简述变速恒频风力发电系统的控制策略

风力发电中的变速恒频技术综述1引言风力发电技术是一种利用风能驱动风机浆叶。

进而带动发电机组发电的能源技术。

由于风能储量丰富、用之不竭、无污染等特点，被各国广泛重视，纷纷投入大量的人力物力财力来发展风力发电技术。

第一次世界大战后，丹麦首开先河，制造了仿螺旋桨高速风力发电机组。

随后美国、法国、前西德等国先后制造出了风力发电机组并投入运行。

前西德在风机桨叶制造上首次使用了质地轻、强度高的复合材料。

到20世纪60年代，由于石油廉价和内燃机的广泛运用，风力发电成本高的问题显得突出，和以内燃机为动力的发电技术相比失去竞争力，发展几近停止。

但1973年全世界的石油危机以及燃料发电带来的环境污染问题，使得风力发电技术重新受到重视。

风力发电又进入迅速发展阶段。

先后有美国研制的1000kW大型风力发电机、前西德的3000kW大型风力发电机、英国加拿大的3800kW大型风力发电机投入运行，自动控制技术日益成熟，并形成了能并网运行的风力发电机群(见图1)。

2002年，世界各国风电装机总量达到近40000MW，并且每年增长率达20％，发展势头强劲。

我国现代风力发电技术始于20世纪70年代。

2002年底，我国风力发电装机容量达473MW，遍布新疆、内蒙古、广东、辽宁、浙江等地[1]。

图1风力发电机群最近世界风力发电技术的发展取得很大进步，主要表现为以下几点：（1）风力发电机单机容量稳步变大。

现在单机容量已达到兆瓦级；（2）变桨距调节成为气动功率调节的主流方式。

目前，绝大多数的风力发电机采用这种技术；（3）变速恒频发电系统迅速取代恒速恒频发电系统，风能利用更加有效；（4）无齿轮箱风力发电系统市场份额增长迅速。

这主要是由于没有齿轮箱系统效率显著提高[2]。

2 风力发电机的气动功率调节方式气动功率调节是风力发电的关键技术之一。

风力发电机组在超过额定风速以后，由于桨叶、塔架等的机械强度、发电机变频器等的容量限制，必须降低风机吸收功率，使其在接近额定功率下运行，同时减少桨叶承受的载荷冲击，使其不致受到损坏。

