风力发电机控制系统介绍
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电气控制系统电气控制系统的作用是确保风力机运行过程的安全性和可靠性,提高机组的运行效率和发电供电质量。
离网型风力发电机组电气控制系统分为直流和交流系统。
直流系统是由风力机驱动直流发电机、经过调压限流器向蓄电池充电及向电阻性负载供电。
交流系统包括交流发电机、整流装置、控制器、分流卸载电阻箱、蓄电池组、逆变器和负载。
它是一个由交流发电机经整流装置整流后向蓄电池充电及向电阻性负载供电,还可以在蓄电池之后连接逆变器向交流负载供电的交直流供电系统。
发电机按类型分为同步和异步发电机;励磁和永磁发电机;直流和交流发电机。
按运行方式又分为内转子和外转子。
现有国产离网型风力发电机多采用同步三相永磁式交流发电机,而且是直接驱动的低转速、内转子运行方式。
这种发电机为永磁体转子,无励磁电流损耗,它比同容量电励磁发电机效率高、重量轻、体积小、制造工艺简便、无输电滑环,运转时安全可靠,容易实现免维护运行。
它的缺点是电压调节性能差。
一种爪极无刷自励磁交流发电机,具备励磁电流自动调节功能。
在为独立运行的小型风力发电机配套时,可以有效的避免因风速变化,发电机转速变化而引起的端电压波动,使发电机的电压和电流输出保持平稳。
控制器功率容量几千瓦的离网型风电系统常配置简易的控制器。
它包括三相全桥整流、电压限制、分流卸载电阻箱、对蓄电池充电时的充放保护和容量10kVA以下逆变电源。
逆变电源输出的交流电波形分正弦波和方波,感性负载宜采用正弦波形的逆变电源。
比较完善的控制器采用:PWM斩波整流,使电气控制系统具备了AC-DC/DC-AC 双向变换功能;(2)PWM升压型(Boost型)整流,弥补了永磁发电机在低风速、低转速时电压偏低的缺陷;(3)根据风力发电机的运行特性切入了最大功率跟踪技术(PTTP);(4)向蓄电池智能充电功能;(5)通过改善输出的交流波形,大幅提高风力发电系统的运行效率和年发电量;(6)设置风速及风力机转速传感器并在风速和转速达到限定值时启动执行机构实施制动停机;(7)设置了状态显示和主参数通讯接口。
风力发电机组的控制系统风力发电作为一种清洁、可再生的能源,越来越得到人们的重视和使用。
而风力发电最核心的部分就是风力发电机组控制系统。
本文将深入探讨风力发电机组控制系统的相关知识。
一、风力发电机组的基本组成部分风力发电机组通常由3个主要部分组成:风力涡轮、变速器和发电机。
其中变速器是为了将风力涡轮的旋转速度转变成适合发电机的速度,同时保证风力涡轮在各种风速下都能正常转动。
而发电机则是将机械能转变为电能。
二、风力发电机组的控制系统的分类根据控制对象的不同,风力发电机组控制系统可以分为风力涡轮控制系统和整机控制系统。
1. 风力涡轮控制系统风力涡轮控制系统主要由风速测量仪、方向传感器、转矩信号传感器、角度传感器、变桨控制器等部分组成。
其主要作用是对风速和转矩进行检测和获取,然后根据这些数据控制机组桨叶的角度,调节风力涡轮的输出功率,以适应不同的风速和负载要求。
当遭遇大风或预期外部异常情况时,风力涡轮控制系统还可以自动停机。
2. 整机控制系统整机控制系统主要由仪表、控制器、通信模块、电动机传动机构、机械部分等部分组成。
整机控制系统起到了协调、控制各部分工作的作用,可以实现以最佳的效率输出电能。
其主要作用是监控发电机组的运转状态,通过检测各项参数实时调整变速器的转速,并及时进行告警和自动停机。
三、风力发电机组控制系统的关键技术1. 风力涡轮桨叶轴系统的控制风力涡轮桨叶轴系统的控制是风力发电机组控制系统的核心部分之一,也是解决风机输出功率波动和抖动问题的重要技术。
目前常见的调节方式包括机械调节和电动调节两种。
机械调节方式主要采用伺服驱动的伸缩臂与桨叶之间的连杆机构实现,而电动调节则利用变速器的电动油门、电子液压伺服系统或液压拉杆控制桨毂角度。
其中,电动调节方式更加智能化、精准化。
2. 整机控制系统的优化算法整机控制系统的优化算法是风力发电机组控制系统技术的另一个重要方向。
通过对风能、转速、功率、角度等数据进行分析,整机控制系统可通过智能算法,实现最大效率的输出电能。
00风电机组控制系统介绍风电机组控制系统是风力发电系统中的关键设备,主要负责监测和控制整个风电机组的运行。
它包括了多个子系统,如风速测量系统、风向测量系统、电力系统、机械系统等,这些系统协同工作,确保风电机组安全稳定地运行并发挥最大发电效率。
风电机组控制系统的核心是风机控制器(Wind Turbine Controller,简称WTC),它是整个系统的大脑,负责监控风力发电机组的运行状态,调节叶片角度、转速和发电机功率等参数,以实现最佳的发电性能。
