第35卷　第2期2007年2月华东电力

EastChinaElectricPowerVol.35　No.2Feb.　2007

风力发电机组控制系统的研究分析

顾　鑫,惠　晶

(江南大学电气自动化研究所,江苏无锡　214122)

摘　要:对目前流行的风力发电机组控制系统进行对比分析。在简述风力机特性的基础上变桨距发电机组的特点,。讨论了未来风力发电控制技术的发展趋势和应用前景。关键词:风力发电机组;变速恒频;双馈发电;作者简介:顾　鑫(19842),男,。中图分类号:TM614:100129529(2007)0220064205

Studyofcontrolsystemsforwindpowerunits

GUXin,HUIJing

(ResearchCenterofControlScienceandEngineering,SouthernYangtzeUniv.,Wuxi214122,China)Abstract:Thecontrolsystemsforwindturbinegeneratorsarecomparedandanalyzed.Thecharacteristicsofwindtur2binegeneratorsaswellasfeaturesofthefixedpitchwindturbinegeneratorandthevariablepitchwindturbinegenera2torarepresented,emphasizingonthevariablespeedconstantfrequency(VSCF)generatingsystembasedondoubly2fedgeneratorsandonthecontrolsystemforpitchangles.Thedevelopmenttrendofwindpowercontroltechnologyanditsapplicationprospectarediscussed.

Keywords:windturbinegenerator;variablespeedconstantfrequency(VSCF);doubly2fedgeneration;pitchanglecontrol

　　随着能源消耗日益增长,环境进一步恶化,世界各国都把发展可再生的“绿色”能源作为本国能源战略的重点。风力发电是近期内技术成熟、具有大规模发展潜力的可再生能源技术,在远期有可能成为世界重要的代替能源。但是目前我国的风力发电事业还处于起步阶段,控制技术与国外先进技术有较大差距,这也是风电成本比国外高很多的主要原因。因此,有必要对风力发电机组的控制技术进行详细对比分析和研究。

风力发电涉及空气动力学、机械、电机和控制等诸多技术领域,本文重点介绍控制部分。

S———风力机桨叶的扫风面积,m。

2

由式(1)可知,在桨叶大小固定、风速和风的密度为客观环境确定的情况下,影响功率输出的唯一因素即为风能利用系数Cp,Cp的大小主要由

叶尖速比λ(叶轮尖的线速度与风速的比值)和节距角β决定。当风速在额定风速以下的范围变化时,风轮不做变桨控制,Cp的大小主要决定于λ。若允许风力机作变速运行,则能达到更好地利用风能的目的。这是由于风力机的输出功率系数

Cp在某一确定的叶尖速比下达到最大值,如图1

所示

[1,2]

。

1　风力机特性

风力机实际得到的功率与风速的三次方成正比

ρpm=0.5CpSv

ρ式中　———空气密度,kg/m;

v———风速,m/s;Cp———风能利用系数;

3

对于变速恒频风力发电系统,风力机的转速可变,可以通过适当的控制,使风力机的叶尖速比

处于(或接近于)最佳值,从而最大限度地利用风能,图2为典型的2MW风机最佳功率—转速曲线图线。

[3]

3

(1)

,图中Popt表示最佳功率—转速曲线,v1,

v2,v3,v4分别表示不同风速下的功率—转速曲