简述变速恒频风力发电系统的控制策略一、引言随着近年来可再生能源的发展，风力发电作为其中的一种重要形式，其技术也在不断地发展。

变速恒频风力发电系统作为目前应用最广泛的一种风力发电系统，其控制策略对于提高系统效率、保证系统安全运行至关重要。

二、变速恒频风力发电系统概述1. 变速恒频风力发电系统组成变速恒频风力发电系统主要由风机组、传动装置、变速器、功率转换装置、控制器等部分组成。

2. 变速恒频风力发电系统原理变速恒频风力发电系统通过控制叶片角度和转子转速来调节输出功率。

当风速较低时，通过调节叶片角度使得转子旋转较慢，从而保证输出功率稳定；当风速较高时，则通过调节变速器使得转子旋转更快，从而提高输出功率。

三、变速恒频风力发电系统控制策略1. 整体控制策略整体控制策略是指对整个变速恒频风力发电系统进行控制。

其中包括对于叶片角度、变速器及功率转换装置的控制。

整体控制策略可通过PID控制器进行实现。

2. 叶片角度控制策略叶片角度控制策略是指通过调节叶片角度来调节输出功率。

在低风速下，系统需要保持输出功率稳定，此时需要通过调节叶片角度来实现；在高风速下，系统需要提高输出功率，此时也需要通过调节叶片角度来实现。

3. 变速器控制策略变速器控制策略是指通过调节变速器来调节转子转速，从而提高输出功率。

在高风速下，系统需要提高输出功率，此时可以通过增加变速器齿轮比例来实现。

4. 功率转换装置控制策略功率转换装置控制策略是指通过调节功率转换装置的电压和频率来实现对于电网的连接。

当系统输出过多电能时，可以通过降低电网连接频率或者增加电网连接阻抗来减少电能输出。

四、总结变速恒频风力发电系统作为目前应用最广泛的一种风力发电系统，在其控制策略方面有着多种不同的方法。

整体控制策略、叶片角度控制策略、变速器控制策略和功率转换装置控制策略都是常用的控制方法。

在实际应用中，需要根据不同的情况进行选择，以保证系统稳定运行和高效输出。

一、填空题1.一次能源是指直接取自的各种能量和资源。

2.二次能源是指的能源产品。

3.终端能源是指供给、和直接用于消费的各种能源。

4.典型的光伏发电系统由、、、和等组成。

5.光伏发电系统按电力系统终端供电模式分为和光伏发电系统。

6.风力发电系统是将转换为，由、和3大系统组合构成。

7.并网运行风力发电系统有和两种运行方式。

8.风力机又称为风轮，主要有和风力机。

9.风力同步发电机组并网方法有和。

10.风力异步发电机组并网方法有、和。

11.风力发电的经济型指标主要有、、、、和。

12.太阳的主要组成气体为和。

13.太阳的结构从中心到边缘可分为、、、和。

14.太阳能的转换与应用包括了太能能的、、、、与。

15.光伏发电是根据原理，利用将直接转化为。

16.光伏发电系统主要由、、和3大部分组成。

17.太阳电池主要有、、、、与5种类型。

18.生物质能是通过将转化为而储存在生物质内部的能量。

19.天然气是指地层内自然存在的以为主体的可燃性气体。

20.燃气轮机装置主要由、和3部分组成。

21.自然界中的水体在流动过程中产生的能量，称为，它包括、和3种形式。

22.水能的大小取决于两个因素：和。

二、简答题1.简述能源的分类？2.什么是一次能源？3.什么是二次能源？4.简述新能源及主要特征。

5.简述分布式能源及主要特征。

6.简述风产生的原理。

7.简述风力发电机组的分类。

8.简述变速恒频风力发电系统的控制策略。

9.风力同步发电机组的并网条件有哪些？10.影响风力发电场发电量的因素主要有哪些？11.简述光伏发电系统的孤岛效应。

12.简述光伏发电系统的最大功率点跟踪控制。

13.生物质能通常包括哪六个方面？14.利用生物质能主要有哪几种方法？15.简述我国发展和利用生物质能源的意义。

16.简述我国生物质能应用技术主要哪几个方面发展？17.简述燃气轮机的工作原理。

18.小型燃气轮机发电的主要形式有哪几种？19.我国水力资源有哪些特点？20.典型的水电站主要由哪几部分组成？三、分析问答题1.分析双馈异步发电机变速恒频风力发电系统的工作原理。

1、何谓能源？能源就是能产生能量的东西,或者说能从中取得能量的东西在自然界里，有一些自然资源拥有某种形式的能量，它们在一定条件下，能够转换成人们所需要的某种形式的能量,这样一些自然资源称之为能源,如煤炭、石油、天然气、太阳能,风能，水力、地热、核能等。

2、什么是一次能源？什么是二次能源？两者有哪些区别？一次能源又叫自然能源，是自然界中以天然形态存在的能源，是直接来自自然界而未经人们加工转换的能源。

它包括:原煤、原油、天然气、油页岩、核能、太阳能、水力、波浪能、潮汐能、地热、生物质能和海洋温差能等等。

二次能源是人们由一次能源转换成符合人们使用要求的能量形式。

例如：电力、蒸汽、煤气、汽油、柴油、重油、液化石油气、酒精、沼气、氢气和焦炭等等。

二次能源比一次能源的利用更为有效、更为清洁、更为方便。

人们在日常生产和生活中经常利用的能源多数是二次能源。

电能是二次能源中用途最广、使用最方便、最清洁的一种，它对国民经济的发展和人民生活水平的提高起着特殊的作用.3、何为可再生能源？何为绿色能源(狭义和广义）?可再生能源是不会随着它本身的转化或人类的利用而日益减少的能源，具有自然的恢复能力.绿色能源也称清洁能源，是从能源的生产对环境的影响角度来说的,它可分为狭义和广义两种概念狭义的绿色能源是指可再生能源，如水能、生物能、太阳能、风能、地热能和海洋能。

