變器的工作特性。uVN39。 uu ?得出。u UVu NN 39。當(dāng) crU uu ? 時(shí)，給 4V 以導(dǎo)通信號(hào)，給 1V 以關(guān)斷信號(hào)，則 2u39?？梢钥闯觯?di 每隔 60176。圖 313（ g） 給出的是阻感負(fù)載下 3??? 時(shí) Ui 的波形。39。 （ 39） 設(shè)負(fù)載為三相對稱負(fù)載，則有 0??? WNVNUN uuu ， 故可得 ? ?39。39。UNu、39。 dUN Uu ??。導(dǎo)電方式，即每個(gè)橋臂的導(dǎo)電角度為 180176。而交流側(cè)輸出電流波形和相位因負(fù)載阻抗情況的不同而不同。設(shè) 1t 時(shí)刻以前 1S 、 4S 導(dǎo)通， 0u 和 0i 均為正。但是在 同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速距同步速較大的情況下應(yīng)避免立即投入勵(lì)磁，否則將導(dǎo)致自同步過程中出現(xiàn)較大的振蕩電流及力矩。 滿足上述理想并網(wǎng)條件的并網(wǎng)方式即為準(zhǔn)同步并網(wǎng)方式，在這種并網(wǎng)方式下，并網(wǎng)瞬間不會(huì)產(chǎn)生沖擊電流，不會(huì)引起電網(wǎng)電壓的下降，也不會(huì)對發(fā)電機(jī)定子繞組及其他機(jī)械部件造成損害。 （ b） 提高了供電的經(jīng)濟(jì)性和靈活性，在用電高峰期和低谷期，可以靈活地決定投入電網(wǎng)的發(fā)電機(jī)數(shù)量，提高了發(fā)電效率和供電靈活性。主勵(lì)磁機(jī)是旋轉(zhuǎn)電樞式三相同步發(fā)電機(jī)，旋轉(zhuǎn)電樞的交流電流經(jīng)與主軸一起旋轉(zhuǎn)的硅整流器整流后，直接送 到主發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組?，F(xiàn)說明如下： （ 1）直流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng) 直流勵(lì)磁機(jī)通常與同步發(fā)電機(jī)同軸，采用并勵(lì)或者他勵(lì)接法。 電網(wǎng)所供給的全部無功功率一般由并網(wǎng)的發(fā)電機(jī)分擔(dān)。因此，保持同步十分重要。對隱極電機(jī)來說NNMM PPK ?sin1m a x ?? （ 35） 圖 34 同步發(fā)電機(jī)的功角特性 （ a）隱極電機(jī) （ b）凸極電機(jī) （ 4）有功功率和無功功率 （ a） 有功功率的調(diào)節(jié) 功角特性 ? ??fPM ? 反映了同步發(fā)電機(jī)的電磁功率隨著功角變化的情況。圖中忽略了定子繞組的漏磁電勢，認(rèn)為aEEU ??? ?? 0 ， 0E? 對應(yīng)于轉(zhuǎn)子磁勢 fF? ， aE? 對應(yīng)于電樞磁勢 aF? ，所以可近似認(rèn)為端電壓 U?由合成磁勢 af FFF ??? ?? 所感應(yīng)。交流電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢由電 動(dòng)勢的頻率、電動(dòng)勢的波形和電動(dòng)勢的大小 3 個(gè)基本要素決定。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)體交替地為N 極和 S 極磁場所切割，因此每根導(dǎo)體中的感應(yīng)電動(dòng)勢方向是交變的。 氣隙處于電樞內(nèi)圓和轉(zhuǎn)子磁極之間，氣隙層的厚度和形狀對 電機(jī)內(nèi)部磁場的分布和同步電機(jī)的性能有重大影響。由于風(fēng)力機(jī)是一個(gè)巨大的慣性體，當(dāng)它轉(zhuǎn)速降低時(shí)要釋放出巨大的能量，這些能量在過渡過程中將全部加在小發(fā)電機(jī)軸上而轉(zhuǎn)換成電能，這就必然使過渡過程延長。此時(shí)，發(fā)電機(jī)脫網(wǎng)，風(fēng)力將帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速迅速上升，在到達(dá)同步轉(zhuǎn)速 1500r/min 附近時(shí)，再次執(zhí)行大小發(fā)電機(jī)的軟并網(wǎng)程序。具體控制方法如下 ： （ 1）從小發(fā)電機(jī)向大發(fā)電機(jī)切換 在小發(fā)電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電期間，控制系統(tǒng)對其輸出功率進(jìn)行檢測，若 1s 內(nèi)瞬時(shí)功率超過小發(fā)電機(jī)額定功率的 20%，或 2min 內(nèi)的平均功率大于某一定值時(shí)，則 進(jìn)行小發(fā)電機(jī)向大發(fā)電機(jī)的切換。