WTC通常包括了多个模块,如数据采集模块、信号处理模块、控制算法模块、人机界面模块等,每个模块都扮演着关键的角色,确保整个系统的正常运行。
风速测量系统是风电机组控制系统中一个非常重要的子系统,它通过安装在风车塔顶端的风速传感器来监测周围的风速情况。
这些传感器通常是基于超声波或光学原理工作的,能够精确地测量风速并将数据传输给WTC。
WTC根据接收到的风速数据来调节叶片角度和转速,以确保风电机组在不同风速下都能够高效发电。
与风速测量系统类似,风向测量系统也是风电机组控制系统中的一个重要组成部分。
通过安装在风机塔顶端的风向传感器,它能够准确地测量周围的风向,帮助WTC判断风的来向并做出相应的调整。
在不同的风向下,WTC会调节叶片的角度和转速,以确保风电机组在不同风向下都能够稳定发电。
电力系统也是风电机组控制系统中的关键组成部分,它包括了发电机、变频器、电网连接器等设备。
WTC通过监测电网电压、频率等参数,来控制变频器的输出功率,确保风电机组与电网之间的功率平衡。
此外,电力系统还负责将风机生成的交流电转变为直流电,并通过逆变器将其转换为电网所需的交流电。
机械系统是风电机组控制系统中的另一个重要组成部分,它主要包括了叶片调节系统、转子系统、转速监测系统等。
WTC通过监测这些机械系统的运行状态,来调节叶片的角度和转速,确保风电机组的整体稳定性和可靠性。
叶片调节系统负责调节叶片的角度,以适应不同的风速和风向;转子系统则负责控制整个转子的运行,保证其在各种工况下都能够安全运行。
风力发电机控制系统介绍风力发电机控制系统介绍控制系统概述第一部分风力发电机组的控制系统由各种传感器、控制器以及各种执行机构等组成。
各种传感器包括:风速传感器、风向传感器、转速传感器、位置传感器、各种电量变送器、温度传感器、振动传感器、限位开关、压力传感器以及各种操作开关和按钮等。
这些传感器信号将传送至控制器进行运算处理。
第一部分控制系统基础主控制器一般以PLC为核心,包括其硬件系统和软件系统。
上述传感器信号表征了风力发电机组目前的运行状态。
当机组的运行状态与设定状态不相一致时,经过PLC的适当运算和处理后,由控制器发出控制指令,将系统调整到设定运行状态,从而完成各种控制功能。
这些控制功能主要有:机组的启动和停机、变速恒频控制、变桨距控制、偏航控制等。
控制的执行机构可以采用电动执行机构,也可采用液压执行机构等。
目前,风力发电机组主要有两种系统控制方式,即恒速恒频控制方式和变速恒频控制方式。
前者采用“恒速风力机+感应发电机”,常采用定桨距失速调节或主动失速调节来实现功率控制。
后者采用“变速风力机+变速发电机”,在额定风速以下时,控制发电机的转矩,使系统转速跟踪风速变化,以保持最佳叶尖速比,最大限度地捕获风能;在额定风速以上时,采用变速与变桨距双重控制,以便限制风力机所获取的风能,保证风电机组恒功率(一般为额定功率)输出。
PLC的控制顺序主控制系统(PLC)WP4051 WPL110 WP4000 WPL150 WPL351 WPL351触摸屏电源(通信)模块CPU模块电量测量模块I/O模块I/O模块可给8个存储、处理数据实时DSP 2个RS-485接口模块供电2个串口、电量测量16个DO、26个DI、4个AO光纤通信1个以太网接口可测量三相:4个计数器输入、以太网接口编程环境C、电压电流8个PT100、IEC61131-3 有功无功4个AI(±10V)功率因数4个AI(0~20mA)2个热敏电阻输入目前,风力发电机组主要有两种系统控制方式,即恒速恒频控制方式和变速恒频控制方式。
风力发电—发电机控制系统风力发电机由多个部分组成,而控制系统贯穿到每个部分,相当于风电系统的神经。
因此控制系统的好坏直接关系到风力发电机的工作状态、发电量的多少以及设备的安全。
目前风力发电亟待研究解决的的两个问题:发电效率和发电质量都和风电控制系统密切相关。
对此国内外学者进行了大量的研究,取得了一定进展,随着现代控制技术和电力电子技术的发展,为风电控制系统的研究提供了技术基础。
控制系统的组成风力发电控制系统的基本目标分为三个层次:这就是保证风力发电机组安全可靠运行,获取最大能量,提供良好的电力质量。
控制系统组成主要包括各种传感器、变距系统、运行主控制器、功率输出单元、无功补偿单元、并网控制单元、安全保护单元、通讯接口电路、监控单元。
具体控制内容有:信号的数据采集、处理,变桨控制、转速控制、自动最大功率点跟踪控制、功率因数控制、偏航控制、自动解缆、并网和解列控制、停机制动控制、安全保护系统、就地监控、远程监控。
当然对于不同类型的风力发电机控制单元会不相同。
