【正文】 電系統(tǒng)中普遍應(yīng)用的是同步發(fā)電機(jī)。它在運(yùn)行中，既能輸出有功功率，又能提供無功功率，輸出的電能質(zhì)量高，已被電力系統(tǒng)廣泛應(yīng)用。不過，把它移植到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組使用時(shí)，效果卻不夠理想，這是因?yàn)轱L(fēng)速隨機(jī)變化，作用在轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩很不穩(wěn)定，使得并網(wǎng)時(shí)其調(diào)速性能達(dá)不到期望的精度，使得并網(wǎng)比較難。圖1為其常見的原理圖。圖1 同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖異步發(fā)電機(jī)投入運(yùn)行時(shí)，由于靠轉(zhuǎn)差率來調(diào)整負(fù)荷，因此對(duì)機(jī)組的調(diào)速精度要求不高，只要轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速就可并網(wǎng)，而且并網(wǎng)后不會(huì)產(chǎn)生震蕩和失步，運(yùn)行非常穩(wěn)定。同時(shí)也存在一些問題，如直接并網(wǎng)時(shí)產(chǎn)生的過大沖擊電流造成電壓大幅度下降，對(duì)系統(tǒng)安全運(yùn)行構(gòu)成威脅；它本身不發(fā)無功功率，需要無功補(bǔ)償?shù)?。圖2為其總體發(fā)電結(jié)構(gòu)圖。圖2 異步電機(jī)并網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖無刷雙饋電機(jī)（BDFM）作為一種新型電機(jī)，結(jié)構(gòu)與運(yùn)行機(jī)理異于傳統(tǒng)電機(jī)。它的定子上有兩套級(jí)數(shù)不同的繞組。一個(gè)為功率繞組，直接接電網(wǎng)；另一個(gè)為控制繞組，通過雙向變頻器接電網(wǎng)。其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)為籠型結(jié)構(gòu)，無需電刷和滑環(huán)，但流過定子勵(lì)磁繞組的功率僅為無刷雙饋電機(jī)總功率的一小部分。采用無刷雙饋發(fā)電機(jī)的控制方案后，不僅可實(shí)現(xiàn)變速恒頻控制，降低變頻器的容量，還可在矢量控制策略下實(shí)現(xiàn)有功和無功的靈活控制，起到無功補(bǔ)償?shù)淖饔?。無刷雙饋發(fā)電機(jī)取消了電刷和滑環(huán)，結(jié)構(gòu)簡單，堅(jiān)固可靠，適用于風(fēng)力發(fā)電的工作環(huán)境，保障了并網(wǎng)后風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。輸出側(cè)直接接電網(wǎng)而不經(jīng)過變頻器，使得并網(wǎng)后的電能質(zhì)量更好。圖3為無刷雙饋電機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的原理圖。圖3無刷雙饋電機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的原理圖如上圖所示，無刷雙饋發(fā)電機(jī)的變速恒頻控制，就是根據(jù)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速的變化相應(yīng)的控制轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的頻率，使無刷雙饋發(fā)電機(jī)輸出的電壓頻率與電網(wǎng)保持一致。傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組多采用異步發(fā)電機(jī)，并網(wǎng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊大，而無刷雙饋發(fā)電機(jī)可通過對(duì)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的控制，實(shí)現(xiàn)軟并網(wǎng)，避免并網(wǎng)時(shí)發(fā)生電流沖擊和電壓波動(dòng)。在并網(wǎng)前用電壓傳感器分別檢測出電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)功率繞組的頻率、幅值、相位和相序，并通過雙向變流器調(diào)節(jié)控制繞組的勵(lì)磁電流，使功率繞組輸出的電壓與電網(wǎng)相應(yīng)電壓頻率、幅值和相位一致，這就滿足了自動(dòng)并網(wǎng)運(yùn)行。三．無刷雙饋發(fā)電機(jī)在鄱陽湖風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的應(yīng)用圖4無刷雙饋發(fā)電機(jī)的發(fā)電系統(tǒng)原理圖由圖4可知，整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)由風(fēng)機(jī)、齒輪箱、無刷雙饋發(fā)電機(jī)、變換器及其控制構(gòu)成。其中無刷雙饋發(fā)電機(jī)和變換器是發(fā)電系統(tǒng)的主要部分。圖5為變換器的結(jié)構(gòu)圖。圖5變換器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖6為網(wǎng)側(cè)變換器的結(jié)構(gòu)圖。圖6 變換器的結(jié)構(gòu)圖由圖可知，變流器結(jié)構(gòu)包括6個(gè)電力電子開關(guān)器件組成的逆變環(huán)節(jié)、輸出濾波器和其它輔助控制環(huán)節(jié)。（1）仿真模型的建立圖7為假想的鄱陽湖風(fēng)力發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型。