这些能源消耗之后可以恢复补充，很少产生污染。

有时也把绿色植物提供的燃料叫绿色能源。

广义的绿色能源则包括在能源的生产及其消费过程中，选用对生态环境低污染或无污染的能源，如天然气、清洁煤4、何为常规能源？何为新能源？常规能源：指在相当长时期和一定的科学技术水平下，已经被人类长期广泛利用的能源,不但为人们所熟悉，而且也是当前主要能源和应用范围很广的能源，称之为常规能源，如煤炭、石油、天然气、水力、电力等。

新能源：只有采用新近开发的科学技术才能开发利用的古老资源，或新近才开发利用,而且在目前所有能源中所占比例很小，但很有发展前途的能源，这些能源成为新能源，或者替代能源，如太阳能、风能、地热能、潮汐能等。

变速恒频风力发电系统运行与控制研究一、本文概述随着全球对可再生能源需求的不断增长，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，在全球范围内得到了广泛的关注和应用。

变速恒频风力发电系统作为风力发电的一种重要形式，其运行与控制策略的研究对于提高风力发电的效率和稳定性具有重要意义。

本文旨在深入研究变速恒频风力发电系统的运行与控制技术，探讨其在实际应用中的性能表现和优化策略。

文章首先介绍了变速恒频风力发电系统的基本原理和组成结构，包括风力发电机组、变速恒频控制器、并网逆变器等关键部分。

然后，文章重点分析了变速恒频风力发电系统的运行特性，包括风速变化对系统运行的影响、最大功率跟踪策略的实现等。

在控制策略方面，文章详细探讨了变速恒频风力发电系统的控制技术，包括变速恒频控制、最大功率跟踪控制、并网控制等。

文章还分析了现有控制策略的优缺点，并在此基础上提出了一种优化的控制策略，以提高系统的运行效率和稳定性。

文章通过仿真实验和现场测试验证了所提控制策略的有效性和可行性，为变速恒频风力发电系统的实际应用提供了理论支持和技术指导。

本文的研究对于推动风力发电技术的发展，提高风力发电系统的运行效率和稳定性具有重要意义。

二、变速恒频风力发电系统基本原理变速恒频风力发电系统（Variable Speed Constant Frequency Wind Power Generation System, VSCF-WPGS）是一种新型的风力发电技术，其核心在于通过变速运行的风力发电机组，实现电网频率的恒定输出。

这一系统相较于传统的恒速恒频风力发电系统，具有更高的风能利用率和更好的电网适应性。

VSCF-WPGS的基本原理主要基于风力机、发电机以及控制系统的相互作用。

风力机通过风轮捕获风能，并将其转换为机械能。

由于风速的自然变化，风轮的转速也会相应变化，这就是所谓的“变速”特性。

接着，这种变化的机械能传递给发电机，通过电磁转换过程，将机械能进一步转换为电能。

变速恒频风力发电系统最大风能追踪控制摘要：风力发电系统的形成是我国近年来注重电力体制改革背景下，强调可持续发展战略下所兴起的清洁能源发电模式。

风能是一种随机性强、爆发性高、不稳定的能源，因此在并网过程中风力发电输出功率易存在波动的现象，造成电网功率与负荷不匹配，引发停电事故。

此外，由于新型电力系统中具有大量的电力电子器件，因此对于电网的频率振荡较为敏感，这就对风力发电机的输出频率提出了更高的要求。

本文主要对变速恒频风力发电系统最大风能追踪控制进行论述，详情如下。

关键词：变速恒频；风力发电；风能追踪引言随着传统化石能源如石油、天然气等的逐步枯竭，风能、太阳能、核能等清洁能源已逐步发展为当今世界不可或缺的新能源，风能更是成为位居前列的开发能源。

