全功率变流器风电机组的工作原理及控制策略

第五章全功率变流器风电机组的工作原理及控制策略

5.1 全功率变流器风电机组的工作原理 (2)

5.1.1全功率变流器风电机组传动链形式 (2)

5.1.2同步发电机 (2)

5.1.3永磁同步风力发电机结构及特点 (5)

5.1.4电励磁同步风力发电机结构及特点 (15)

5.2 全功率变流器风电机组变流器 (16)

5.2.1 电机侧变流器控制策略 (18)

5.2.1 电网侧变流器控制策略 (19)

5.1 全功率变流器风电机组的工作原理

5.1.1全功率变流器风电机组传动链形式

随着现代风电机组的额定功率呈现上升趋势，风轮桨叶长度逐渐增加而转速降低。例如：额定功率为5MW的风电机组桨叶长度超过60米，转子额定转速为10rpm左右。当发电机为两对极时，为了使5MW风力发电机通过交流方式直接与额定频率为50Hz的电网相连，机械齿轮箱变速比应为150。齿轮箱变速比的增加，给兆瓦级风电机组变速箱的设计和制造提出了挑战。风电机组功率及变速箱变速比增大时，其尺寸、重量及摩擦磨损也在增加。作为另外一种选择，风力发电机可以采用全功率变流器以AC/DC/AC的方式与电网相连。

全功率变流器是一种由直流环节连接两组电力电子变换器组成的背靠背变频系统。这两个变频器分别为电网侧变换器和发电机侧变换器。发电机侧变换器接受感应发电机产生的有功功率，并将功率通过直流环节送往电网侧变换器。发电机侧变换器也用来通过感应发电机的定子端对感应发电机励磁。电网侧变换器接受通过直流环节输送来的有功功率，并将其送到电网，即它平衡了直流环节两侧的电压。根据所选的控制策略，电网侧变换器也用来控制功率因数或支持电网电压。

5.1.2同步发电机

发电系统使用的同步发电机绝大部分是三相同步发电机。同步发电机主要包括定子和转子两部分。定子是同步发电机产生感应电动势的部件，由定子铁芯、三相电枢绕组和起支撑及固定作用的机座组成。转子的作用是产生一个强磁场，并且可以由励磁绕组进行调节，主要包括转子铁心、励磁绕组、滑环等。同步发电机的励磁系统一般分为两类，一类是用直流发电机作为励磁电源的直流励磁系统，另一类是用整流装置将交流变成直流后供给励磁的整流励磁系统。发电机容量大时，一般采用整流励磁系统。同步发电机是一种转子转速与电枢电动势频率之间保持严格不变关系的交流电机。

同步发电机的转子基木上是一个大的电磁铁。磁极有凸极和隐极两种结构。凸极转子结

构和加工比较简单，制造成本低。中小容量电机一般采用凸极以降低成本；对大容量、高转速原动机，高速旋转的发电机转子将承受很大的离心力，采用隐极可以更好地固定励磁绕组。

同步发电机转子结构示意图

当转子励磁绕组中流过直流电流时，产生磁极磁场或称为励磁磁场。原动机拖动转子旋转时，主磁场同转子一起旋转，就得到一个机械旋转磁场。该磁场对定子发生相对运动，在定子绕组中感应出三相对称的交流电势。由于定子三相对称绕组在空间上相差120°，因此三相电势也在时间上相差120°电角度。这个交流电势的频率取决于电机的极对数p和转子转速n，即

1

60

np

f=

由于我国电网电源频率为50Hz，发电机的转速必须保持恒定。

根据电机理论，图给出隐极同步发电机的等效电路。图中，

E为发电机空载时定子绕

组一相感应的电动势，I为负载电流，U为一相端电压，R为定子绕组一相的电阻，

c

X 为同步电机的同步电抗。通常定子绕组的电阻比同步电抗小很多，因此可以忽略。图为忽略电

阻后隐极同步发电机简化的相量图。U 和I之间的夹角?叫做功率因数角。

E和U之间的夹角θ叫做功率角。

E

R

I

U

C

?

θ

U

I

E C

jIX

隐极同步发电机的等效电路与简化的向量图

攻角特性：

在忽略电枢电阻的情况下，根据电机学理论，同步发电机输出的电磁功率等于输出的有

功功率

cos M P mUI ?=

其中，m 为发电机的相数。

经推导，有功功率表达式为

0cos sin M c

UE P UI X ?θ== 对于并联于无限大电网上的同步发电机，发电机的端电压U 即为电网电压，保持不变，在恒定励磁电流条件下，根据上式可知，隐极式同步发电机输出的电磁功率与攻角θ的正弦成正比。

这可以通过下图所示的攻角特性曲线描述。当0E U 和不变时，由M P ()f θ=画出的曲线称为攻角特性曲线。当90θ=°时，隐极发电机输出的电功率最大。

图 攻角特性 有功功率的调节 由式0cos sin M c

UE P UI X ?θ==可知，对于一台并联到无限大电网上的同步发电机，如果想增加发电机的输出有功功率，当励磁不作调节时，就必须增大功率角θ。功率角的物理意义可以从时间和空间两个角度来进行理解。对于发电机而言，θ是励磁电动势0E 超前于端电压U 的时间角；从空间上，θ可看作转子磁极轴线与电枢等效合成磁极轴线之间的空间角。因此，增大功率角意味着必须增加来自原动机的输入功率，使转子加速，从而使功率角增大，从而增大发电机的有功功率。但需注意，90θ<°区域是发电机稳定工作范围，因此功率角的增加不能超过稳定极限90°，如果再增加来自原动机的输入功率，则无法建立新的平衡，电机转速将继续上升而失速。

无功功率的调节

接到电网上的负载，除了阻性负载外，还有感性负载和容性负载，所以一个电力系统除了要能提供负载有功功率外，还要有提供和调节无功功率的能力。通过改变同步发电机的励磁电流，可调节同步发动机输出的无功功率。

当cos ?=1时，定子的电流I 最小，这种情况称为负载时的正常励磁。在正常励磁基础上增加励磁电流，称为过励。在正常励磁基础上较少励磁电流，称为欠励。无论增大和减小励磁电流，都将使定子电流增大。发电机输出的无功功率可通过sin Q mUI ?=描述。在正常励磁时，发电机只输出有功功率。过励时，电枢反应为去磁作用，定子电流I 落后于端电压U ，发电机除了向电网发出有功功率外，还向电网发出感性无功功率。欠励时，电枢反应为增磁作用，定子电流I 超前于端电压U ，发电机除了向电网发出有功功率外，还向电网发出容性无功功率。

5.1.3永磁同步风力发电机结构及特点

（1）直驱式外转子永磁风力发电机结构

外转子电机的特点是定子在靠轴中间不动，转子在外围旋转。在下图中展示了内定子的构造，内定子由硅钢片叠成，与常见的外定子相反，其线圈槽是开在铁芯圆周的外侧。

内定子铁芯通过定子的支撑体固定在底座上，在底座上有转子轴承孔用来安装外转子的转轴。

在定子铁芯的槽内嵌放着定子绕组，绕组是按三相规律分布，与外定子绕组类似。

外转子如同一个桶套在定子外侧，由导磁良好的铁质材料制成，在“桶”的内侧固定有永久磁铁做成的磁极，这种结构的优点是磁极固定较容易，不会因为离心力而脱落。

按多极发电机的原理，磁极的布置如下图

把外转子转轴安装在定子机座的轴承上

在实际风力机制造中往往把外转子磁軛直接与风轮轮毂（包括轮毂外罩）制成一体，使结构更紧凑。

（2）直驱永磁中间定子盘式风力发电机结构

直驱永磁盘式风力发电机的定子与转子都呈平面圆盘结构，定子与转子轴向交替排列，这里介绍中间定子盘式发电机。下图是一个盘式定子。由于盘式发电机通过定子绕组的的磁力线是轴向走向，在电机旋转时是绕轴运行的，所以定子的硅钢片是绕制的，在两侧有绕组的嵌线槽。