控制系统结构示意图如下:针对上述结构,目前绝大多数风力发电机组的控制系统都采用集散型或称分布式控制系统(DCS)工业控制计算机。
采用分布式控制最大优点是许多控制功能模块可以直接布置在控制对象的位置。
就地进行采集、控制、处理。
避免了各类传感器、信号线与主控制器之间的连接。
同时DCS现场适应性强,便于控制程序现场调试及在机组运行时可随时修改控制参数。
并与其他功能模块保持通信,发出各种控制指令。
目前计算机技术突飞猛进,更多新的技术被应用到了DCS之中。
PLC是一种针对顺序逻辑控制发展起来的电子设备,目前功能上有较大提高。
很多厂家也开始采用PLC构成控制系统。
现场总线技术(FCS)在进入九十年代中期以后发展也十分迅猛,以至于有些人已做出预测:基于现场总线的FCS将取代DCS成为控制系统的主角。
风力发电机控制系统(二)控制系统技术风力发电系统中的控制技术和伺服传动技术是其中的关键技术,这是因为自然风速的大小和方向是随机变化的,风力发电机组的并网和退出电网、输入功率的限制、风轮的主动对风以及对运行过程中故障的检测和保护必须能够自动控制。
风力发电机组控制系统摘要:主控系统是风力发电机组的核心,通过数字量和模拟量的输入来完成数据的采集,然后根据内部设定的程序,完成逻辑功能的判断,最后通过模拟量和数字量的输出达到控制机组和保障机组安全稳定运行的目的。
关键词:数据;逻辑;控制1主控系统工作内容⑴主控系统是机组可靠运行的核心,主要完成以下工作:⑵采集数据并处理输入、输出信号;判定逻辑功能;⑶对外围执行机构发出控制指令;⑷与机舱柜及变桨控制系统进行通讯,接收机舱柜及变桨控制系统的信号;⑸与中央监控系统通讯、传递信息。
2数字模拟⑴数字输入模块用于连接外部的机械触点和电子数字式传感器,例如二线式光电开关和接近开关等。
数字量输入模块将从现场传来的外部数字信号的电平转换为PLC内部的信号电平。
输入电路中一般设有RC滤波电路,以防止由于输入触点的抖动或外部干扰脉冲引起的错误输入信号,输入电流一般为数毫安。
⑵数字量输出模块用于驱动电磁阀、接触器、小功率电动机、灯和电动机启动器等负载。
数字量输出模块将CPU内部信号电平转化为控制过程所需的外部信号电平,同时有隔离和功率放大的作用。
输出模块的功率放大元件有驱动直流负载的大功率晶体管和场效应晶体管、驱动交流负载的双向晶闸管或固态继电器。
⑶模拟量输入模块用于将模拟量信号转换为CPU内部处理用的数字信号,主要由A/D转换器组成。
⑷模拟量输出模块将CPU送给它的数字信号转换成电流信号或电压信号,对执行机构进行调节或控制,主要由D/A转换器组成。
⑸CX5020:金风2.0MW主控系统选用CX5020为主控系统的核心控制器CX5020带有两个独立的以太网端口(可定义两个独立的IP地址)和四个USB2.0接口。
一块位于盖板后面并可从外部拆装的可互换的CF卡作为CX5020的引导和存储介质,CX5020还内置了一个1秒钟UPS,可确保在CF卡上安全备份持久性应用数据,目前CX5020选用的操作系统是Windows CE,可以通过CERHOST软件进行访问。
风电基础知识培训风机控制系统风电基础知识培训——风机控制系统随着能源需求的增长和可再生能源的推广,风力发电逐渐崭露头角。
风机控制系统作为风电发电场的关键组成部分之一,发挥着重要的作用。
本文将介绍风机控制系统的基础知识,帮助读者了解其原理和运作方式。
一、风机控制系统概述风机控制系统是风力发电机组的智能管理和控制中枢。
它通过监测和控制风机的运行状态,以实现安全高效的风力发电。
风机控制系统主要包括传感器、执行器、控制器和通信系统等组件。
二、传感器传感器是风机控制系统的重要组成部分,其作用是实时监测风机的各种运行参数。
常见的传感器包括风速传感器、温度传感器、振动传感器等。
通过这些传感器的信号采集和处理,可以对风机的运行状态进行准确的监控。
三、执行器执行器是风机控制系统中的输出设备,用于控制和调节风机的运行。
最常见的执行器是变桨系统、变频器和制动系统。
变桨系统的作用是根据风速的变化调整桨叶角度,以优化风轮的转速和功率输出。
变频器则用于调节发电机的转速以实现恒定的电压和频率输出。
制动系统则在紧急情况下用于停止风机的运行。
四、控制器控制器是风机控制系统的核心,负责对传感器和执行器进行数据的处理和控制。
其功能包括风机的启动和停机、风机桨叶角度的调整、风机的监测和故障诊断等。
控制器具备自动化和智能化的特点,能够根据实时的风速和负荷需求做出准确的控制决策。
五、通信系统通信系统是风机控制系统中的信息传递和交互的手段。
它将控制器和其他设备连接起来,实现数据的传输和指令的下达。
常见的通信方式有有线通信和无线通信。
