【正文】 傳感器控就可以使發(fā)電機(jī)和逆變器之間連線消除，降低了系統(tǒng)成本，增強(qiáng)了控制系統(tǒng)的抗干擾性和可靠性。電網(wǎng)發(fā)生突然跌落時(shí)，發(fā)電機(jī)將產(chǎn)生較高的瞬時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩和電磁功率，可能造成發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的機(jī)械損壞或熱損壞，所以三相電網(wǎng)電壓突然跌落時(shí)的系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行控制策略的研究是目前研究焦點(diǎn)問(wèn)題之一。在大型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，經(jīng)常需要把風(fēng)力發(fā)電機(jī)組接入電力系統(tǒng)并列運(yùn)行。其主要要求是限制發(fā)電機(jī)在并網(wǎng)時(shí)的瞬變電流，避免對(duì)電網(wǎng)造成過(guò)大的沖擊，并網(wǎng)過(guò)程是否平穩(wěn)直接關(guān)系到含風(fēng)電電網(wǎng)的穩(wěn)定性和發(fā)電機(jī)的安全性。但風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量越來(lái)越大，目前己經(jīng)發(fā)展到兆瓦級(jí)水平，機(jī)組并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊已經(jīng)不能忽視。而且，長(zhǎng)時(shí)間的并網(wǎng)沖擊，甚至還會(huì)造成電力系統(tǒng)的解列以及威脅其它發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。目前，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)的方式主要有兩種，一種被稱為準(zhǔn)同期方式，另一種被稱為自同期方式。自同期方式則是將沒(méi)有被勵(lì)磁的發(fā)電機(jī)在達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)并入電網(wǎng)，隨即給發(fā)電機(jī)加上勵(lì)磁，接著轉(zhuǎn)子被拉入同步。因此，現(xiàn)在發(fā)電機(jī)的主要并網(wǎng)方式為準(zhǔn)同期方式，它能控制發(fā)電機(jī)快速滿足準(zhǔn)同期條件，從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、安全并網(wǎng)。但異步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)也存在一些問(wèn)題。隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電機(jī)容量的不斷增大，這種沖擊電流對(duì)發(fā)電機(jī)自身部件的安全以及對(duì)電網(wǎng)的影響也愈加嚴(yán)重。而電網(wǎng)電壓的較大幅度下降；則可能會(huì)使低壓保護(hù)動(dòng)作，從而導(dǎo)致異步發(fā)電機(jī)根本不能并網(wǎng)。目前，國(guó)內(nèi)外采用異步發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)方式主要有以下幾種。這種并網(wǎng)方式比同步發(fā)電機(jī)的準(zhǔn)同步并網(wǎng)簡(jiǎn)單，但并網(wǎng)瞬間存在三相短路現(xiàn)象，并網(wǎng)沖擊電流達(dá)到4～5倍額定電流，會(huì)引起電力系統(tǒng)電壓的瞬時(shí)下降。(2)準(zhǔn)同期并網(wǎng)方式與同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同步并網(wǎng)方式相同，在轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，先用電容勵(lì)磁，建立額定電壓，然后對(duì)已勵(lì)磁建立的發(fā)電機(jī)電壓和頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)和校正，使其與系統(tǒng)同步。采用這種方式，若按傳統(tǒng)的步驟經(jīng)整步到同步并網(wǎng)，則仍須要高精度的調(diào)速器和整步、同期設(shè)備，不僅要增加機(jī)組的造價(jià)，而且從整步達(dá)到準(zhǔn)同步并網(wǎng)所花費(fèi)的時(shí)間很長(zhǎng)，這是我們所不希望的。(3)降壓并網(wǎng)方式降壓并網(wǎng)是在異步發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)之間串接電阻或電抗器或者接入自禍變壓器，以便達(dá)到降低并網(wǎng)合閘瞬間沖擊電流幅值及電網(wǎng)電壓下降的幅度。顯然這種并網(wǎng)方法的經(jīng)濟(jì)性較差。