在定子线槽内分布着定子绕组，按三相布置连接。

定子铁芯固定在机座的支架上

盘式转子由磁軛与永久磁铁组成，下图为左面转子图

下图为磁极的分布图

右面转子结构与左面转子结构相同，只是反个面而已。下图为左右转子间的磁力线走向图。

为更清楚的看清磁力线走向，下图为稍侧面的磁力线走向图。

把转子与定子摆在一起

安装上左右端盖，下图为组装好的永磁中间定子盘式发电机。

下图为永磁中间定子盘式发电机的剖面图。

下图为侧视的剖面图，为看清内部结构隐藏了右转子。

（3）直驱永磁中间转子盘式风力发电机结构

盘式永磁直驱式风力发电机的定子与转子都呈平面圆盘结构，定子与转子轴向交替排列，这里介绍中间转子盘式发电机。下图是一个盘式定子，由于盘式发电机的通过定子绕组的磁力线是轴向走向，在电机旋转时是绕轴运行的，所以定子的硅钢片是绕制的，在一侧有绕组的嵌线槽。

在定子线槽内分布着定子绕组，按三相布置，单个绕组呈扇形状。

定子有两个，右定子与左定子结构一样，只是反个面而已。

转子由永久磁铁组成，磁铁固定在非导磁材料制成的转子支架上，下图是转子的结构图。

每块磁铁的磁极在转子的两面，

下图表示了磁力线在转子与定子间的走向，

下图是转子与定子的布置图

先把左定子固定在左端盖中，再装上转子，

把右定子固定在右端盖中，左右端盖扣紧固定，发电机就组装好了，下图为发电机外观图。

下图为中间转子盘式永磁发电机的剖面图

下图为侧视的剖面图。

5.1.4电励磁同步风力发电机结构及特点

电励磁同步发电机(Electrically Excited Synchronous Generator ，EESG)，通常在转子侧进行直流励磁。使用EESG 相比使用PMSG 的优势在于，转子励磁电流可控，可以控制磁链在不同功率段获得 最小损耗；而且不需要使用成本较高的永磁材料，也避免了永磁体失磁的风险，Enercon 公司主要经营这类产品。但是EESG 需要为励磁绕组提供空间，会使电机尺寸更大，转子绕组直流励磁需要滑环和电刷。 永磁同步电机的数学模型

定子电压方程为

sd sd s sd d q sq sq sq s sq q d sd di u R i L L i dt di u R i L L i dt ωωωψ?=+-????=+++??

其中，sd u 、sq u 分别为定子d 、q 轴电压分量；sd i 、sq i 分别为定子d 、q 轴电路分量；s R 为定子电阻；d L 、q L 分别为定子d 、q 轴自感；ω为转子角速度；ψ为转子永磁体的磁链最大值。

电磁转矩方程为

()()

e sq d q sd sq T p i L L i i ψ=+-

其中，p 为电机的极对数。

忽略附加损耗后的功率平衡方程为 1e Fe m s

e cus P P p p P P p =--??=-? 其中，e P 、1P 、s P 分别为电机的电磁功率、输入功率和输入功率；Fe p 、m p 、cus p 分别为电机的铁耗、机械损耗和定子铜耗。

电磁功率与电磁转矩的关系为

e e P T ω=

5.2 全功率变流器风电机组变流器

电力电子变流器作为风力发电与电网的接口，作用非常重要，既要对风力发电机进行控制，又要向电网输送优质电能，还要实现低电压穿越等功能；随着风力发电的快 速发展和风电机组单机容量的不断增大，变流器的容量也要随之增大，因此大容量多电平变流器也开始得到应用，以下将对一些典型变流器拓扑结构进行讨论。

从 图1中可以看到，典型的永磁直驱变速恒频风电系统中，采用背靠背双PWM 变流器，包括电机侧变流器与电网侧变流器，能量可以双向流动。对PMSG 直驱系统，电机侧PWM 变流器通过调节定子侧的dq 轴电流，实现转速调节及电机励磁与转矩的解耦控制，使发电机运行在变速恒频状态，额定风速以下具有最大风能捕获功能。电网侧PWM 变流器通过调节网侧的dq 轴电流，保持直流侧电压稳定，实现有功和无功的解耦控制，控制流向电网的无功功率，通常运行在单位功率因数状态，还要提高注入电网的电能质量。背靠背双PWM 变流器是目前风电系统中常见的一种拓扑，国内外对其研究较多，主要集中在变流器建模、控制算法以及如何 提高其故障穿越能力等方面。国外公司如ABB 、Alstom ，国内公司如合肥阳光电源等，均有这类变流器产品。

对直驱型风电系统，变流器拓扑的选择较多。图2是不控整流+boost 变换器+逆变拓扑结构，通过boost 变换器实现输入侧功率因数校正(Power Factor Correction, PFC)，提高发电机的运行效率，保持直流侧电压的稳定，对PMSG 的电磁转矩和转速进行控制，实现变速恒频运行，在额定风速以下具有最大风能捕获功能。国外Enercon 公司的直驱风电系统e82(2mw)、国内合肥阳光电源的小型并网风力机变流器使用这种拓扑。

图2 不控整流+DC/DC 变换+逆变拓扑

随着风电机组单机容量的不断增大，风电变流器的电压与电流等级也在不断提高，因此多电平变流器拓扑得到了广泛关注。变流器采用多电平方式后，可以在常规功率器件耐压基础上，实现高电压等级，获得更多级（台阶）的输出电压，使波形更接近正弦，谐波含量少，电压变化率小，并获得更大的输出容量。图3是直驱风电系统中三电平背靠背双PWM 变流器拓扑，与两电平双PWM 变流器相比，功率器件和电容增加了一倍，并额外增加了箝位二极管；直流侧电容由两个完全一样的电容串联组成，电容的中点作为变换器的箝位点， 由网侧变换器保持直流侧两个电容的电压均衡。这种结构在风电中的应用目前已经比较成熟，对其的研究很多，主要集中在控制策略的优化上。 目前，世界范围内从事大功率风力发电用变流器和高压变频器研制的一些公司，都有多电平的产品方案；ABB 用于风力发电的变流器如acs1000，整流器采 用12脉冲二极管整流，逆变器采用三电平NPC 结构，器件采用IGCT ；SIEMENS 也有相似的应用，功率器件采用高压IGBT ；法国ALSTOM 公司 采用飞跨电容型四电平拓扑，功率器件采用IGBT ，另外还基于IGCT

开发出了飞跨电容型五电平变频器。

图3 三电平背靠背双PWM 变流器结构

5.2.1 电机侧变流器控制策略

令s d q L L L ==，则定子方程变为

sd sd s sd s s sq sq sq s sq s s sd di u R i L L i dt di u R i L L i dt ωωωψ?=+-????=+++??