目前，我国已在甘肃、新疆、内蒙古以及舟山群岛等区域成功建设大型风电场，助力我国西电东送国家战略和长三角地区经济增长。

但大量的风力发电也给大电网的安全运行带来了挑战。

风力发电具有间歇性、不确定性等特征，当风电并网后若无有效的控制措施干预，将干扰火电、水电等构成的传统大电网的稳定性。

1风力发电系统原理风力发电系统由风力机、发电机、传动链、控制装置等构成，其作用是将清洁的风能转换为电能，再通过风电并网将电能传输至千家万户。

风力发电的控制装置用于应对风能的极度不确定性，是将不可控能量向可控能量传递的关键设备。

风力机是我们对风力发电系统认知的宏观产物，通常由三片桨叶组成的风轮、塔架等构成。

根据安装地点的不同，分为水平面安装的风力机和垂直面安装的风力机两种；按照控制策略不同，还可以将风力机分为定距失速、变距失速和主动失速三种类型。

发电机是连接风力机产生的机械能和电能的桥梁，风电并网有极其严苛的条件，不仅要保证并网点电压幅值相同，还需要做到并网频率相同。

风力发电机有恒速运行和变速运行两种结构，而变速运行需要与变流器组合使用才能实现。

变流器物理结构由二极管、IGBT等功率电子器件组成，通过采用先进的高性能控制算法，可以实现任何频率和幅值的风力发电与大电网相连。

变速恒频风力发电关键技术研究1、本文概述随着全球对可再生能源需求的不断增加，风力发电作为一种清洁可再生的能源形式正受到越来越多的关注。

变速恒频风力发电技术作为风力发电领域的一项重要技术，具有显著的优势和应用前景。

本文旨在对变速恒频风力发电的关键技术进行深入研究，为推动风力发电技术的可持续发展和优化提供理论支撑和实践指导。

本文将首先介绍变速恒频风力发电技术的基本原理，包括其概念、特点以及在风力发电中的应用。

随后，本文将重点分析变速恒频风力发电系统中的关键技术，如风力涡轮机控制策略、最大功率跟踪控制、能量转换和并网技术等。

通过对这些关键技术的深入研究，本文旨在揭示变速恒频风电发电技术的核心机理，并探索其在实际应用中的优化策略。

本文还将对变速恒频风力发电技术的发展趋势进行展望，分析该技术目前面临的挑战和未来的发展方向。

本文将对研究成果进行总结，并对变速恒频风力发电技术提出进一步的研究和改进建议，为风力发电领域的技术创新和应用推广提供参考。

2、变速恒频风力发电技术的理论基础变速恒频风力发电技术是一种先进的风力发电技术，其核心在于在风速变化的情况下调整风力涡轮机的速度以保持恒定的输出频率。

该技术的理论基础主要涉及风机特性、发电机控制理论和电力电子技术。

风力发电机的特性是变速恒频风力发电技术的重要基础。

风力涡轮机在不同风速下的功率输出特性是非线性的，受到空气密度、叶片角度、叶片形状等多种因素的影响。

为了充分利用风能，实现变速恒频发电，有必要对风力涡轮机的特性进行深入的研究和优化。

这包括通过控制叶片角度来调节风力涡轮机的速度和功率输出，以及通过优化叶片形状来提高风能转换效率。

发电机控制理论是变速恒频风力发电技术的核心。

发电机是风力发电系统中的关键设备，其控制策略直接影响系统的性能。

在变速恒频风力发电技术中，发电机需要能够根据风速的变化调整转速，以保持输出电能的频率不变。

这需要通过先进的控制算法来实现，如最大风能跟踪控制、功率控制等。

变速恒频风力发电系统的控制策略
变速恒频风力发电系统是一种新型的风力发电技术，能够有效地利用风能，提高发电效率。

其控制策略是保证变速恒频风力发电系统正常运行的关键。

变速恒频风力发电系统的控制策略包括以下两个方面：
1. 风力机的控制：
在变速恒频风力发电系统中，风力机是关键的设备之一。

为了提高风能利用率，需要对风力机进行控制。

通常采用最大功率追踪控制策略，即通过调节风力机的桨叶角度或变桨距来使风力机能够跟随风速的变化，并在最大程度上输出功率。

同时，还需要考虑风力机的转速和扭矩的控制，以保证其正常运行。

2. 发电机的控制：
在变速恒频风力发电系统中，发电机的控制也是非常重要的。

为了实现恒频控制，通常采用电力电子变换器来调节发电机的输出频率。

同时，还需要对发电机的转子速度和电磁功率进行控制，以保证其输出功率的稳定性和安全性。

在实际应用中，变速恒频风力发电系统的控制策略还需要考虑各种因素，如电网的稳定性、发电机的容量和型号、风力机的参数和运行状态等。

因此，需要采取综合的控制策略，以确保变速恒频风力发电系统能够高效、稳定和安全地运行。

新能源发电与控制技术课后答案一、填空题1. 一次能源是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源。