雙向晶閘管的兩端與并網(wǎng)自動(dòng)開(kāi)關(guān)K2的動(dòng)合觸頭并聯(lián)，如圖29所示。圖(29)示出軟并網(wǎng)裝置的原理。具體的并網(wǎng)過(guò)程是:當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組接收到由控制系統(tǒng)微處理機(jī)發(fā)出的啟動(dòng)命令后，先檢查發(fā)電機(jī)的相序與電網(wǎng)的相序是否一致，若相序正確，則發(fā)出松閘命令，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開(kāi)始啟動(dòng)；當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)(約為99 %100%同步轉(zhuǎn)速)，雙向晶閘管的控制角同時(shí)由180度到0度逐漸同步打開(kāi)，與此同時(shí)，雙向晶閘管的導(dǎo)通角則同時(shí)由0度到180度逐漸增大，此時(shí)并網(wǎng)自動(dòng)開(kāi)關(guān)K2未動(dòng)作，動(dòng)合觸點(diǎn)未閉合，異步發(fā)電機(jī)即通過(guò)晶閘管平穩(wěn)地并入電網(wǎng)，隨著發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的繼續(xù)升高，電機(jī)的轉(zhuǎn)差率趨于零，當(dāng)轉(zhuǎn)差率為零時(shí)，雙向晶閘管已全部導(dǎo)通，并網(wǎng)自動(dòng)開(kāi)關(guān)K2動(dòng)作，短接雙向晶閘管，異步發(fā)電機(jī)的輸出電流將不再經(jīng)雙向晶閘管，而是通過(guò)已閉合的自動(dòng)開(kāi)關(guān)K2流入電網(wǎng)。由于風(fēng)速變化的隨機(jī)性，在達(dá)到額定功率前，發(fā)電機(jī)的輸出功率大小是隨機(jī)變化的，因此對(duì)補(bǔ)償電容的投入與切除也需要進(jìn)行控制，一般是在控制系統(tǒng)中設(shè)有幾組容量不同的補(bǔ)償電容，根據(jù)輸出無(wú)功功率的變化，控制補(bǔ)償電容的分段投入或切除。目前，采用晶閘管軟切入裝置((SOFT CUTIN)已成為大型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中不可缺少的組成部分，用于限制發(fā)電機(jī)并網(wǎng)以及大小電機(jī)切換時(shí)的瞬態(tài)沖擊電流，以免對(duì)電網(wǎng)造成過(guò)大的沖擊。適合交流勵(lì)磁雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)技術(shù)目前，適合交流勵(lì)磁雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)方式主要是基于定子磁鏈定向矢量控制的準(zhǔn)同期并網(wǎng)控制技術(shù)，包括空載并網(wǎng)方式，獨(dú)立負(fù)載并網(wǎng)方式，以及孤島并網(wǎng)方式。下面對(duì)各種并網(wǎng)方式的實(shí)現(xiàn)原理分別給予了簡(jiǎn)要介紹。當(dāng)滿足并網(wǎng)條件時(shí)進(jìn)行并網(wǎng)操作，并網(wǎng)成功后控制策略從并網(wǎng)控制切換到發(fā)電控制。（2)獨(dú)立負(fù)載并網(wǎng)技術(shù)獨(dú)立負(fù)載并網(wǎng)技術(shù)的基本思路為:并網(wǎng)前雙饋電機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行(如電阻性負(fù)載)，根據(jù)電網(wǎng)信息和定子電壓、電流對(duì)雙饋電機(jī)和負(fù)載的值進(jìn)行控制，在滿足并網(wǎng)條件時(shí)進(jìn)行并網(wǎng)。負(fù)載并網(wǎng)方式發(fā)電機(jī)具有一定的能量調(diào)節(jié)作用，可與風(fēng)力機(jī)配合實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的控制，降低了對(duì)風(fēng)力機(jī)調(diào)速能力的要求，但控制較為復(fù)雜。第一階段為勵(lì)磁階段，見(jiàn)圖(212)所示，從電網(wǎng)側(cè)引入一路預(yù)充電回路接交—直—交變流器的直流側(cè)。當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定轉(zhuǎn)速要求后，K1閉合，直流充電器通過(guò)預(yù)充電變壓器給交—直—交變流器的直流側(cè)充電。此時(shí)，控制雙饋電機(jī)定子側(cè)電壓逐漸上升，直至輸出電壓達(dá)到額定值，勵(lì)磁階段結(jié)束。首先將Kl斷開(kāi)，然后啟動(dòng)網(wǎng)側(cè)變流器，使之開(kāi)始升壓運(yùn)行，將直流側(cè)升壓到所需值。第三階段為并網(wǎng)階段。此時(shí)閉合開(kāi)關(guān)K2，電機(jī)與電網(wǎng)之間可以實(shí)現(xiàn)無(wú)沖擊并網(wǎng)。