根据上式可以构成电机侧变流器的电流环控制图，如下图所示。由于定子直轴电流、交

轴电流不但受到各自控制电压sd u 和sq u 的影响，还要分别受到交叉耦合电压s sq L i ω-、s sd L i ωωψ+的影响。因此，在电机的电流环控制中，除了要对直轴电流和交轴电流分别进

行闭合积分控制，从而得到相应的控制电压分量'sd u 和'sq u 以外，还要分别加上交叉耦合电压

的补偿项s sq L i ω-、s sd L i ωωψ+，最终分别得到直轴控制电压和交轴控制电压sd u 和sq u 。

为了更好地控制转矩(或有功功率)，还应在电流环之外加上转矩环(或功率环)。由于d q L L =，而且采用sd i =0的控制方式，所以电磁转矩表达式变为

e sq T p i ψ=

当保持电机转速不变时，可以通过控制定子交轴电流分量来控制电磁转矩，从而进一步实现对电机输出有功功率的控制。

带有有功功率控制外环的电机侧变流器的控制框图如图所示。由于在后面对电网侧变流器进行控制时，要求它保持直流侧电压稳定，因此直流侧电容器的充放电对有功功率的影响很小。如果再进一步忽略变流器本身的功率损耗，就可认为发电机发出的有功功率经过电机侧和电网侧变流器后会被全部送入电网。因此，在图3.2中，发电机输出的功率是通过间接检测电网侧变流器输入到电网的功率来近似获取的。

5.2.1 电网侧变流器控制策略

（1）电网侧变流器的基本工作原理 电网侧变流器的主电路为三相桥式结构，采用脉宽调制方式控制各开关元件工作，其交流侧电压除了正弦基波外，也存在一些高次谐波。但由于有电感的滤波作用，使得高次谐波电压所产生的谐波电流很小，所以电网侧变流器的交流侧电流波形比较接近正弦。在以下的分析中，将不考虑交流侧电压和电流谐波

在电网看来，电网侧变流器相当于是一个可控的三相交流电压源，图3.6为其基波等效电路。图中，ga u 、gb u 、gc u 分别为电网的三相电压，“+、－”代表规定的正方向（下同）；g R 、g L 分别为变流器交流侧的电阻和电感；ga i 、gb i 、gc i 分别为交流侧三相电流，其正方向规定如箭头所示(下同)；ga v 、gb v 、gc v 分别为交流侧三相电压。变流器的工作状态将由它们共同决定。

当电网侧变流器稳态运行时，由图3.6可知任意一相的电压平衡方程式为

()g g g g g V U I R j L ω=-+

式(3.7)对应的相量图如图3.7所示。其中，图3.7(a)表示电网侧变流器工作于逆变状态，有功功率从变频器输入电网；图3.7(b)表示电网侧变流器工作十整流状态，有功功率从电网

输入变频器。

从图3.7也可看出，通过调节电网侧变流器的交流侧电压g V 的幅值和相位，就可以控制电流g I 的大小及其与电网电压g U 之间的相位角?，从而让变流器工作在不同的运行状态：

(1)单位功率因数逆变运行。交流侧电流与电网电压之间的相位角?为180°，变流器与电网之间没有无功功率的传递，有功功率从变流器输入电网。

（2）单位功率因数整流运行。交流侧电流与电网电压同相，变流器与电网之间没有无功功率的传递，有功功率从电网输入变流器。

（3）静止无功发生器运行状态。当?=90°时，变流器与电网之间仅有无功传递，相当于一台静止的无功发生器。

（4）其他运行状态。当?=(0～90°)时，变流器从电网吸收有功功率和滞后的无功功率；当?=(-90°～0)时，变流器从电网吸收有功功率和超前的无功功率；当?=(90°～180°)时，变流器向电网输出有功功率和超前的无功功率；当?=(-180°～-90°)时，变流器向电网输出有功功率和滞后的无功功率。

可见，电网侧变流器能够灵活控制输入到电网的无功功率。一方面，当电网需要无功补偿时，它可以方便地提供相应的无功功率；另一方面，如果电网对无功功率没有要求，可按功率因数为1进行控制，从而降低变流器的容量要求和投资。这也是双PWM 变流器与其它变流器相比所具有的优点之一。

（2）电网侧变流器的数学模型

为了对电网侧变流器进行有效的控制，首先必须建立其数学模型。如果用开关来表示变流器的各个电力电子器件，则电网侧变流器的主电路可用图3.8所示的简化模型来表达。

全功率变流器风电机组的工作原理及控制策略

第五章全功率变流器风电机组的工作原理及控制策略 5.1 全功率变流器风电机组的工作原理 (1) 5.1.1全功率变流器风电机组传动链形式 (1) 5.1.2同步发电机 (1) 5.1.3永磁同步风力发电机结构及特点 (3) 5.1.4电励磁同步风力发电机结构及特点 (5) 5.2 全功率变流器风电机组变流器 (5) 5.2.1 电机侧变流器控制策略 (6) 5.2.1 电网侧变流器控制策略 (7) 5.1 全功率变流器风电机组的工作原理 5.1.1全功率变流器风电机组传动链形式 随着现代风电机组的额定功率呈现上升趋势，风轮桨叶长度逐渐增加而转速降低。例如：额定功率为5MW的风电机组桨叶长度超过60米，转子额定转速为10rpm左右。当发电机为两对极时，为了使5MW风力发电机通过交流方式直接与额定频率为50Hz的电网相连，机械齿轮箱变速比应为150。齿轮箱变速比的增加，给兆瓦级风电机组变速箱的设计和制造提出了挑战。风电机组功率及变速箱变速比增大时，其尺寸、重量及摩擦磨损也在增加。作为另外一种选择，风力发电机可以采用全功率变流器以AC/DC/AC的方式与电网相连。 全功率变流器是一种由直流环节连接两组电力电子变换器组成的背靠背变频系统。这两个变频器分别为电网侧变换器和发电机侧变换器。发电机侧变换器接受感应发电机产生的有功功率，并将功率通过直流环节送往电网侧变换器。发电机侧变换器也用来通过感应发电机的定子端对感应发电机励磁。电网侧变换器接受通过直流环节输送来的有功功率，并将其送到电网，即它平衡了直流环节两侧的电压。根据所选的控制策略，电网侧变换器也用来控制功率因数或支持电网电压。 5.1.2同步发电机 发电系统使用的同步发电机绝大部分是三相同步发电机。同步发电机主要包括定子和转子两部分。定子是同步发电机产生感应电动势的部件，由定子铁芯、三相电枢绕组和起支撑及固定作用的机座组成。转子的作用是产生一个强磁场，并且可以由励磁绕组进行调节，主要包括转子铁心、励磁绕组、滑环等。同步发电机的励磁系统一般分为两类，一类是用直流发电机作为励磁电源的直流励磁系统，另一类是用整流装置将交流变成直流后供给励磁的整流励磁系统。发电机容量大时，一般采用整流励磁系统。同步发电机是一种转子转速与电枢电动势频率之间保持严格不变关系的交流电机。 同步发电机的转子基木上是一个大的电磁铁。磁极有凸极和隐极两种结构。凸极转子结构和加工比较简单，制造成本低。中小容量电机一般采用凸极以降低成本；对大容量、高转速原动机，高速旋转的发电机转子将承受很大的离心力，采用隐极可以更好地固定励磁绕组。 同步发电机转子结构示意图 当转子励磁绕组中流过直流电流时，产生磁极磁场或称为励磁磁场。原动机拖动转子旋

风电生产运行指标体系及评价

中国XXXX集团公司 风电企业生产指标体系 （2011年版讨论稿） 一、总则 为进一步规范中国XXXX集团风电企业的生产管理，建立科学完整的生产指标体系，通过对生产指标的横、纵向对比分析，评价各风电企业运行维护水平，带动企业生产经营活动向低成本、高效益方向发展，从而实现风电企业生产管理上水平的目标，制订本指标体系。 二、生产指标体系 风电企业生产指标体系分七类二十六项指标为基本统计指标。 七类指风资源指标、电量指标、能耗指标、设备运行水平指标、风电机组可靠性指标、风电机组经济性指标、运行维护费用指标。 风资源指标包括平均风速、有效风时数、平均空气密度等三项指标；电量指标包括发电量、上网电量、购网电量、等效利用小时数等四项指标；能耗指标包括场用电量、场用电率、场损率、送出线损率等四项指标；设备运行水平指标包括单台风机可利用率、风电场风机平均可利用率、风电场可利用率等三项指标；风电机组可靠性指标包括计划停机系数、非计划停机系数、运行系数、非计划停运率、非计划停