由該圖可知，本系統(tǒng)是雙閉環(huán)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，它由速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器、觸發(fā)電路、速度變換等部分組成，其中整流器和逆變器是主要電能轉(zhuǎn)換部分。圖7 無刷雙饋電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)仿真模型其中子系統(tǒng)為變流器和電機(jī)部分的仿真圖。結(jié)構(gòu)如圖8所示。圖8變流器及電機(jī)的仿真模型（2）仿真結(jié)果參數(shù)設(shè)置：假定給定轉(zhuǎn)速n=1500r/min,轉(zhuǎn)矩T=15N*m,電壓u=220v交流電。仿真結(jié)果如圖9所示。從上到下為轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)子電流i的波形。由圖可知，在1s時(shí)進(jìn)行了調(diào)速，使轉(zhuǎn)速n下降，轉(zhuǎn)子電流i基本保持不變。圖9 仿真結(jié)果四．結(jié)論本文對(duì)三種不同的大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)控制技術(shù)進(jìn)行了分析，指出了它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，提出無刷雙饋發(fā)電機(jī)將在變速恒頻風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。最后，假想無刷雙饋發(fā)電機(jī)在鄱陽湖風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的應(yīng)用，并對(duì)此進(jìn)行了分析，還對(duì)無刷雙饋發(fā)電機(jī)的雙閉環(huán)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究。由仿真結(jié)果可知，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速急速上升并趨于穩(wěn)速運(yùn)行，在t=1s時(shí)另加一突增恒值負(fù)載，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速即可下落，直到與此負(fù)載相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速便穩(wěn)定運(yùn)行。這說明系統(tǒng)實(shí)際速度能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)給定輸入與擾動(dòng)輸入信號(hào)的良好跟蹤。由于采用PI調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)速—電流雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，具有良好的動(dòng)態(tài)過程。第五篇：并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的調(diào)節(jié)控制經(jīng)典教程可持續(xù)發(fā)展隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與先進(jìn)的控制技術(shù)應(yīng)用到風(fēng)電領(lǐng)域，并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)得到了較快發(fā)展，控制方式從基本單一的定槳距失速控制向變槳距和變速恒頻控制方向發(fā)展，甚至向智能型控制發(fā)展。作為風(fēng)力資源較為豐富的國家之一，我國加快了風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域的自主開發(fā)與研究，兆瓦級(jí)變速恒頻的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組國產(chǎn)化已列入國家“863”科技攻關(guān)頂目。本文針對(duì)當(dāng)前并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的幾種功率凋節(jié)控制技術(shù)進(jìn)行了介紹。l 定槳距失速調(diào)節(jié)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組定槳距是指槳葉與輪載的連接是固定的，槳距角固定不變，即當(dāng)風(fēng)速變化時(shí)，槳葉的迎風(fēng)角度不能隨之變化。失速型是指槳葉翼型本身所具有的失速特性，當(dāng)風(fēng)速高于額定風(fēng)速69，氣流的攻角增大到失速條件，使槳葉的表面產(chǎn)生渦流，效率降低，來限制發(fā)電機(jī)的功率輸出。為了提高風(fēng)電機(jī)組在低風(fēng)速時(shí)的效率，通常采用雙速發(fā)電機(jī)（即大/小發(fā)電機(jī)）。在低風(fēng)速段運(yùn)行的，采用小電機(jī)使槳葉具有較高的氣動(dòng)效率，提高發(fā)電機(jī)的運(yùn)行效率。失速調(diào)節(jié)型的優(yōu)點(diǎn)是失速調(diào)節(jié)簡單可靠，當(dāng)風(fēng)速變化引起的輸出功率的變化只通過槳葉的被動(dòng)失速調(diào)節(jié)而控制系統(tǒng)不作任何控制，使控制系統(tǒng)大為減化。變槳距調(diào)節(jié)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳距是指安裝在輪載上的葉片通過控制改變其槳距角的大小。