【正文】 ＞8m/s啟動大發(fā)電機， v＞ 25m/s停機。發(fā)電機功率與風速有著固定的函數(shù)關系，兩者不符可作為機組故障判斷的依據(jù)。 主要監(jiān)測參數(shù) ?電力參數(shù) ：電網(wǎng)三相電壓、發(fā)電機輸出的三相電流、電網(wǎng)頻率、發(fā)電機功率因數(shù)等。 ?脫網(wǎng)時保證機組安全停機。 ?根據(jù)風向信號自動對風。 ?電動機啟動目前使用較少 North China Electric Power University 第三章 定槳距風力發(fā)電機組 三、風力發(fā)電機組的基本控制要求 控制系統(tǒng)的基本功能 ?根據(jù)風速信號自動進入啟動狀態(tài)或從電網(wǎng)切出。由于脫網(wǎng)后轉(zhuǎn)速會上升，應迅速投入小發(fā)電機接觸器。 ?低風速時先啟動小發(fā)電機，如 6級繞組，同步轉(zhuǎn)速為 1000r/min；當功率達到某預制值 P1一定時間后，短開小發(fā)電機接觸器及旁路接觸器，發(fā)電機脫網(wǎng)并升速，到達 4級繞組的 1500r/min同步轉(zhuǎn)速附近后，執(zhí)行大發(fā)電機并網(wǎng)發(fā)電?？刂破魇盏綌_流器回收信號后，壓力油進入機械盤式制動器液壓缸，松開盤式制動器。 10分鐘調(diào)整一次，調(diào)整中釋放偏航剎車。 15V電源正常；非正常停機故障顯示均已排除；維護開關在運行位置。需具備的條件為： ?電網(wǎng)：連續(xù) 10分鐘沒有出現(xiàn)過電壓、低電壓； ；電網(wǎng)頻率在設定范圍內(nèi)；沒有出現(xiàn)三相不平衡等現(xiàn)象。 ?控制系統(tǒng)做好切入電網(wǎng)的準備； ?機械剎車已松開； ?葉尖阻尼板已收回； ?風輪處于迎風狀態(tài)； ?液壓系統(tǒng)壓力保持在設定值； ?風況、電網(wǎng)和機組的所有狀態(tài)參數(shù)檢測正常，一旦風速增大，轉(zhuǎn)速升高，即可并網(wǎng)。 ?節(jié)距角的改變對功率的影響如下圖，它主要改變了槳葉對氣流的失速點，這是隨空氣密度調(diào)整節(jié)距角的依據(jù)。 ?設計的最大功率系數(shù)并不出現(xiàn)在額定功率上，因風力發(fā)電機并不經(jīng)常工作在額定風速點。 ?額定轉(zhuǎn)速低的機組，低風速下有較高的功率系數(shù)；額定轉(zhuǎn)速高的機組 … 。 750kW機組可能會出現(xiàn) 30~50kW的偏差，因此冬季與夏季應對安裝角各作一次調(diào)整。 4%。 雙速發(fā)電機 小發(fā)電機功率曲線 大發(fā)電機功率曲線 切換點 風速 功率 如 6極 200kW和 4極 750kW P1 P2 North China Electric Power University 第三章 定槳距風力發(fā)電機組 一、定槳距風力發(fā)電機組的特點 功率輸出 功率的輸出主要決定于風速，葉片的失速特性功率曲線是在標準空氣密度 ρ=，一般溫度變化 177。 葉尖擾流器 葉尖部分可旋轉(zhuǎn)的空氣阻尼板，正常運行時，在液壓控制下與葉片成為整體，風力機脫網(wǎng)時液壓控制指令將擾流器釋放并旋轉(zhuǎn) 80o~90o，產(chǎn)生阻力停機，即產(chǎn)生空氣動力剎車。 添加了葉尖擾流器，降低機械剎車結構強度， 槳葉的失速調(diào)節(jié)原理 因槳葉的安裝角 β 不變，風速增加 → 升力增加 → 升力變緩 → 升力下降 → 阻力增加 → 葉片失速 葉片攻角由根部向葉尖逐漸增加，根部先進入失速，隨風速增大逐漸向葉尖擴展。 需解決的問題：高于額定風速時槳葉需自動將功率限制在額定功率附近（失速特性）。 ?紅線為 3葉片的功率系數(shù)曲線（參考）， 0 2 4 6 8 10 12 14 5 10 20 30 40 60 100 ∞ Cl/Cd 10 North China Electric Power University 第二章 風力機控制基礎 五、渦流理論（葉片數(shù)的影響及實際風力機 Cp曲線） 有限葉片數(shù)由于較大的渦流影響將造成一定的能量損失，使風力機效率有所下降。埃菲爾極線中 tanε最小值點的功率系數(shù)最大。 ?圖中表示無限葉片數(shù)，以 λ 為函數(shù)，不同 Cd/Cl下所能達到的最大功率系數(shù)值。 258 259 North China Electric Power University 第二章 風力機控制基礎 五、渦流理論（當?shù)毓β室驍?shù)） 流經(jīng)環(huán)型面積（ r、 r+dr）的氣流中獲得的最大功率為： )1)(1(123 ???? hkvdrrdTdP u ????