运发生率、暴露率、平均连续可用小时、平均无故障可用小时等八项指标；风电机组经济性指标包括功率特性一致性系数、风能利用系数等两项指标；运行维护费用指标包括单位容量运行维护费、场内度电运行维护费等两项指标。共计二十六项指标。 三、生产指标释义 1.风能资源指标 本类指标用以反映风电场在统计周期内的实际风能资源状况。采用平均风速、有效风时数和平均空气密度三个指标加以综合表征。 1.1 平均风速 在给定时间内瞬时风速的平均值。由场内有代表性的测风塔（或若干测风塔）读取（取平均值）。测风高度应与风机轮毂高度相等或接近。 1n i i V v n =∑ 单位：m/s 平均风速是反映风电场风资源状况的重要数据。 1.2 有效风时数（有效风时率） 有效风时数是指在风电机组轮毂高度（或接近）处测得的、介于切入风速与切出风速之间的风速持续小时数的累计值。切入风速定为3米/秒，切出风速定为25米/秒。 ()Uo n Un Ui T T U == ∑，单位：小时 其中：T 为有效风时数，()n T U 为出现n U 风速的小时数，Ui 为切入风速，Uo 为切出风速。

风电变流器简介

风电变流器简介 快速浮点运算能力的“双DSP的全数字化控制器”；在发电机的转子压定向矢量控制策略；系统具有输入输出功率因数可调、自动软并网变流器采用三相电压型交-直-交双向变流器技术，核心控制采用具有防尘、防盐雾等运行要求。 变流器可根据海拔进行特殊设计，可以按客户定制实现低温、高温、和最大功率点跟踪控制功能。功率模块采用高开关频率的IGBT功率QHVERT-DFIG型风电变流器基本原理 器件，保证良好的输出波形。这种整流逆变装置具有结构简单、谐波制，是目前双馈异步风力发电机组的一个代表方向。 变流器工作原理框图如下所示： 统，实现了基于风机最大功率点跟踪的发电机有功和无功的解耦控能质量。这种电压型交-直-交变流器的双馈异步发电机励磁控制系含量少等优点，可以明显地改善双馈异步发电机的运行状态和输出电变流器提供实时监控功能，用户可以实时监控风机变流器运行状态。侧变流器实现定子磁场定向矢量控制策略，电网侧变流器实现电网电本文将针对市场上主流的双馈型风电变流器进行简介。 型风电变流器系统功能 变流器通过对双馈异步风力发电机的转子进行励磁，使得双馈发电机关，目前已实现规模化的生产。 06年成功研制第一台风电变流器以来，不断寻求技术革新严把质量风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视，我国变流器配电系统提供雷击、过流、过压、过温等保护功能。 的定子侧输出电压的幅值、频率和相位与电网相同，并且可根据需要风能资源丰富，近几年来国家政策也大力扶持风电产业。我公司自求扩展），用户可通过这些接口方便的实现变流器与系统控制器及风进行有功和无功的独立解耦控制。 机和电网造成的不利影响。 变流器提供多种通信接口，如Profibus, CANopen等（可根据用户要场远程监控系统的集成控制。 变流器控制双馈异步风力发电机实现软并网，减小并网冲击电流对电转子侧逆变器、直流母线单元、电网侧整流器。 原理图如下： 控制器、监控界面等部件。 变流器主回路系统包含如下几个基本单元： QHVERT-DFIG型风电变流器系统构成 变流器由主电路系统、配电系统以及控制系统构成。包括定子并网开关、整流模块、逆变模块、输入/输出滤波器、有源Crowbar电路、功率柜主要由功率模块、有源Crowbar等构成。 功率柜：主要负责转子滑差能量的传递。 并网柜：主要用于变流器与发电机系统和电网连接控制、一些控制信控制柜主要由主控箱、PLC、滤波器、电源模块等组成。 并网柜主要由断路器、接触器、信号采集元件、UPS、加热器、信号变流器控制结构框图如下： 接口部分等构成。 号的采集以及二次回路的配置。 上述各功能分配到控制柜、功率柜、并网柜中： 约了机舱空间，柜中还可提供现场调试的220V电源。 成有并网控制系统，用户无须再配置并网柜，提高了系统集成度，节制指令,控制变流器的运行状态 控制系统由高速数字信号处理器（DSP）、人机操作界面和可编程逻配电系统由并网接触器、主断路器、继电器、变压器等组成，自身集辑控制器（PLC）共同构成。整个控制系统配备不间断电源（UPS），控制柜：控制柜主要对采集回的各种模拟数字信号进行分析,发出控便于电压跌落时系统具有不间断运行能力。 成功满发，截止目前运行状态稳定。 附：北京清能华福风电技术有限公司简介 目前在赤峰、大安等风场正陆续进行变流器吊装施工。 限公司自主研发的1.5MW风电变流器在国电联合动力技术有限公司北京清能华福风电技术有限公司成立于2006年7月，由“国内高压变求。 2009年12月28日经过2天的现场调试，北京清能华福风电技术有及其现场调试所相关技术人员的支持下，已于哲里根图风场全部并网公司坐落于中关村科技园，依托清华大学电力系统国家重点实验室的厚的资金、科研、市场、服务实力，为国家大力鼓励、扶持的风力发电事业，提供其拥有自主知识产权的核心装备——兆瓦级风力发电机变流器及其电控系统。一流技术以及利德华福专业化、规模化、现代化的生产厂房，凭借雄以达到满功率发电和连续运行的要求，系统品质达到了风场应用的要资控股，是专门从事开发、制造风电变流器与控制系统产品的高新技术企业。 频器领域最具影响力的企业”——北京利德华福电气技术有限公司投3月至今，在河北建设投资公司和东方汽轮机有限公司的支QHVERT-DFIG型风电变流器具有以下一些特点： 优异的控制性能 完备的保护功能 少发电机损耗，提高运行效率，提升风能利用率。 风速范围内的变速恒频发电，改善风机效率和传输链的工作状况，减 型风电变流器技术特征 型风电变流器可以优化风力发电系统的运行，实现宽良好的电网适应能力 具备高可靠性，适应高低温、高海拔等恶劣地区运行 变流器在河北海兴风电场成功并网发电，通过240小时验收，目前已无故障连续运行8000多小时。成功经历了夏季高温、冬季降雪后的持下，北京清能华福风电技术有限公司自主研发生产的1.5MW风电QHVERT-DFIG型风电变流器最新动态 模块化设计，组合式结构，安装维护便捷 2丰富的备品备件；专业、快速的技术服务 低温、海边盐雾等运行环境的考验，事实证明了：清能华福变流器可