其調(diào)節(jié)方法為：當(dāng)風(fēng)電機(jī)組達(dá)到運(yùn)行條件時(shí)，控制系統(tǒng)命令調(diào)節(jié)槳距角調(diào)到45”，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定時(shí)，再調(diào)節(jié)到0“，直到風(fēng)力機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速并網(wǎng)發(fā)電；在運(yùn)行過程中，當(dāng)輸出功率小于額定功率時(shí)，槳距角保持在0176。位置不變，不作任何調(diào)節(jié)；當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出功率達(dá)到額定功率以后，調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)輸出功率的變化調(diào)整槳距角的大小，使發(fā)電機(jī)的輸出功率保持在額定功率。隨著風(fēng)電控制技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)輸出功率小于額定功率狀態(tài)時(shí)，變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用OptitiP技術(shù)，即根據(jù)風(fēng)速的大小，調(diào)整發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)差率，使其盡量運(yùn)行在最佳葉尖速比，優(yōu)化輸出功率。變槳距調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)是槳葉受力較小，槳葉做的較為輕巧。槳距角可以隨風(fēng)速的大小而進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，因而能夠盡可能多的吸收風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，同時(shí)在高風(fēng)速段保持功率平穩(wěn)輸出。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，故障率相對(duì)較高。主動(dòng)失速調(diào)節(jié)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組將定槳距失速調(diào)節(jié)型與變槳距調(diào)節(jié)型兩種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相結(jié)合，充分吸取了被動(dòng)失速和槳距調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)，槳葉采用失速特性，調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用變槳距調(diào)節(jié)。在低風(fēng)速肘，將槳葉節(jié)距調(diào)節(jié)到可獲取最大功率位置，槳距角調(diào)整優(yōu)化機(jī)組功率的輸出；當(dāng)風(fēng)力機(jī)發(fā)出的功率超過額定功率后，槳葉節(jié)距主動(dòng)向失速方向調(diào)節(jié)，將功率調(diào)整在額定值以下，限制機(jī)組最大功率輸出，隨著風(fēng)速的不斷變化，槳葉僅需要微調(diào)維持失速狀態(tài)。制動(dòng)剎車時(shí)，調(diào)節(jié)槳葉相當(dāng)于氣動(dòng)剎車，很大程度上減少了機(jī)械剎車對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的沖擊。主動(dòng)失速調(diào)節(jié)型的優(yōu)點(diǎn)是其言了定獎(jiǎng)距失速型的特點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行變槳距調(diào)節(jié)，提高了機(jī)同頻率后并入電網(wǎng)。機(jī)組在葉片設(shè)計(jì)上采用了變槳距結(jié)構(gòu)。其調(diào)節(jié)方法是：在起動(dòng)階段，通過調(diào)節(jié)變槳距系統(tǒng)控制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速保持在同步轉(zhuǎn)速附近，尋找最佳并網(wǎng)時(shí)機(jī)然后平穩(wěn)并網(wǎng)；在額定風(fēng)速以下時(shí)，主要調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)反力轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)速跟隨風(fēng)速變化，保持最佳葉尖速比以獲得最大風(fēng)能；在額定風(fēng)速以上時(shí)，采用變速與槳葉節(jié)距雙重調(diào)節(jié)，通過變槳距系統(tǒng)調(diào)節(jié)限制風(fēng)力機(jī)獲取能量，保證發(fā)電機(jī)功率輸出的穩(wěn)定性，獲取良好的動(dòng)態(tài)特性；而變速調(diào)節(jié)主要用來響應(yīng)快速變化的風(fēng)速，減輕槳距調(diào)節(jié)的頻繁動(dòng)作，提高傳動(dòng)系統(tǒng)的柔性。變速恒頻這種調(diào)節(jié)方式是目前公認(rèn)的最優(yōu)化調(diào)節(jié)方式，也是未來風(fēng)電技術(shù)發(fā)展的主要方向。變速恒頻的優(yōu)點(diǎn)是大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)運(yùn)行轉(zhuǎn)速，來適應(yīng)因風(fēng)速變化而引起的風(fēng)力機(jī)功率的變化，可以最大限度的吸收風(fēng)能，因而效率較高；控制系統(tǒng)采取的控制手段可以較好的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的有功功率、無功功率，但控制系統(tǒng)較為復(fù)雜。