對應的當?shù)毓β室驍?shù)： )1)(1()1)(1( 2212231 ??????? hkhkvrr dr vdPCp ????對于 Cd=0的無阻力、無限多葉片 理想風機 ， 0/tan ?? ld CC?令前 55 559相等可推得： 2211?kh ??? 因此 Cp可寫成： )111)(1( 2 22 ????? ?? kkC p當 0/ ?dkdCp 時，可得 λ 與 k的關系式 01)1(34 223 ????? ??kk即對每個 λ 值，可確定 k，進而可求得 Cp的最大值。說明風輪轉(zhuǎn)速低于氣流的轉(zhuǎn)速。該氣流以一個與葉片旋轉(zhuǎn)方向相反的方向繞自己的軸旋轉(zhuǎn)，速度為 Ω ，則風輪下游氣流旋轉(zhuǎn)速度相對葉片為 ω +Ω =hω ,h叫 周向速度因子 。 風力發(fā)電機組的沿葉片 Cl不一定保持常數(shù)。所以葉片由根部向尖部逐漸變窄。葉片數(shù)給定后， Clbl表達式可確定 r為變量的葉片截面弦長。 ?對有限長槳葉，葉片兩端會產(chǎn)生渦流，造成阻力增加， 第二章 風力機控制基礎 North China Electric Power University i?三、旋轉(zhuǎn)槳葉的氣動力（葉素分析） 風向 v u w 運動旋轉(zhuǎn)方向 安裝角（節(jié)距角）： 回轉(zhuǎn)平面與槳葉截面弦長的夾角 I傾斜角 RnRu ?? 2??相對 速度 dF氣流 W產(chǎn)生的氣動力 dL氣流升力 dD氣流阻力 dSwCdL l 221 ??dSwCdD d 221 ??I 軸向推力 dFa=dLcosI+dDsinI I 旋轉(zhuǎn)力矩 dT=r(dLsinIdDcosI) 驅(qū)動功率 dPw=ω dT 風輸入的總氣動功率 P=vΣ Fa 旋轉(zhuǎn)軸得到的功率 Pu=Tω 風輪效率 η =Pu/P 第二章 風力機控制基礎 North China Electric Power University 第二章 風力機控制基礎 四、簡化風力機理論（ 1） 基本關系的確定 貝茲理論最佳狀態(tài)下 r,r+dr一段截面受的軸向推力 第一種方法： 此時，功率最大。出現(xiàn)最大升力的點叫失速點。 四、風力發(fā)電機組的控制特性 風輪 動態(tài)特性 傳動鏈 動態(tài)特性 發(fā)電機 動態(tài)特性 風能 風輪轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速 發(fā)電機轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速 電功率 功率 變送器 伺服 執(zhí)行器 控制器 功率信號 變距指令 變距位置 North China Electric Power University 第一章 緒 論 五、風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)結構 用戶界面 ?輸入用戶指令，變更參數(shù) ?顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)、數(shù)據(jù)及 故障狀況 發(fā)電機控制 ?軟并網(wǎng) ?變頻器勵磁調(diào)節(jié) 主控制器 ?運行監(jiān)控，機組起 /停 ?電網(wǎng)、風況監(jiān)測 無功補償 ?根據(jù)無功功率信號分組切入或切出補償電容 變距系統(tǒng) ?轉(zhuǎn)速控制 ?功率控制 液壓系統(tǒng) ?剎車機構壓力保持 ?變距機構壓力保持 制動系統(tǒng) ?機械剎車機構 ?氣動剎車機構 調(diào)向系統(tǒng) ?偏航 ?自動解除電纜纏繞 習題：通過對控制系統(tǒng)結構的了解，回答控制系統(tǒng)主要包括那些功能？ North China Electric Power University 第二章 風力機控制基礎 氣流動能為 m 空氣質(zhì)量， v 氣流速度 密度為 ρ的 氣流過面積 S 的氣體體積為 V， M= ρ V= ρSv 則單位時間內(nèi)氣流所具有的動能為 理想風輪與貝茲（ Betz）理論： 前后空氣體積相等： S1v1=Sv=S2v2 根據(jù)牛頓第二定律，單位時間內(nèi)風輪上的受力 F= mv1mv2= ρSv(v1v2) 風輪吸收的功率 P=Fv= ρSv2 (v1v2) 風輪吸收的功率又等于風輪前后動能（單位時間）的變化： 令兩式相等，得 經(jīng)過風輪風速變化產(chǎn)生的功率為 其最大功率可令 得 ，代入后得到的最大理想功率為 與氣流掃掠面積風的能量相比，可得風力機的理論最大效率： 一、 風力機能量