一种全功率风力发电变流器关键技术研究

一种全功率风力发电变流器关键技术研究 发布时间：2008-11-29 10:12:00 摘要：风力发电机类型很多，本文选择了几种风力发电系统的结构进行了对比，给出了一种不控整流器加BOOST升压加PWM逆变的全功率风力发电变流器的原理、设计中采用的关键技术及试验结果。 主题词：直驱，风力发电，全功率，变流器 Key Technology research on a full power wind generator converter Zhou Weilai, Sun Jinghua, Zhang Zhe, Pei Jingbin (Harbin Jiuzhou Electric Co.,LTD,150081) Abstract：The paper compares kinds of wind turbine generaters,and introduces a kind of full power converter with inactive rectifier,BOOST circuit and PWM inverter for wind turbin generater,illustrates its principle,key technologies and testing result. Key words： direct drive；full power；wind turbine generation；converter 注：本项目受国家十一五科技支撑计划项目资助，项目编号2006BAA01A21 1.引言 我国风力发电起步较晚，目前国内40多家风力发电设备整机制造厂家中，多数只能制造1MW以下的风力发电机组。2006年开始制造1.2MW、1.5MW直驱永磁风力发电机组，开始技术主要靠引进。随着国家的引导，大功率风电机组开始升温，随之而来的就是电控部件国产化问题。到目前为止，兆瓦级以上全功率风力发电变流器主要依靠进口，所以研发自主知识产权大功率风电变流器成为当务之急。 2.几种风力发电系统结构对比 由发电机和电力电子器件或变流器构成的广泛应用的6种风力发电系统结构如图2-1所示。下面对图中的风力发电系统结构加以简单比较说明。 图a是二十世纪八十年代到九十年代被很多风机制造商应用的比较传统的结构，如使用鼠笼型转子的异步发电机的上风式、失速调节、三桨叶风力机就是这种结构。在八十年代这种结构被扩展，为补偿无功功率使用了电容器组，为平滑并网使用了电机软起动器。 图b是用全程范围或“低风速区域”大小的变频器代替了图a中的电容器组和电机软起动器。“低风速区域”大小的变流器的功率仅为发电机额定功率的20-30％，而全程范围的变流器功率大约为发电机额定功率的120％，但它能使风力发电机在所有风速下变速运行。 图c这种结构是二十世纪九十年代中期，Vestas风力机厂生产的名为“Optislip”风力机所采用的结构。这种结构的基本思想是利用电力电子变换器改变外部的转子电阻，来改变总的转子电阻，从而使转差率有10％的变化范围。

风电功率预测系统功能规范

风电功率预测系统功能规范（试行） 前言 为了规范风电调度技术支持系统的研发、建设及应用，特制订风电功率预测系统功能规范。本规范制订时参考了调度自动化系统相关国家标准、行业标准和国家电网公司企业标准。制订过程中多次召集国家电网公司科研和生产单位的专家共同讨论，广泛征求意见。本规范规定了风电功率预测系统的功能，主要包括预测时间尺度、信息要求、功率预测、统计分析、界面要求、安全防护、接口要求及性能指标等。本规范由国家电网公司国家电力调度通信中心提出并负责解释；本规范主要起草单位：中国电力科学研究院、吉林省电力有限公司。本规范主要起草人：刘纯、裴哲义、王勃、董存、石永刚、范国英、郭雷。 1范围 1.1本规范规定了风电功率预测系统的功能，主要包括预测时间尺度、数据准备、数据采集与处理、功率预测、统计分析、界面要求、安全防护、接口要求及性能指标等。 1.2本规范用于指导电网调度机构和风电场的风电功率预测系统的研发、建设和应用管理。本规定的适用于国家电网公司经营区域内的各级电网调度机构和风电场。 2术语和定义 2.1风电场Wind Farm由一批风电机组或风电机组群组成的发电站。 2.2数值天气预报Numerical Weather Prediction根据大气实际情况，

在一定的初值和边值条件下，通过大型计算机作数值计算，求解描写天气演变过程的流体力学和热力学的方程组，预测未来一定时段的大气运动状态和天气现象的方法。 2.3风电功率预测Wind Power Forecasting以风电场的历史功率、历史风速、地形地貌、数值天气预报、风电机组运行状态等数据建立风电场输出功率的预测模型，以风速、功率或数值天气预报数据作为模型的输入，结合风电场机组的设备状态及运行工况，得到风电场未来的输出功率；预测时间尺度包括短期预测和超短期预测。 2.4短期风电功率预测Short term Wind Power Forecasting未来3天内的风电输出功率预测，时间分辨率不小于15min。 2.5超短期风电功率预测ultra-short term Wind Power Forecasting 0h~4h的风电输出功率预测，时间分辨率不小于15min。 3数据准备 风电功率预测系统建模使用的数据应包括风电场历史功率数据、历史测风塔数据、历史数值天气预报、风电机组信息、风电机组及风电场运行状态、地形地貌等数据。 3.1风电场历史功率数据风电场的历史功率数据应不少于1a，时间分辨率应不小于5min。 3.2历史测风塔数据a）测风塔位置应在风电场5km范围内；b）应至少包括10m、70m及以上高程的风速和风向以及气温、气压等信息；c）数据的时间分辨率应不小于10min。 3.3历史数值天气预报历史数值天气预报数据应与历史功率数据相

风电生产运行指标体系及评价

风电生产运行指标体系及评价

中国XXXX集团公司 风电企业生产指标体系 （讨论稿） 一、总则 为进一步规范中国XXXX集团风电企业的生产管理，建立科学完整的生产指标体系，经过对生产指标的横、纵向对比分析，评价各风电企业运行维护水平，带动企业生产经营活动向低成本、高效益方向发展，从而实现风电企业生产管理上水平的目标，制订本指标体系。 二、生产指标体系 风电企业生产指标体系分七类二十六项指标为基本统计指标。 七类指风资源指标、电量指标、能耗指标、设备运行水平指标、风电机组可靠性指标、风电机组经济性指标、运行维护费用指标。 风资源指标包括平均风速、有效风时数、平均空气密度等三项指标；电量指标包括发电量、上网电量、购网电量、等效利用小时数等四项指标；能耗指标包括场用电量、场用电率、场损率、送出线损率等四项指标；设备运行水平指标包括单台风机可利用率、风电场风机平均可利用率、风电场可利用率等三项指

标；风电机组可靠性指标包括计划停机系数、非计划停机系数、运行系数、非计划停运率、非计划停运发生率、暴露率、平均连续可用小时、平均无故障可用小时等八项指标；风电机组经济性指标包括功率特性一致性系数、风能利用系数等两项指标；运行维护费用指标包括单位容量运行维护费、场内度电运行维护费等两项指标。共计二十六项指标。 三、生产指标释义 1.风能资源指标 本类指标用以反映风电场在统计周期内的实际风能资源状况。采用平均风速、有效风时数和平均空气密度三个指标加以综合表征。 1.1 平均风速 在给定时间内瞬时风速的平均值。由场内有代表性的测风塔（或若干测风塔）读取（取平均值）。测风高度应与风机轮毂高度相等或接近。 1n i i V v n =∑ 单位：m/s 平均风速是反映风电场风资源状况的重要数据。 1.2 有效风时数（有效风时率） 有效风时数是指在风电机组轮毂高度（或接近）处测得的、介于切入风速与切出风速之间的风速持续小时数的累计值。切入风速定为3米/秒，切出风速定为25米/秒。

_风力发电实验指导

风力发电实验 风能是一种清洁的可再生能源，蕴量巨大。全球的风能约为2.7×10 8万千瓦，其中可利用的风能为2×10 6万千瓦，比地球上可开发利用的水能总量要大10倍。随着全球经济的发展，对能源的需求日益增加，对环境的保护更加重视，风力发电越来越受到世界各国的青睐。 大力发展风电等新能源是我国的重大战略决策，也是我国经济社会可持续发展的客观要求。发展风电不但具有巨大的经济效益，而且与自然环境和谐共生，不对环境产生有害影响。近几年，随着我国的风电设备制造技术取得突破，风力发电取得飞速发展。 据2011年4月《国家电网公司促进风电发展白皮书》。截至2010年底，全国风电并网容量2956万千瓦，“十一五”期间年均增速接近100%。2010年，全国风电机组平均利用小时数2097小时。蒙东、蒙西、吉林、黑龙江风电发电量占全社会用电量的比例分别达到21.1%、8.7%、5.6%、4.6%，风电利用已达到较高水平。预计到2015年，我国风电规模将超过9000万千瓦，2020年将达到1.5亿千瓦以上。 与其它能源相比，风力，风向随时都在变动中。为适应这种变动，最大限度地利用风能，近年来在风叶翼型设计，风力发电机的选型研制，风力发电机组的控制方式，并网发电的安全性等方面，都进行了大量的研究，取得重大进展，为风力发电的飞速发展奠定了基础。 风电的飞速发展提供大量的就业与个人发展机会，普及风电知识，在高等院校培养相关专门人才已成当务之急。 实验内容 实验1 风速，螺旋桨转速（也是发电机转速），发电机感应电动势之间关系测量 实验2 测量扭曲型可变浆距3叶螺旋桨风轮叶尖速比λ与功率系数C P 关系 实验3 切入风速到额定风速区间功率调节实验 实验4 额定风速到切出风速区间功率调节实验 － 变浆距调节 实验5 风帆型3叶螺旋桨风轮叶尖速比λ与功率系数C P 关系的测量 实验6 平板型4叶螺旋桨风轮叶尖速比λ与功率系数C P 关系的测量 实验原理 1、风能与风速测量 风是风力发电的源动力，风况资料是风力发电场设计的第一要素。设计规程规定一般应收集有关气象站风速风向30年的系列资料，发电场场址实测资料一年以上。在现有技术及成本条件下，在年平均风速6米以上的场址建风力发电站，可以获得良好的经济效应。风力发电机组的额定风速，也要参考年平均风速设计。 设风速为V 1，单位时间通过垂直于气流方向，面积为S 的截面的气流动能为： )1(2 1 213121SV mV P ρ=?= 空气的动能与风速的立方成正比。 （1）式中ρ为空气密度，由气体状态方程，密度与气压p ，绝对温度T 的关系为：