通信系统不仅可以实现风机之间的联动控制,还可以将风机的运行数据传输到监控中心进行分析和管理。
六、安全保护措施风机控制系统还应当具备相应的安全保护措施,以确保风机的运行安全。
常见的安全保护措施包括风速过高保护、温度过高保护、电流过载保护等。
这些保护措施能够在异常情况下及时采取措施,保护风机和人员的安全。
七、风机控制系统的优化风机控制系统的优化是提高风力发电效率和可靠性的关键。
风力发电控制系统简述一、风电控制系统简述风电控制系统包括现场风力发电机组控制单元、高速环型冗余光纤以太网、远程上位机操作员站等部分。
现场风力发电机组控制单元是每台风机控制的核心,实现机组的参数监视、自动发电控制和设备保护等功能;每台风力发电机组配有就地HMI人机接口以实现就地操作、调试和维护机组;高速环型冗余光纤以太网是系统的数据高速公路,将机组的实时数据送至上位机界面;上位机操作员站是风电厂的运行监视核心,并具备完善的机组状态监视、参数报警,实时/历史数据的记录显示等功能,操作员在控制室内实现对风场所有机组的运行监视及操作。
风力发电机组控制单元(WPCU)是每台风机的控制核心,分散布置在机组的塔筒和机舱内。
由于风电机组现场运行环境恶劣,对控制系统的可靠性要求非常高,而风电控制系统是专门针对大型风电场的运行需求而设计,应具有极高的环境适应性和抗电磁干扰等能力,其系统结构如下:风电控制系统的现场控制站包括:塔座主控制器机柜、机舱控制站机柜、变桨距系统、变流器系统、现场触摸屏站、以太网交换机、现场总线通讯网络、UPS电源、紧急停机后备系统等。
风电控制系统的网络结构:1、塔座控制站塔座控制站即主控制器机柜是风电机组设备控制的核心,主要包括控制器、I/O 模件等。
控制器硬件采用32位处理器,系统软件采用强实时性的操作系统,运行机组的各类复杂主控逻辑通过现场总线与机舱控制器机柜、变桨距系统、变流器系统进行实时通讯,以使机组运行在最佳状态。
控制器的组态采用功能丰富、界面友好的组态软件,采用符合IEC61131-3标准的组态方式,包括:功能图(FBD)、指令表(LD)、顺序功能块(SFC)、梯形图、结构化文本等组态方式。
2、机舱控制站机舱控制站采集机组传感器测量的温度、压力、转速以及环境参数等信号,通过现场总线和机组主控制站通讯,主控制器通过机舱控制机架以实现机组的偏航、解缆等功能,此外还对机舱内各类辅助电机、油泵、风扇进行控制以使机组工作在最佳状态。
风力发电机组控制系统及智能化设计一、风力发电机组控制系统概述风力发电是一种清洁、可再生的能源,已经被广泛应用。
风力发电机组控制系统是核心的控制部分,负责监测和控制风力发电机组的运行状态,确保其安全、高效地发电。
智能化设计使得风力发电机组控制系统更加智能和可靠,提高了发电效率和自动化程度。
二、风力发电机组控制系统的基本组成1. 控制器:风力发电机组的大脑,负责整个系统的控制和保护。
通过监测传感器获取各类数据,实现对风电场的风能、发电机组和传动系统的控制。
2. 传感器:用于收集环境和机组运行状态的各类数据,包括风速、风向、温度、湿度、转速、振动等。
传感器的数据是风力发电机组控制系统的重要输入。
3. 执行器:通过控制风机的旋转、倾斜角度、刹车等动作,实现风电场的运行和调节。
执行器包括驱动电机、转向齿轮、刹车系统等。
4. 通信模块:将风力发电机组控制系统与监控中心、其他风力发电机组进行数据交互和通信。
实现对整个风电场的集中控制和管理。
5. 数据存储:通过数据存储设备将风电场的历史数据和实时数据进行存储,为后续数据分析和系统优化提供支持。
三、风力发电机组控制系统的主要功能1. 监测和控制环境参数:通过传感器监测风速、风向、温度等环境参数,根据环境条件调整风力发电机组的运行状态和输出功率。
2. 系统保护:风力发电机组控制系统具备故障自检能力,能够监测和检测各个部件的工作状态,实时发现故障并采取相应的保护措施,避免发生事故。
3. 提高发电效率:通过智能化算法,对风力发电机组的转速、发电功率进行优化调节,提高发电效率,降低能源消耗。
4. 远程监控和管理:借助通信模块,风力发电机组控制系统可以实现对风电场的集中监控和管理,实时获取各个机组的状态,进行远程操作和故障处理。
5. 故障诊断和维护:通过数据存储和分析,风力发电机组控制系统可以进行故障诊断,根据故障类型提出相应的维护方案,减少停机时间和维护成本。
四、风力发电机组控制系统的智能化设计1. 引入人工智能技术:通过机器学习和深度学习算法,对风力发电机组控制系统的数据进行分析和处理,自动识别和判断运行状态,提出优化建议。
风力发电机系统及其自动化控制一、引言风力发电是一种利用风能转化为电能的可再生能源技术。