2. 二次能源是指由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品。

3. 终端能源是指供给社会生产、非生产和生活中直接用于消费的各种能源。

4. 典型的光伏发电系统由光伏阵列、蓄电池组、控制器、电力电子变换器和负载等组成。

5. 光伏发电系统按电力系统终端供电模式分为独立光伏发电系统和并网光伏发电系统。

6. 风力发电系统是将风能转换为电能，由机械、电气和控制3 大系统组合构成。

7. 并网运行风力发电系统有恒速恒频方式和变速恒频方式两种运行方式。

8. 风力机又称为风轮，主要有水平轴风力机和垂直轴风力机。

9. 风力同步发电机组并网方法有自动准同期并网和自同步并网。

10. 风力异步发电机组并网方法有直接并网、降压并网和晶闸管软并网。

11. 风力发电的经济型指标主要单位千瓦造价、单位千瓦时投资成本、财务内部收益率、财务净现值、投资回收期和投资利润率。

12. 太阳的主要组成气体为氢和氦。

13. 太阳的结构从中心到边缘可分为核反应区、辐射区、对流区和太阳大气。

14. 太阳能的转换与应用包括了太能能的采集、转换、储存、运输与应用。

15. 光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。

16. 光伏发电系统主要由太阳电池组件，中央控制器、充放电控制器、逆变器和蓄电池、蓄能元件及辅助发电设备3 大部分组成。

17. 太阳电池主要有单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、非晶硅太阳电池、碲化镉太阳电池与铜铟硒太阳电池5 种类型。

18. 生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的能量。

19. 天然气是指地层内自然存在的以碳氢化合物为主体的可燃性气体。

20. 燃气轮机装置主要由燃烧室、压气机和轮机装置3 部分组成。

21. 自然界中的水体在流动过程中产生的能量，称为水能，它包括位能、压能和动能3 种形式。

变速恒频双馈异步发电机的控制策略作者：申小君来源：《新课程·上旬》2012年第10期摘要：随着经济全球化的发展，人类社会的发展也开始步入新的时代，众所周知，能源、信息和材料是人类在21世纪走向新文明的三大支柱产业，这三大产业奠定了人类文明发展的基石。

尤其是其中的能源产业。

能源产业对我国的发展影响更为重要与深远。

而电气传动系统作为能源产业的一个重要组成部分，是研究的重中之重。

以研究变速恒频双馈异步发电机为例进行阐述。

关键词：变速恒频；发电机；同步；励磁一、变速恒频双馈异步发电机研究的背景由于人们对大自然的过度开采，造成了今天地球上的环境污染日益严重，矿产资源也日益短缺。

鉴于这种情况越来越严重，世界上各个国家都开始开发和发展新能源——可再生的绿色能源。

当然，也包括我国。

而风能作为一个可再生、无污染、可循环使用的新能源已被各个国家所利用与开发［4］。

变速恒频双馈异步发电机就是运用了风能。

二、变速恒频双馈异步发电机工作的原理日前，在主流的风力发电机系统中，大多都采用的是变速恒频的控制方式。

并且一般都采用的是双馈电机或者永磁同步电机来作为风力发电机的。

1.双馈的运行原理。

“双馈”的意思和含义就是分别从电机的定、转子双向馈电，由于双馈电机由转子提供交流励磁，因而也被称为异步化同步电机或者是交流励磁同步电机。

双馈调速是指将双馈电机的定子绕组直接接到工频电源上，转子组接到一个幅值、频率、相序和相位都可以调节的变频电源上。

由于变频电源的控制方式有所不同，所以双馈调速也可以划分为自控式调速和他控式调速。

他控式调速在工作中通过专门的频率给定装置独立控制变频器的输出功率。

而自控式则是由转子侧逆变器的频率通过系统的调节，然后根据运行的状态进行自动控制的。

这就是变速恒频双馈异步发电机运行的原理。

2.励磁控制系统的基本功能。

为满足双馈发电机低于同步速、等于同步速和高于同步速运行的各种工况要求，向转子绕组馈电的双向变频器应买足输出电压（或者电流）的频率、幅值、相序和相位的可调。