风力发电机输出功率曲线图

1000w 1000w 风力发电机输出功率曲线图 风速 m/s3456789101112输出功率 P(w)2065130240390580825110013001380风速 m/s13141516171819202122输出功率 P(w)138013501310125511851095990875735570 1000w 技术参数 风轮直径 (m) 2.8工作电压 (V)DC48V/DC120V Rotor Diameter Working Voltage AC240V

叶片材料增强玻璃钢蓄电池组电压 (V)/容量 (Ah) 12×2=48/200 Materialand number Reinfotced fibber glass×3 Battery voltage/ of the blade capacity (Ah) 额定功率/最大功率 (w) 1000/1400调速方式偏航+电磁 Rated power /maximum power Speed regulation method Tail turning and electric magnet 额定风速 (m/s) 10停车方式手动 Rated rotate speed Step method Brake by hand drag 额定转速 (r/min) 450发电机型式三相交流永磁 Ratde rotate speed Generator style Three phase,permanent magnet 启动风速 (m/s) 3AA支架高度m/质 量 kg 6/85 Startup wind speed AA Tower height/weight (m/kg) 工作风速 (m/s) 2008-03-25质量(不含塔杆) (kg) 85 Working wind speed Sruvived wind speed 安全风速 (m/s) 40AAA支架高度 (m)/质量 (kg) 6/280 Sruvived wind speed AAA Tower eight/weight (m/kg) 1500w

风电机组功率特性评估

风电机组功率特性评估 作者:国能日新 一、概念和意义 风电机组功率特性评估是指对已经投产运行的风力发电机组的设计目标进行的系统、客观的分析和评价。通过对机组实际运行状况的检查总结和分析评价，确定是否达到预期目标。 风电机组功率特性评估工作对风电场的建设和发展有着重要的意义。目前风电场存在设计发电量与实际发电量不符的情况。国能日新公司风电场风电机组后评估解决方案通过对风电机组实发功率特性的测试和评估，深入了解风电场设计效益与实际效益之间的差异，找出风电场设计、管理或风电机组自身存在的一些问题，给风电场科学运营以及未来风电场风电机组选型提供有力依据。 二、执行流程 1、数据收集和分析 （1）数据收集 风电机组功率特性评估需收集风电场监控系统中记录的所有风机运行发电数据、现场测风塔数据、当地气候数据以及风电机组的技术文档等资料。 （2）数据分析 检查测风塔原始数据，对其进行完整性和合理性分析，检验出缺测和不合理数据，经过数据净化、再分析处理，整理出一套连续一年完整的逐小时测风数据，进而与风电机组数据进行相关性对比分析。 2、风资源评估 利用风电场并网运行以后的风能资源数据，进行风电场风能要素分析，并与风电场前期可研阶段的数据进行对比分析，总结评估经验，为后期项目开发建设提供支持。 风能要素包括：风速、风向、风功率、空气密度等。 3、功率特性分析 （1）数据净化

在实际发电过程中，风电机组可能人为停机、故障、或者采集缺失、数据错误，因此必须对风电机组的原始数据进行合理性检验和数据净化。通过数据的合理性检验，可以得到基本有效和完整的发电数据，而数据净化可以保证所采集的数据都是可以用于风电机组性能评估的有效发电数据。 （2）数据处理 由于测风塔数据和风机数据记录方式、时标不同的原因，需要依据最大相似度的原则使二者的时间坐标保持一致。此处，将采用最先进的粒子群优化算法对时标进行寻优。保证二者时间坐标的完美统一。 （3）相关性分析 通过上述数据净化及数据处理，再把测风塔数据合理的映射到风机的坐标位置。按照最大相关度方法，对数据进行线性和非线性回归分析，进而得到每台风电机组实际的风资源数据序列，通过与每台机组发电数据在时间轴上对齐，便可得出与风机功率特性曲线极为相近的图形。 （4）曲线生成 通过上述分析和处理获得原始图形。为得到机组的实测功率曲线，必须在原始图形的基础上进行最终的曲线拟合，获得一条完整的功率特性曲线，即体现风电机组实际出力能力的功率特性曲线图。 三、案例分析 1、中广核云南楚雄牟定大尖峰风电场功率特性评估 云南省楚雄州牟定大尖峰风电场位于云南省楚雄州牟定县西南部山地，高程2100~2500m，属于高山地形。现安装33台单机容量为1.5MW的风力发电机组，总装机容量49.5MW。 2、武汉凯迪平陆凯迪风口风电场功率特性评估 武汉凯迪平陆风口风电场一期36台风电机组功率曲线性能测试工程，包括武汉国测诺德10台1.0MW机组和东汽26台1.5MW机组，装机容量为49MW。 通过对风场风电机组实际运行数据进行采集、净化、相关性及数据处理，最终完成全场风能资源综合分析、风电机组可利用率分析、风电机组可靠性及发电量分析，并根据分析结果对风场未来运营提供建议信息。（技术支持：北京国能日新系统控制技术有限公司）

[整理]东汽FD70FD77风电机组变流器系统原理及应用

东汽FD70/FD77风电机组变流器系统原理及应用1 变速恒频发电系统的工作原理 1.1 交流电机的旋转磁场 以单相交流电机为例，单相交流电机有2 个绕组，它们在空间上相差90?正交分布，分别给2 个绕组加入时间上相差90?的交流电。如图1（a）所示，发电机定子上正交分布有2 个绕组，一个是AX，另一个是BY。2 个绕组加上的电流波形如图1（b）所示。我们规定从A 流进X 流出或从B 流进Y 流出为正方向；从X 流进A 流出或从Y 流进B 流出为负方向。 图1 单项交流电机绕组 在t0 时刻，A 绕组上通过的电流为零；B 绕组上通过的电流为负的最大值。根据电磁定律，t0 时刻，两个绕组合成的磁场方向为从左至右方向→。 在t1 时刻，A 绕组上通过的电流为正的最大值，B 绕组上通过的电流为零，根据电磁定律，t0 时刻，两个绕组合成的磁场方向为从上至下方向↓。 在t2 时刻，A 绕组上通过的电流为零，B 绕组上通过的电流为正的最大值，根据电磁定律，t2 时刻，两个绕组合成的磁场方向为从右至左方向←。 在t3 时刻，A 绕组上通过的电流为负的最大值，B 绕组上通过的电流为零，根据电磁定律，t3 时刻，两个绕组合成的磁场方向为从下至上方向↑。 在t4 时刻，正好回到t0 时刻的状态，两个绕组合成的磁场方向为从左至