风力发电机系统是实现风能转化的关键设备,而自动化控制则能提高风力发电系统的效率和稳定性。
本文将介绍风力发电机系统的组成和工作原理,并探讨其自动化控制的重要性和应用。
二、风力发电机系统的组成风力发电机系统主要由风力发电机组、变频器、变压器、电网连接和监控系统等组成。
1. 风力发电机组风力发电机组是风力发电系统的核心部件,它由风轮、发电机和控制系统组成。
风轮是转化风能的装置,通常由数片叶片组成,叶片的形状和数量会影响风力发电机组的性能。
发电机是将机械能转化为电能的装置,常用的发电机有同步发电机和异步发电机两种。
控制系统用于监测和控制风力发电机组的运行状态,包括风速、转速、温度等参数的监测和调节。
2. 变频器变频器是将风力发电机组产生的交流电转化为适合电网输送的交流电的装置。
它能根据电网的要求调节输出电压和频率,以实现电能的稳定输送。
3. 变压器变压器用于将变频器输出的电能升压或降压,以适应电网的电压要求。
变压器还能提高电能的传输效率和减少能量损耗。
4. 电网连接电网连接是将风力发电机组产生的电能与电网连接起来,实现电能的输送和分配。
电网连接还包括电能计量和保护装置,以确保电能的安全和稳定输送。
5. 监控系统监控系统用于实时监测风力发电机组的运行状态和性能参数,包括风速、转速、温度、功率等。
监控系统还能对风力发电机组进行故障诊断和预警,以提高系统的可靠性和可维护性。
三、风力发电机系统的工作原理风力发电机系统的工作原理是将风能转化为机械能,再将机械能转化为电能,并通过电网连接实现电能的输送和分配。
1. 风能转化为机械能当风力发电机组受到风力的作用时,风轮开始旋转。
风轮的旋转会带动发电机组内的发电机转子旋转,将风能转化为机械能。
2. 机械能转化为电能发电机转子的旋转会在发电机中产生感应电动势,通过电磁感应原理将机械能转化为电能。
风力发电机的风速控制系统说明书一、引言风力发电机是一种利用风能将其转化为电能的装置。
而风速控制系统则是风力发电机中关键的一部分,它的作用是确保风力发电机在不同风速下的工作效率和安全性。
本文将详细介绍风速控制系统的相关信息,包括系统的结构、工作原理以及如何使用和维护。
二、系统结构风速控制系统主要由以下几个组成部分构成:1. 风速传感器:用于检测风速的传感器,通常安装在风力发电机的顶部或附近,并与控制系统进行连接。
2. 控制器:接收并处理来自风速传感器的信号,根据风速的变化来调整风力发电机的转速,以达到最佳的工作状态。
3. 电机驱动器:根据控制器的指令,控制风力发电机的转速,确保其在各种风速下都能稳定运行。
三、工作原理风速控制系统的工作原理如下:1. 风速传感器检测风速,并将所得的数据传输给控制器。
2. 控制器根据接收到的风速数据,与预设的工作参数进行比较,从而确定风力发电机需要调整的转速。
3. 控制器将转速调整的指令发送给电机驱动器。
4. 电机驱动器根据控制器发送的指令,调整风力发电机的转速。
5. 风力发电机根据电机驱动器的控制,调整叶片的角度和转速,以最大程度地转化风能为电能。
四、使用和维护为了确保风力发电机的风速控制系统能够稳定运行并保持高效性,以下是一些建议的使用和维护事项:1. 使用前,请确保系统的所有部件都安装正确,并进行必要的校准和测试。
2. 定期检查风速传感器的工作状态,如有问题及时更换或维修。
3. 避免在恶劣的天气条件下长时间使用风力发电机,以免对系统造成损坏或损失。
4. 定期对控制器进行系统升级,并确保使用最新版本的软件。
5. 风力发电机运行期间,及时检查控制器和驱动器的温度,如有过热迹象,请立即停机检修。
6. 在风力发电机需要进行维护或保养时,务必按照制造商的指导进行操作,切勿擅自拆卸或更改系统的任何部件。
7. 风力发电机停机时,请切断电源,并确保系统处于安全状态。
五、总结风速控制系统是风力发电机中的关键部分,它可以确保风力发电机在不同风速下高效且安全地工作。
风力发电机组的系统控制随着环境保护意识的不断提高和能源危机的加剧,风力发电作为一种清洁、可再生的能源利用方式,逐渐受到人们的关注和推广。
而风力发电机组的系统控制是实现稳定、高效发电的重要保障。
一、风力发电机组的系统组成和工作原理风力发电机组由风轮、转速控制系统、发电机和电力转换器等组成。
当风轮受风的作用旋转时,转动产生动能被传给发电机,经过电力转换器转化成交流电并输出。
其中,转速控制系统对风轮的转动进行调节,保证发电机在最大效率下运转。
二、风力发电机组的系统控制策略1.转速调节:转速调节是风力发电机组的基本控制策略。
其目的是保证风轮叶片旋转的速度达到最优区间,从而提高发电机的输出功率。
转速调节主要分为机械、电子和混合控制等方式。