(4)“由動(dòng)式”并網(wǎng)方式前面介紹的幾種并網(wǎng)方式都是針對(duì)具有自起動(dòng)能力的水平軸雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的準(zhǔn)同期并網(wǎng)方式，對(duì)于垂直軸型的雙饋機(jī)組(又稱達(dá)里厄型風(fēng)力機(jī))由于不具備自啟動(dòng)能力，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在靜止?fàn)顟B(tài)下的起動(dòng)可由雙饋電機(jī)運(yùn)行于電動(dòng)機(jī)工況來(lái)實(shí)現(xiàn)。在電網(wǎng)電壓作用下雙饋電機(jī)將以感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻方式逐漸起動(dòng)。當(dāng)雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸上升并接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)子電流將下降到零。最后在成功投入勵(lì)磁后，調(diào)節(jié)勵(lì)磁使雙饋發(fā)電機(jī)迅速進(jìn)入定子功率或轉(zhuǎn)速控制狀態(tài)，完成機(jī)組起動(dòng)過(guò)程?？蛰d并網(wǎng)方式并網(wǎng)前發(fā)電機(jī)不帶負(fù)載，不參與能量和轉(zhuǎn)速的控制，所以為了防止在并網(wǎng)前發(fā)電機(jī)的能量失衡而引起的轉(zhuǎn)速失控，應(yīng)由原動(dòng)機(jī)來(lái)控制發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速。前一種作用實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)能量的粗調(diào)，后一種實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)能量的細(xì)調(diào)。獨(dú)立負(fù)載并網(wǎng)方式，發(fā)電機(jī)具有一定的能量調(diào)節(jié)作用，可與原動(dòng)機(jī)配合實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的控制，降低了對(duì)原動(dòng)機(jī)調(diào)速能力的要求，但控制復(fù)雜，需要進(jìn)行電壓補(bǔ)償和檢測(cè)更多的電壓、電流量。其中空載并網(wǎng)方式由于具有控制策略簡(jiǎn)單，控制效果好，而在實(shí)際機(jī)組中廣泛采用，而負(fù)載并網(wǎng)方式、孤島并網(wǎng)方式以及“電動(dòng)式”并網(wǎng)方式由于存在控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，系統(tǒng)穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)目前仍然停留在理論探索階段。并網(wǎng)切換前后控制策略有較大差異，如果直接切換，則控制系統(tǒng)重新從零開(kāi)始調(diào)節(jié)，必然引起轉(zhuǎn)子電壓的突變，從而造成并網(wǎng)瞬間系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩，這種振蕩可能短時(shí)間內(nèi)使系統(tǒng)輸出有很大的偏差，致使控制量超過(guò)系統(tǒng)可能的最大允許范圍，容易造成發(fā)電機(jī)損壞，而這在實(shí)際的并網(wǎng)過(guò)程中是十分不利的。雙饋發(fā)電機(jī)的解列控制基于雙饋電機(jī)的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，在風(fēng)速達(dá)到最低啟動(dòng)風(fēng)速(切入風(fēng)速)后開(kāi)始進(jìn)行并網(wǎng)控制使空載定子電壓跟隨電網(wǎng)電壓，風(fēng)電機(jī)組平穩(wěn)的并入電網(wǎng)，運(yùn)行發(fā)電。當(dāng)高于停機(jī)風(fēng)速(切出風(fēng)速)時(shí)，便會(huì)將風(fēng)機(jī)從電網(wǎng)中切出，即解列控制。由于在斷網(wǎng)前雙饋電機(jī)實(shí)施恒功率控制，所以在解列控制中一方面要通過(guò)變槳距系統(tǒng)將槳葉節(jié)距角刀調(diào)至90，即順槳狀態(tài)，以減少風(fēng)輪吸收的機(jī)械能降低轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，另一方面通過(guò)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)子電流的轉(zhuǎn)矩分量和勵(lì)磁分量逐漸減小到零，從而使得雙饋電機(jī)的定子電流逐漸變化到零，最后在零電流狀態(tài)下與電網(wǎng)脫開(kāi)，完成軟切