右方向→。电流变化一个周期，两个绕组合成的磁场旋转一周。 旋转磁场的转速为n=60f/p。 同理，如果三相绕组在空间上按120?对称分布，三相绕组在时间上分别加上相位相差120?的三相交流电。同样要在转子铁芯周围形成一个旋转磁场。 旋转磁场的转速n=60f/p。 其中，f 为三相交流电频率。P 为磁极对数。 1 变速恒频发电系统的工作原理 1.1 交流电机的旋转磁场 以单相交流电机为例，单相交流电机有2 个绕组，它们在空间上相差90?正交分布，分别给2 个绕组加入时间上相差90?的交流电。如图1（a）所示，发电机定子上正交分布有2 个绕组，一个是AX，另一个是BY。2 个绕组加上的电流波形如图1（b）所示。我们规定从A 流进X 流出或从B 流进Y 流出为正方向；从X 流进A 流出或从Y 流进B 流出为负方向。 图1 单项交流电机绕组

风力发电机组功率曲线考核初探

风力发电机组功率曲线考核初探 汕头华能南澳风力发电有限公司张秋生 摘要：当前全国风电事业蓬勃发展，众多实力雄厚 的大公司正在投资或正准备投资大型风电场。面对 国际风电市场纷乱复杂的风机产品，在引进的过程 中应特别注意机组性能考核办法的谈判。本文就风 力发电机组安装现场进行性能考核的一些问题作了 粗略探讨，以期抛砖引玉，在国内风电界尽快形成 系统的、切实可行的考核办法。 象大多数电厂一样，发电机组效率曲线的考核是整个电厂考核验收的重点。在考核过程中，火力发电机组较容易控制一个特定功率点所对应的工况条件，对那些有如大气压力、温度、湿度、燃料热值之类的参数也可以简便地从非标准状态折算成标准状态。总的来说，火力发电机组的效率曲线考核较为简单明了。 同样，对风力发电机组的功率曲线的考核也应引起足够的重视，它是衡量整台机组经济技术水平的最佳尺度。所谓功率曲线，就是一条风力发电机组输出功率随风速变化的关系曲线。然而，要在风机安装现场较准确地考核机组的功率曲线却不是那么容易。而对任何一个投资商来说，

这恰恰是他们最为关心的一件事，也就是说，他们投资购买的设备的性能指标是否达到他们的期望值。下面就影响风力发电机功率曲线测绘的一些因素谈几点粗浅看法： 1、风力发电机自身测绘的功率曲线的偏差 一般上风向的水平轴风力发电机的机舱尾部都装有风速计，风机在运行过程中，其计算机根据这个风速计测得的十分钟平均风速和相对应的十分钟平均有功功率自动绘制生成该机组的功率曲线。 众所周知，功率曲线的确切含义是表征风机风轮前远方的来风风速V1与发电机输出的有功功率的关系。而风力机上安装的风速计测得的风速却是来风V1在风轮上做功后气流流速降低的风速。风通过风轮后风速减弱的机理实质是来风损失了动能而风轮获得了机械能，根据能量守恒定律，来风V1通过风轮后的气流流速肯定降低。所以用尾流绘制的功率曲线一定存在较大偏差。 要知道这个偏差值有多大，首先要弄清楚风轮前远方风速V1同风轮后远方风速V2以及气流通过风轮时的风速V′之间的关系。值得注意的是，由于风能同风速的三次方成正比，所以风速的微小偏差会造成功率的很大偏差。在此如果不加修正就用风机上风速计测得的风速进行功率分析，那么得到的功率曲线一定比实际上好得多。下面举一个例子进行说明：

风电变流器项目申报材料

风电变流器项目 申报材料 规划设计/投资方案/产业运营

摘要说明— 目前，风电作为应用最广泛和发展最快的新能源发电技术，已在全球 范围内实现规模化应用。在风力发电设备中，风电变流器是风力发电机组 不可缺少的能量变换单元，是风电机组的关键部件之一。风电变流器的行 业规模一般以风电机组装机容量衡量。 该风电变流器项目计划总投资14381.39万元，其中：固定资产投资11092.81万元，占项目总投资的77.13%；流动资金3288.58万元，占项目 总投资的22.87%。 达产年营业收入26846.00万元，总成本费用21187.27万元，税金及 附加244.59万元，利润总额5658.73万元，利税总额6683.83万元，税后 净利润4244.05万元，达产年纳税总额2439.78万元；达产年投资利润率39.35%，投资利税率46.48%，投资回报率29.51%，全部投资回收期4.89年，提供就业职位419个。 报告内容：项目总论、投资背景及必要性分析、市场调研预测、产品 规划、项目建设地研究、项目土建工程、工艺先进性分析、项目环保研究、职业保护、风险评价分析、项目节能分析、项目实施计划、项目投资计划 方案、经济效益评估、综合评价结论等。 规划设计/投资分析/产业运营

风电变流器项目申报材料目录 第一章项目总论 第二章投资背景及必要性分析第三章产品规划 第四章项目建设地研究 第五章项目土建工程 第六章工艺先进性分析 第七章项目环保研究 第八章职业保护 第九章风险评价分析 第十章项目节能分析 第十一章项目实施计划 第十二章项目投资计划方案 第十三章经济效益评估 第十四章招标方案 第十五章综合评价结论

风电场风电机组优化有功功率控制的研究

2017年度申报专业技术职务任职资格 评审答辩论文 题目：风电场风电机组优化有功功率控制的研究 作者姓名：李亮 单位：中核汇能有限公司 申报职称：高级工程师 专业：电气 二Ο一七年六月十二日

摘要 随着风电装机容量的与日俱增，实现大规模的风电并网是风电发展的必然趋势。然而，由于风能是一种波动性、随机性和间歇性极强的清洁能源，导致风电并网调度异于常规能源。基于此，本文将针对风电场层的有功功率分配开展工作，主要工作概括如下： (1)对风电机组和风电场展开研究，分析风力发电机组运行特性、风力发电机组控制策略、风电场的控制策略。 (2)提出了一种简单有效的风电场有功功率分配算法，可以合理利用各机组的有功容量，优化风电场内有功调度分配指令，减少机组控制系统动作次数，平滑风电机组出力波动。 (3)优化风机控制算法后，通过现场实际采集数据将所提方法与现有方法进行了比较，验证了所提方法的合理性。 关键词：风电机组、风电场、有功功率控制、AGC

Abstract With increasing wind power capacity, to achieve large-scale wind power is an inevitable trend of wind power development. However, since the wind is a volatile, random and intermittent strong clean energy, resulting in wind power dispatch is different from conventional energy sources. And the wind farm is an organic combination for a large number of wind turbines, wind farms under active intelligent distribution layer hair is also included in the grid scheduling section. Based on this, the active allocation and scheduling for grid scheduling side active layer wind farm work, the main work is summarized as follows: (1)Wind turbines and wind farms to expand research, in-depth analysis of the operating characteristics of wind turbines, wind turbine control strategy, control strategies of wind farms. (2)This paper proposes a simple and effective wind power active power allocation algorithm, can reasonable use each unit capacity, according to the optimization of wind farms in active dispatching command, decrease The Times of turbine control system action smooth wind power output fluctuation unit. (3)After optimization of the fan control algorithm, through the practical field data collected will be presented method are compared with those of the existing method, the rationality of the proposed method was verified. Keywords:wind turbine, wind farm, active power control