机械控制:传统的机械控制方式采用转向浆的机械设计,通过改变羽片的角度来控制风轮转速。
该方式简单、成本低但稳定性不够。
电子控制:通过控制发电机转子上的磁场来改变发电机的输出功率,进而实现转速控制。
该方式精度高、稳定性好但成本较高。
混合控制:将机械和电子控制方式的优点结合起来,增强控制系统的稳定性和可靠性。
混合控制方式是当前主流的转速调节方式。
2.偏航控制:偏航控制是风力发电机组的必要控制策略,用来控制风轮的方向。
在复杂的气象条件下,通过偏航控制将风轮转向风向,并在突发的气象变化中及时调整风轮方向,减小因系统失控导致的风力发电机组运行出现事故。
3.电网支撑和功率平衡控制:电网支撑和功率平衡控制是指将风力发电机组的输出能量与电网负荷之间建立反馈控制,保证电能质量和电力系统的稳定性。
在市场化环境,对接电网的风力发电机组还需要实现功率平衡控制,控制机组的风电功率与基础负荷之和保持稳定。
三、风力发电机组的系统控制优化随着风力发电行业的快速发展,风力发电机组的系统控制的优化已成为实现高效、稳定发电的重要途径。
通过优化转速调节、偏航控制、电网支撑和功率平衡控制等关键系统控制策略,可以实现以下目标:1.提高机组发电效率,降低运行成本;2.提高机组的响应速度,保证风场运行的稳定性;3.实现对风力资源与市场需求的动态调整,提高风力发电系统的灵活性;4.通过风力发电机组的智能化控制系统,实现设备状态监测、故障诊断等高端需求。
风力发电偏航控制系统汇总摘要:本文档将对风力发电偏航控制系统进行详细的汇总,包括系统的构成、工作原理、性能要求等方面的内容。
风力发电偏航控制系统是风力发电机组中的重要组成部分,对于保持风轮与风向的最佳角度,稳定发电功率起着至关重要的作用。
本文档将从理论分析到实际应用,全面介绍风力发电偏航控制系统的相关知识。
1.系统的构成风力发电偏航控制系统主要由风向传感器、控制器、执行器和监控系统等组成。
风向传感器用于感知风向,控制器根据传感器反馈的信号对偏航控制进行调整,执行器负责实际控制风轮偏航角度,监控系统用于监测系统的运行状态并提供报警和故障诊断功能。
2.工作原理风力发电偏航控制系统的工作原理主要基于风力发电机组的功率曲线和风速传感器的信号。
控制器通过风速传感器实时监测风速,并根据预设的功率曲线确定最佳的偏航角度。
一旦风速超过或低于一些阈值,控制器便会调整偏航角度,以确保风轮能够以最佳的角度与风向对齐,从而最大限度地提高发电效率。
3.性能要求(1)动态响应:系统的动态响应能力决定了其对不同风速变化的适应性。
系统应具备较高的控制精度和快速的响应速度,以调整风轮的偏航角度。
(2)稳定性:系统应具备良好的稳定性,能够在不同工况下保持稳定的发电功率,避免频繁的调整和偏航角度的波动。
(3)可靠性:系统应具备较高的可靠性,能够在长时间运行中保持稳定的工作状态,并具备自动报警和故障诊断功能,及时处理可能的故障。
4.实际应用风力发电偏航控制系统已经被广泛应用于风力发电场中。
通过对风力发电机组的偏航角度进行控制,系统能够提高发电效率,降低机组的损耗,并延长设备的使用寿命。
在实际应用中,系统还需要根据不同的环境和工况条件进行优化调整,以满足更高的发电要求。
结论:风力发电偏航控制系统是风力发电机组中的关键技术之一,对于提高发电效率、实现可靠运行起着重要作用。
本文档对系统的构成、工作原理、性能要求和实际应用等方面进行了详细的汇总和介绍。
风力发电机控制系统介绍控制系统概述第一部分•风力发电机组的控制系统由各种传感器、控制器以及各种执行机构等组成。
各种传感器包括:风速传感器、风向传感器、转速传感器、位置传感器、各种电量变送器、温度传感器、振动传感器、限位开关、压力传感器以及各种操作开关和按钮等。
这些传感器信号将传送至控制器进行运算处理。
第一部分控制系统基础主控制器一般以PLC为核心,包括其硬件系统和软件系统。
上述传感器信号表征了风力发电机组目前的运行状态。
当机组的运行状态与设定状态不相一致时,经过PLC的适当运算和处理后,由控制器发出控制指令,将系统调整到设定运行状态,从而完成各种控制功能。
这些控制功能主要有:机组的启动和停机、变速恒频控制、变桨距控制、偏航控制等。
控制的执行机构可以采用电动执行机构,也可采用液压执行机构等。
•目前,风力发电机组主要有两种系统控制方式,即恒速恒频控制方式和变速恒频控制方式。
前者采用“恒速风力机+感应发电机”,常采用定桨距失速调节或主动失速调节来实现功率控制。
后者采用“变速风力机+变速发电机”,在额定风速以下时,控制发电机的转矩,使系统转速跟踪风速变化,以保持最佳叶尖速比,最大限度地捕获风能;在额定风速以上时,采用变速与变桨距双重控制,以便限制风力机所获取的风能,保证风电机组恒功率(一般为额定功率)输出。