對于變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)，當(dāng)風(fēng)速高于額定風(fēng)速后，變槳距機(jī)構(gòu)為了限制發(fā)電機(jī)輸出功率，將調(diào)節(jié)槳距，以調(diào)節(jié)輸出功率。大到 180176。 30176。 恒速恒頻風(fēng)電機(jī)組控制 風(fēng)電機(jī)組的軟啟動(dòng)并網(wǎng)是在風(fēng)電機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，控制系統(tǒng)對風(fēng)速的變化情況進(jìn)行不間斷的檢測，當(dāng) 10min 平均風(fēng)速大于起動(dòng)風(fēng)速時(shí)，控制風(fēng)電機(jī)組會(huì)做好切人電網(wǎng)的一切準(zhǔn)備工作，松開機(jī)械剎車，收回葉尖阻尼板，風(fēng)輪處于迎風(fēng)方向。 （ 3） 接地保護(hù)功能 ： 對由于設(shè)備絕緣破壞或其他原因引起出現(xiàn)危險(xiǎn)電壓的金屬部分實(shí)現(xiàn)保護(hù)。 （ 7） 軟切入控制 ： 風(fēng)電機(jī)組在進(jìn)行并網(wǎng)和脫網(wǎng)時(shí)，必須進(jìn)行軟切入控制，通過大功率晶閘管和有關(guān)控制電路組成。當(dāng)風(fēng)速再次上升達(dá)到并網(wǎng)轉(zhuǎn)速時(shí)，風(fēng)電機(jī)組又投入運(yùn)行。 控制和安全保護(hù)裝置的控制要求 控制裝置保持風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全可靠運(yùn)行，同時(shí)高質(zhì)量地將不斷變化的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為頻率、電壓恒定的交流電送入電網(wǎng)?？刂蒲b置由微機(jī)控制器、顯示運(yùn)行控制器、并網(wǎng)控制器、發(fā)電機(jī)功率控制器、運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)控器、控制輸出驅(qū)動(dòng)電路模版等器件組成。終極解纜一旦被觸發(fā)，則風(fēng)力發(fā)電機(jī)將緊急停機(jī)。同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后，必須對發(fā)電機(jī)的電壓、頻率及輸出功率進(jìn)行有效控制，否則會(huì)發(fā)生失步現(xiàn)象。 當(dāng)風(fēng)速增加一倍時(shí)，風(fēng)輪從氣流中吸收的能量增加八倍，所以在確定風(fēng)力機(jī)的安裝位置和選擇風(fēng)力機(jī)的型號(hào)時(shí)，都必須考慮這個(gè)因素。垂直軸風(fēng)力機(jī)在風(fēng)向改變時(shí)無需對風(fēng)，相對于水平軸風(fēng)力機(jī)是一大優(yōu)點(diǎn)，但其尖速比較低，提供的功率輸出較低。毋庸置疑，用風(fēng)能、太陽能和生物能等形式的可再生清潔能源代替以化石燃料為代表的常規(guī)能源，為子孫后代留下一片碧水藍(lán)天，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和人類的可持續(xù)發(fā)展，已是世界各國的共識(shí)。我國風(fēng)電場年利用小時(shí)數(shù)一般為 2700 小時(shí) 。發(fā)展的實(shí)踐證明，我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還面臨一系列障礙和問題，其中既有政策問題，也有技術(shù)問題 。 風(fēng)力發(fā)電的突出優(yōu)點(diǎn)是：環(huán)境效益好，不排放任何有害氣體和廢氣物。現(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(huì)被吹壞。風(fēng)輪沿水平軸旋轉(zhuǎn)，以便產(chǎn)生動(dòng)力。一陣狂風(fēng)吹來，風(fēng)輪越轉(zhuǎn)越快，系統(tǒng)就會(huì)被吹跨。 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(shí)，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%。 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(lì)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 ..