选兆瓦级变速恒频风力发电机组控制系统

广子建

摘 要

在新常态经济发展的新形势下，我国的各大产业都进行了结构上的调整、优化，并且我国的相关政策也明确要求要大力发展环保经济，构建资源节约型和环境友好型社会。本文围绕兆瓦级变速恒频风力发电机组控制系统的组成成分和其所具备的优势特点展开，对兆瓦级变速恒频风力发电机组控制系统的工作原理和工作过程进行详细的分析、论述，以促进我国新能源资源的快速开发。

【关键词】变速恒频 风力发电机组 控制 系统

随着科学技术、经济、社会的进一步发展，我国的各大产业都进行了结构上的调整，我国政策也明确的要求要大力发展环保经济，构建资源节约型和环境友好型社会。科学技术的飞速发展，国家经济实力的提升，为我国新能源——风能的开发提供了技术支撑和雄厚的物质保障。众所周知，风能资源是大自然馈赠于人类丰厚的礼物，这种资源取之不尽、用之不竭，是人类社会发展中一大绿色能源资源。为了有效地促进风能资源的开发、利用，降低其使用成本，加大对兆瓦级变速恒频风力发电机组控制系统进行深入的研究力度是有效地方法之一。

1 兆瓦级变速恒频风力发电机组控制系统的构成

风力发电机组控制系统在机组进行运转的过程中扮演着至关重要的角色，如果将这一系统比作生物人的话，那么其控制系统就相当于生物人的神经指挥、控制中枢，其重要地位不言而喻。在这一系统中，各个部分之间在功能上既相互独立又相互联系，共同影响着发电机组的工作状况，控制系统、传感器、总控制器、风轮、增速机构以及电网等都是其重要的组成部分，具体的示意图如图1所示。

2 兆瓦级变速恒频风力发电机组控制系统的优势特点分析

由于兆瓦级变速恒频风力发电机组控制系统研发面世的时间比较晚，其主要是在整合失速型风力发电机组的相关原理与技能的基础之上而问世的，对失速型风力发电机组进行了取其精华弃其糟粕的加工处理后具备的主要优势、特点有：

（1）兆瓦级变速恒频风力发电机组控制系统输出的功率要更平稳一些，对功率进行平稳的输出是为了保证发电机组在稳定的状态下进行持续性的工作；

（2）变速恒频风力发电机组系统可以最大限度地捕获风能，在额定的风速以上进行作业，这样既能充分地利用风能资源，又能增添其作业时的安全性；

（3）变速恒频风力发电机组系统具有更好的柔性，其控制系统拥有更加完善的保护功能装置。兆瓦级变速恒频风力发电机组控制系统所具备的这些优势和特点，既对我国的新能源资源开发、利用技术进行了大力的传承、发扬，同时又为我国清洁能源——风能的开发提供了性能更优的技术、设备支撑，有力的促进了我国经济、社会、环境的生态化、和谐化、环保化发展。

3 对兆瓦级变速恒频风力发电机组的控制系统的分析、研究

我国变速恒频风力发电机组的控制系统组成图如图2所示。

3.1 变速恒频风力发电机组系统的控制原理依据分析

在兆瓦级变速恒频风力发电机组系统控制中，其原理的主要依据是贝兹证明：

Pr=0.5 δ π R2 Cp （1，λ，β） V3

在这一公式中，δ：空气的密度；

V：风的速度；

R：风轮的半径；

Cp（λ，β）：风力机的功率系数；

λ：叶尖速比；

β：桨叶节距角；

3.2 对兆瓦级变速恒频风力发电机组系统的控制过程分析

一般的，兆瓦级变速恒频风力发电机组控制系统在进行运转作业时，其主要的运作过程有以下五部分：

（1）当外界的自然风力的速度大于变速恒频风力发电机组启动时的风速，并持续达到十分钟的时间时，风力发电机组的控制系统就会驱动整个机舱，其主要是根据风向传感器所指示的方向来进行的自动对风，并使叶轮自动处于迎风位置，即迎风口。

（2）当外界的自然风力的速度持续达到第一步中的切入风的速度十分钟时，控制系统中的制动器松闸，此时，风力机会由最开始的待机状态进入到比较低的风速启动状态，这时候，叶轮就能够吸收风能，齿轮箱的运转速度也能够在短时间内得到极快的提升并带动变速恒频风力发電机的转动，进行相关的作业。

（3）当变速恒频风力发电机的转速达到小电机并网的要求时，并在相关的工作人员对其设备进行检查确保没有故障问题之后，将小发电机并入电网。

（4）当变速恒频风力发电机的转速达到大电机的并网要求时，在相关的工作人员对其设备进行检查确保没有故障问题之后，将大发电机并入电网。

（5）相关的工作人员要对大发电机和小发电机同时进行功率的补偿和速度功率以及发电功率的优化。

在分析、阐述的过程之中，我们可以明显发现这一装置系统还需要进行优化升级，以此来增强其性能，扩大其用途，经过相关学者和专家研发的网侧变换器控制策略就是一种不错的改进策略。至于其具体的工作原理和装配设置，笔者在此就不一一赘言了。

4 结束语

在新常态经济发展的新形势下，为了有效地促进我国清洁能源资源——风能资源的开发利用，加大兆瓦级变速恒频风力发电机组控制系统的研究力度，改进其控制技术、策略，是当前我国开发新能源资源的一项有效方法和技术。在我国的未来发展中，应该投入更多的时间、经历和物资在这一领域的开发、应用，以促进我国清洁能源资源的进一步开发、利用、发展。

参考文献

[1]郭金东，赵栋利，林资旭等.兆瓦级变速恒频风力发电机组控制系统[J].中国电机工程学报，2007（06）：1-6.

[2]赵海军，徐家宁.兆瓦级变速恒频风力发电机组控制系统[J].黑龙江科技信息，2007（12）：35.

[3]邵桂萍，姚红菊，赵斌.兆瓦级变速恒频风力发电机组控制系统的研究[J].仪器仪表学报，2006（S1）：461-464.

[4]刘芳，赵龙婷.兆瓦级变速恒频风力发电系统控制策略研究[J].可再生能源，2013（08）：22-27.

作者单位

北京京能新能源有限公司辉腾锡勒风电分公司 北京市 013550