【正文】 可以通過調(diào)節(jié)水輪機(jī)的進(jìn)水量或汽輪機(jī)的汽門來達(dá)到。 圖 215 給出了有功功率不變而空載電勢(shì)變化時(shí)，隱極發(fā)電機(jī)的電勢(shì)相量圖， 0E? 和aI? 的矢端必須落在直線 AB 和 CD 上。 圖 38 旋轉(zhuǎn)整流器勵(lì)磁系統(tǒng) 同步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)運(yùn)行 并網(wǎng)運(yùn)行的優(yōu)勢(shì) 單機(jī)供電的缺點(diǎn)是明顯的：既不能保證供電質(zhì)量 (電壓和頻率的穩(wěn)定性 )和可靠性 (發(fā)生故障就得停電 )，又無法實(shí)現(xiàn)供電的靈活性和經(jīng)濟(jì)性。 （ 2）自同步并網(wǎng)方式 自同步并網(wǎng)就是同步發(fā)電機(jī)在轉(zhuǎn)子未加勵(lì)磁，勵(lì)磁繞組經(jīng)限流電阻短路的情況下，由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)將同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升高到接近同步轉(zhuǎn)速 (約為 80%90%同步轉(zhuǎn)速 )時(shí)，將發(fā)電機(jī)投入電網(wǎng)，再立即投入勵(lì)磁，靠定子與轉(zhuǎn)子之間的電磁力作用將發(fā)電機(jī)自動(dòng)牽入同步運(yùn)行。這時(shí)負(fù)載電流從直流電流源負(fù)極流出，經(jīng) 2S 負(fù)載和 3S 流回正極，負(fù)載電感中儲(chǔ)存的能量想直流電源反饋，負(fù)載電流逐漸減小，到 2t 時(shí)刻將為零，之后 0i才反向并逐漸增大。可能是上面一個(gè)臂下面兩個(gè)臂，也可能是上面兩個(gè)臂下面一個(gè)臂同時(shí)導(dǎo)通。 負(fù)載線電壓 UVu 、 VWu 、 WUu 可由下式求出 ???????????39。39。在 039。當(dāng)給 ）（ 41 VV 加導(dǎo)通信號(hào)時(shí)，可能是 ）（ 41 VV 導(dǎo)通，也可能是二極管 ）（ 41 VDVD 續(xù)流導(dǎo)通，這要由阻感負(fù) 載重電流的方向來決定。 在電壓型逆變電路的 PWM 控制中，同一相上下兩個(gè)臂的驅(qū)動(dòng)信號(hào)都是互補(bǔ)的。 （ c） 在風(fēng)電系統(tǒng)中采用阻抗匹配和功率跟蹤反饋來調(diào)節(jié)輸出負(fù)荷可使風(fēng)電機(jī)組按最佳效率運(yùn)行，向電網(wǎng)輸送最多的電能。 目前各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用的整流電路幾乎都是晶閘管相控整流電路或二極管整流電路。為了改進(jìn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的 運(yùn)行性能，本文采用 交 — 直 — 交 變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。圖中的線電壓波形 UVu 的波形可由‘VNUN39。UN dU?。負(fù)載的阻抗角 ? 不同， Ui 的波形形狀和相位都有所不同。39。39。電壓型三相橋式逆變電路的基本工作方式是 180176。當(dāng)負(fù)載為阻感時(shí)， 0i 相位滯后于 0u ，兩者波形的形狀也不同，圖 311（ b） 給出的就是阻感負(fù)載時(shí)的 0i 波形 。 （ 1）準(zhǔn)同步并網(wǎng)方式 在同步發(fā)電機(jī)中，發(fā)電機(jī)的極對(duì)數(shù)、轉(zhuǎn)速及頻率之間有嚴(yán)格不變的關(guān)系，即： 60ss pnf ? （ 36） 式中 ： p 為電機(jī)的極對(duì)數(shù)； sn 為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速 (r/min)； sf 為發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電頻率 (Hz)； 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書） 20 要把同步發(fā)電機(jī)通過準(zhǔn)同步并網(wǎng)方法連接到電網(wǎng)上必須滿足以下四個(gè)條 件 ： （ a） 發(fā)電機(jī)的電壓等于電網(wǎng)電壓，并且電壓波形相同； （ b） 發(fā)電機(jī)的電壓相序與電網(wǎng)的電壓相序相同； （ c） 發(fā)電機(jī)頻率與電網(wǎng)的頻率相同； （ d） 并網(wǎng)合閘瞬間發(fā)電機(jī)的電壓相角與電網(wǎng)電壓的相角一致 。因此，在大容量的同步發(fā)電機(jī)中，常采用不需要電刷和集電環(huán)的旋轉(zhuǎn)整流器勵(lì)磁系統(tǒng)，如圖 38 所示。所以電網(wǎng)除了供應(yīng)有功功率外，還要供應(yīng)大量滯后性的無功功率。 （ b）隱極電機(jī) ?sin0sM XUEmP ? (34) 最大功率與額定功率的比值定義為同步發(fā)電機(jī)的過載能力。這就是三相同步發(fā)電機(jī)的簡(jiǎn)單工作原理。 轉(zhuǎn)子鐵心上裝有制成一定形狀的成對(duì)磁極，磁極上繞有勵(lì)磁繞組，通以直流電流時(shí)，將會(huì)在電機(jī)的氣隙中形成極性相間的分布磁場(chǎng)，稱為勵(lì)磁磁場(chǎng) (也稱主磁場(chǎng)、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng) )。執(zhí)行小發(fā)電機(jī)向大發(fā)電機(jī)的切換時(shí)，首先斷開小發(fā)電機(jī)接觸器，再斷開旁路接觸器。 由于自然 界的風(fēng)力變幻莫測(cè)，風(fēng)速總是處在不斷地變化之中，而風(fēng)能與風(fēng)速之間成三次方的關(guān)系，風(fēng)速的較小變化都將造成風(fēng)能的較大變化，導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率處于不斷變化的狀態(tài)。 15176。 （ 2） 熱繼電保護(hù)功能 ： 實(shí)現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行中所有運(yùn)轉(zhuǎn)裝置如發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的過熱保護(hù)功能。風(fēng)電機(jī)組靠自身的摩擦力緩慢停機(jī)，進(jìn)入待風(fēng)狀態(tài)。 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行控制和安全保護(hù)裝置 [3] 控制和安全保護(hù)裝置是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行的大腦指揮中心，控制裝置保障了機(jī)組的安全運(yùn)行。 調(diào)速系統(tǒng)是用來控制風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速及有功功 率的，勵(lì)磁系統(tǒng)是調(diào)控同步發(fā)電機(jī)的電壓及無功功率的，下圖中 n， U， P 分別代表風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)的電壓、輸出功率。水平軸風(fēng)力機(jī)可分為升力型和阻力型，它的風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)軸與風(fēng)向平行，升力型旋轉(zhuǎn)速度快，阻力型旋轉(zhuǎn)速度慢。風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的發(fā)展，也勢(shì)必拉動(dòng)復(fù)合材料行業(yè)、發(fā)電機(jī)行業(yè)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。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。業(yè)已說明，機(jī)艙在水平面旋轉(zhuǎn)，隨時(shí)跟風(fēng)。 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。 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(guó)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(jiǎn)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(shì) ............................................. 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(jì) ............................................ 26 設(shè)計(jì)說明 ......................................................... 26 同步發(fā)電機(jī)交 /直 /交系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ..................................... 26 設(shè)計(jì)框圖 ................................................... 26 同步發(fā)電機(jī)的參數(shù) ........................................... 27