风电变流器简介

风电变流器简介 风能作为一种清洁得可再生能源,越来越受到世界各国得重视,我国风能资源丰富,近几年来国家政策也大力扶持风电产业。我公司自06年成功研制第一台风电变流器以来,不断寻求技术革新严把质量关,目前已实现规模化得生产。 本文将针对市场上主流得双馈型风电变流器进行简介。 QHVERT-DFIG型风电变流器系统功能 变流器通过对双馈异步风力发电机得转子进行励磁,使得双馈发电机得定子侧输出电压得幅值、频率与相位与电网相同,并且可根据需要进行有功与无功得独立解耦控制。 变流器控制双馈异步风力发电机实现软并网,减小并网冲击电流对电机与电网造成得不利影响。 变流器提供多种通信接口,如Profibus, CANopen等(可根据用户要求扩展),用户可通过这些接口方便得实现变流器与系统控制器及风场远程监控系统得集成控制。 变流器配电系统提供雷击、过流、过压、过温等保护功能。 变流器提供实时监控功能,用户可以实时监控风机变流器运行状态。变流器可根据海拔进行特殊设计,可以按客户定制实现低温、高温、防尘、防盐雾等运行要求。 QHVERT-DFIG型风电变流器基本原理 变流器采用三相电压型交-直-交双向变流器技术,核心控制采用具有快速浮点运算能力得“双DSP得全数字化控制器”;在发电机得转子侧

变流器实现定子磁场定向矢量控制策略,电网侧变流器实现电网电压定向矢量控制策略;系统具有输入输出功率因数可调、自动软并网与最大功率点跟踪控制功能。功率模块采用高开关频率得IGBT功率器件,保证良好得输出波形。这种整流逆变装置具有结构简单、谐波含量少等优点,可以明显地改善双馈异步发电机得运行状态与输出电能质量。这种电压型交-直-交变流器得双馈异步发电机励磁控制系统,实现了基于风机最大功率点跟踪得发电机有功与无功得解耦控制,就是目前双馈异步风力发电机组得一个代表方向。 变流器工作原理框图如下所示: QHVERT-DFIG型风电变流器系统构成

风电变流器简介

风电变流器简介 风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视，我国风能资源丰富，近几年来国家政策也大力扶持风电产业。我公司自06年成功研制第一台风电变流器以来，不断寻求技术革新严把质量关，目前已实现规模化的生产。 本文将针对市场上主流的双馈型风电变流器进行简介。 QHVERT-DFIG型风电变流器系统功能 变流器通过对双馈异步风力发电机的转子进行励磁，使得双馈发电机的定子侧输出电压的幅值、频率和相位与电网相同，并且可根据需要进行有功和无功的独立解耦控制。 变流器控制双馈异步风力发电机实现软并网，减小并网冲击电流对电机和电网造成的不利影响。 变流器提供多种通信接口，如Profibus, CANopen等（可根据用户要求扩展），用户可通过这些接口方便的实现变流器与系统控制器及风场远程监控系统的集成控制。 变流器配电系统提供雷击、过流、过压、过温等保护功能。 变流器提供实时监控功能，用户可以实时监控风机变流器运行状态。 变流器可根据海拔进行特殊设计，可以按客户定制实现低温、高温、防尘、防盐雾等运行要求。 QHVERT-DFIG型风电变流器基本原理 变流器采用三相电压型交-直-交双向变流器技术，核心控制采用具有快速浮

点运算能力的“双DSP的全数字化控制器”；在发电机的转子侧变流器实现定子磁场定向矢量控制策略，电网侧变流器实现电网电压定向矢量控制策略；系统具有输入输出功率因数可调、自动软并网和最大功率点跟踪控制功能。功率模块采用高开关频率的IGBT功率器件，保证良好的输出波形。这种整流逆变装置具有结构简单、谐波含量少等优点，可以明显地改善双馈异步发电机的运行状态和输出电能质量。这种电压型交-直-交变流器的双馈异步发电机励磁控制系统，实现了基于风机最大功率点跟踪的发电机有功和无功的解耦控制，是目前双馈异步风力发电机组的一个代表方向。 变流器工作原理框图如下所示： QHVERT-DFIG型风电变流器系统构成 变流器由主电路系统、配电系统以及控制系统构成。包括定子并网开关、整

全功率驱动的异步风电机组的控制策略研究

第２８卷第７期电 力 科 学 与 工 程 Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．７，１　 全功率驱动的异步风电机组的控制策略研究 王瑞新，王　毅，孙　品 （华北电力大学电气与电子工程学院，河北保定０７１００３ ）摘要：通过全功率ＰＷＭ变流器并网的笼型异步风力发电机组（ｔｈｅ　Ｆｕｌｌ　Ｒａｔｅｄ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　Ｇｅｎｅｒ－ａｔｏｒ，ＦＲＣ－ＩＧ），以其低成本、高可靠性和易维护的特点引起了人们的关注。在分析笼型异步风电机组数学模型的基础上，对全功率ＰＷＭ变流器的控制策略进行了研究，给出了基于转矩给定的最大功率跟踪控制策略，通过对电磁转矩的调节间接控制发电机转速来跟随最大功率曲线。网侧变流器采用并网电压控制策略，根据并网电压的幅值来调节无功功率抑制电网电压的波动，在保证风电机组安全运行的同时降低了机组并网对电网的影响。仿真结果表明所采用的控制策略能很好地实现风电机组的最大风能跟踪，降低并网点电压波动。在电网电压故障期间，并网电压控制策略还可以有效地提高机组的低电压穿越能力，保障风电机组稳定运行。 关键词：笼型异步发电机；最大功率跟踪；风力发电；全功率变流器中图分类号：ＴＭ６１４ 文献标识码：Ａ 收稿日期：２０１２－０６－０５。 基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０９７７０２８ ）。作者简介：王瑞新（１９８６－） ，男，硕士研究生，研究方向为笼型异步变速恒频风力发电系统，Ｅｍａｉｌ：ｒｉｓａｎ１２２１＠１６３．ｃｏｍ。０　引言 近年来风力发电得到了迅速发展，并且开始 在电力供应中发挥重要作用。变速恒频风力发电机组可以在不同的风速下调节风力机转速，从而捕获到最大风能，相对于定速风力发电机组在效 率和可控性上具有很大优势［ １］ 。目前变速恒频风力发电的主流机型是永磁直驱风力发电机组和双 馈风力发电机组［ ２，３］ 。永磁直驱风力发电机组由永磁同步电机通过全功率变流器实现并网发电，由于风力机直接驱动发电机，省去了增速齿轮箱，提高了机组的可靠性，并且运行维护量较小。但随着机组容量的不断增大以及永磁材料涨价，体积大和成本高的问题日益突出。双馈风电机组采用的是绕线式异步电机作为发电机，定子侧直接并网，转子侧变流器只传递转差功率，相对于永磁发电机组有很大的成本优势。但双馈发电机转子侧存在滑环，使得维护成本大大增加，而且发电机直接与电网相连，故障穿越能力也不如通过 全功率变流器并网的永磁直驱风电机组。基于上 述两种机型的优缺点，又提出了一种以笼型异步 电机代替永磁电机的变速恒频发电机型［ ４～６］ ，将笼型异步发电机通过全功率变流器连接到电网实现并网发电。该机型在成本和可靠性上优于永磁风电机组，在并网控制能力和维护方面优于双馈机组，但需采用高速比齿轮箱和全功率变流器。 目前采用该机型的西门子ＳＷＴ－３．６－１０７风 电机组［７］ 已获得实际应用，但对此种机型控制策 略研究的文献却相对较少。文献［８］提出了一种异步机通过全功率变流器并网的控制策略，定子侧变流器采用不需要磁链传感器的间接矢量控制，降低了系统传感器的成本。文献［９］对ＦＲＣ－ＩＧ机组在电网电压跌落时，通过电机电磁转矩的调节使风电机组安全穿越电网故障。文献［１０］将模糊控制应用到ＦＲＣ－ＩＧ风电机组的控制系统中，减小参数误差对系统的影响。 变速恒频风电机组可以在风速变化的情况下，通过对风力机桨叶和转速的调节，使风力机捕获最大风能，运行在最大功率点上。变速恒频风电 专栏·新能源技术 ＮＥＷ　ＥＮＥＲＧＹ　 ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