PLC的控制顺序主控制系统(PLC)•WP4051 WPL110 WP4000 WPL150 WPL351 WPL351•触摸屏电源(通信)模块CPU模块电量测量模块I/O模块I/O模块可给8个存储、处理数据实时DSP 2个RS-485接口模块供电2个串口、电量测量16个DO、26个DI、4个AO光纤通信1个以太网接口可测量三相:4个计数器输入、以太网接口编程环境C、电压电流8个PT100、IEC61131-3 有功无功4个AI(±10V)功率因数4个AI(0~20mA)2个热敏电阻输入•目前,风力发电机组主要有两种系统控制方式,即恒速恒频控制方式和变速恒频控制方式。
前者采用“恒速风力机+感应发电机”,常采用定桨距失速调节或主动失速调节来实现功率控制。
后者采用“变速风力机+变速发电机”,在额定风速以下时,控制发电机的转矩,使系统转速跟踪风速变化,以保持最佳叶尖速比,最大限度地捕获风能;在额定风速以上时,采用变速与变桨距双重控制,以便限制风力机所获取的风能,保证风电机组恒功率(一般为额定功率)输出。
•控制系统还应具有各种保护功能,使风力发电机组发生危险或故障时,能够快速报警并迅速转换为安全状态。
严重的危险和故障往往导致风电机组紧急停机。
2 控制功能•风力发电机组的控制系统应能完成机组的正常运行控制和对机组运行参数及运行状态的在线检测与监控。
后者已在第5.3节中作了详细介绍,这里主要介绍前者。
•控制系统的控制功能因机组类型的不同而有所区别,归纳起来主要包括:• a 机组的启动和停机程序;• b 发电机并网程序及软并网控制;• c 双速感应发电机的自动切换控制;• d 补偿电容器的分组投入和切换;• e 叶尖扰流器控制;• f 变桨距控制;•g 变速恒频控制;•h 偏航控制;•i 扭缆限制;•j 低电压穿越•k 紧急停机等。
2、机组发电运行要求的控制功能•风力发电机组的控制目标•基本控制功能•系统运行的各种传感器配置•机组运行工作状态划分及转换•机组的启/停功能•偏航系统的运行功能•液压系统控制功能•发电机的并网控制•机组发电运行控制主要功能机组运行时控制要求•1、大风情况下,当风速达到停机风速时,风机应叶尖限速脱网-抱液压机械闸停机,而且在脱网同时,风机偏航90°。
停机后待风速降低到大风开机风速时,风机又可自动并入电网运行。
•2、为了避免小风时发生频繁开、停机现象,在并网后10分钟内不能按风速自动停机。
同样,在小风自动脱网停机后,5分钟内不能再次并网。
•3、当风速小于停机风速时,为了避免风机长期逆功率运行,造成电网损耗,应自动脱网,使风机处于自由转动的待风状态。
•4、当风速大于开机风速,要求偏航机构始终能自动跟风。
跟风精度范围±15°。
•5、风机的液压机械闸在并网运行、开机和待风状态下应该松机械闸,其余状态下(大风停机、断电和故障等)均应抱闸。
•6、机朱运行时机械闸除非在脱网瞬间、超速和断电时释放,平时维修起稳定刹车作用。
机组运行要求•7、在大风停机和超速停机的情况下,风机除了应该脱网、抱闸和气动刹车停机外,还应该自动投入偏航控制,使风机的机舱轴心线与风向成一定的角度,增加风机脱网的安全度,待机舱转约90°后,机舱保持与风向偏90°跟风控制,跟风范围±15°。
•8、在电网中断、缺相和过压的情况下,风机应停止运行,此时控制系统不能供电。
如果正在运行时风机遇到这种情况,应能自动脱网、启动刹车和抱闸停机,此时偏航机构不会动作,风机的机械结构部分应能承受考验。
•9、风机塔架内的悬挂电缆只允许扭转±2.5圈,系统已设计了正/反向扭缆计数器,超过时自动停机解缆,达到要求后再自动开机,恢复运行发电。
•10、风机应具有手动控制功能(包括远程遥控手操),手动控制时“自动”功能应该解除,相反地投入自动控制时,有些“手动”功能自动屏蔽。
•11、控制系统应该保证风机的所有监控参数在正常允许的范围内,一旦超过极限并出现危险情况,应能自动处理并安全停机。
主控系统•控制系统是风电机组安全运行的大脑指挥中心,控制系统的安全运行就是机组安全运行的保证,各类机型中,变速变距型风电机组控制技术较复杂,其控制系统主要由三部分组成:主控制器、桨距调节器、功率控制器(转矩控制器)。
系统构成如图所示:变频器(ABB)电驱变桨结构液压驱动变桨结构•A 变桨系统可单独对每个叶片的变桨角度进行调整,在其中一个变桨系统出现故障时可•安全的停机。
变桨系统完成的功能如下:•当风速超过额定风速时,通过控制叶片角度来控制风机的速度和功率。
•当安全链被打开时,叶片作为空气动力制动装置安全停机(安全运行)。
•当风速低于额定风速时,通过调整叶片角度最大可能的从风中吸收更多的功率。
•通过衰减风旋转交互作用引起的振动使风机上的机械载荷极小化。
•3个叶片受三个独立的变桨系统控制,其中每个叶片通过变桨电机驱动变速箱、•小齿轮、变桨轴承内齿圈转动。
变桨变频器控制变桨电机的速度,使每个叶片在顺桨•位置、工作位置之间持续的自动的变桨。
PLC 根据功率控制给叶片角度的参考值,然•后变桨变频器控制叶片向参考位置变桨。
当安全链打开的情况下,叶片回到顺桨位置•以减慢轮毂的转动速度。
安全锁保护叶片只能往顺桨位置方向旋转,不能反转,保证•风机的安全停机。
•B 控制系统配备了电池柜,当电网掉电的情况下由电池供电给变桨变频器,使风机•安全停机。
变桨电机、带有变桨变频器的变桨控制柜位于轮毂内,而电池柜、供电电•源在机舱内。
利用滑环起到旋转信号和固定信号之间的连接。
利用顺桨位置的接近开•关检测顺桨位置、工作位置的接近开关检测工作位置。
检测叶片是否在工作区域之内、•是否超过了工作位置。
•C 齿轮箱是紧凑的,具有高的过载能力。
为了调制变桨,使叶片能够达到顺桨位置、工•作位置,变频器和变桨电机瞬时超载,大约以2倍的额定转矩驱动齿轮箱,这种情况一天•中可能会发生几次。
•偏航控制:通过转动风轮使其远离风向,减少功率吸收,它需要偏航驱动系统,轮毂要承受偏航回转力矩,总的来说控制有效、设计简单。
•驱动偏航、自由偏航或固定式偏航•下风向风机采用自由偏航方式,风机象一个大的风向标一样自动跟随风向摆动,不需要驱动装置,可以设计偏航阻尼限制偏航速率。
•上风向风机一般采用主动偏航方式,驱动系统包括偏航电机、减速机、偏航刹车机构等,这种驱动方式塔架需要承受偏航扭矩。
•大多数水平轴风机采用偏航机构旋转风轮顺风,限制功率输出。
但这种方法响应速度很慢,原因有:(1)机舱和风轮有很大的惯性力矩;•(2)垂直于风轮的风速与偏航角度的变化呈正弦关系,如果偏航角变化10度,功率下降只变化几个百分比,而如果桨距角变化10度,功率下降会很明显。
•在变速机组上应用主动偏航控制,振风引起的的超功率可以暂时储存在风轮动能里,如果继续超功率,再进行偏航动作,这种设计方法已在Gamma 60试验样机上获得成功,偏航最大速率8度/s。
•(1)恒定尖速比控制策略,控制风机最佳尖速比运行,获得最大能量吸收效率,风机的功率特性曲线存储在控制器的内存中,不断测量风速和风轮转速,计算出实际尖速比,并与最佳尖速比参考值比较,得到的误差信号反馈到控制器中,从而使控制器调节转速,最小化误差信号。
这种策略的缺点是由于上风向机组风速传感器在风轮后面,测量不准确,此外,特性曲线随叶片翼面的改变而改变,也不准确。
•(2)最大功率点跟踪控制策略,这种控制策略基于功率与速度的变化率来控制,即跟踪峰值,在机组运行时,风轮转速有微小的增加或减少时,测量功率变化,并观测的变化,如调节风轮转速增加,如果,调节风轮转速减小,最终,叶轮转速不再改变,达到最大功率捕获点。
这种控制策略对风速和叶片特性的改变不敏感。
二、机组电气控制系统主要形式•整体控制系统主要按机组型号分类•失速机型控制系统•双馈式变速恒频型•直驱永磁式变速控制系统•同步机励磁型•交流异步机全变流器型并网控制原理•双速风力发电机组中大小电机并网、切换控制技术,利用晶体管改变切入电阻的特性限制并网时的电流冲击•风速小于8m/s,软切并入小电机,大于时并入大电机。
•并网运行以后,风速增加达8m/s,切小,并大,从高风降到8m/s以下时,切大并小变距控制•变距叶轮的桨叶在静止时,节距角为90°,如图9-4所示,这时气流对桨叶不产生力矩,整个桨叶实际上是一块阻尼板。
当风速达到起动风速时,桨叶向0°方向转动,直到气流对桨叶产生一定的攻角,叶轮开始起动。
•对于变距变速型风机,叶片在切入电网后到额定功率输出前,正常小风启动时,叶片节距角维持在0左右,基本不变化,这时主要调节风轮转速,使其跟随风速的变化保持最佳叶尖速比运行,从而达到额定风速下的最大能量捕获效率,额定风速之上,通过叶片节距角逐渐增大,减低Cp值,限制功率输出,达到切出风速时,节距角调整为90 °脱网停机。
控制技术简介•计算机控制‘•主从控制•偏航控制•变距控制额定风速以上的恒功率控制,常规的控制技术•最佳尖速比的功率优化控制——变速控制•工作点柔性协调控制—降温升的功率控制线性增益调度控制。
•抑制扰动的鲁棒控制•结构振动控制,激励源避开耦合谐振频率的控制•传动链载荷减缓的控制,即抑制扭动冲击力的控制计算机控制及其特点•计算机控制系统计算机控制系统(Computer Control System,简称CCS)是应用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系,以获得一定控制目的而构成的系统。