風(fēng)力發(fā)電機組控制技術(shù)項目四風(fēng)力發(fā)電機組并網(wǎng)技術(shù)任務(wù)四永磁直驅(qū)機組的并網(wǎng)技術(shù)知識點一永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機組永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機組一、永磁直驅(qū)變流器基本結(jié)構(gòu)

永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機組由于發(fā)電機的轉(zhuǎn)子與風(fēng)力機直接連接，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速就由風(fēng)力機的轉(zhuǎn)速決定。當(dāng)風(fēng)速發(fā)生變化時，風(fēng)力機的轉(zhuǎn)速也會發(fā)生變化，因而轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度是隨著風(fēng)速時刻變化的。于是，發(fā)電機定子繞組輸出的電壓頻率將不是恒定的。為了解決風(fēng)速變化帶來的風(fēng)電機組輸出電壓頻率變動的問題，最好的方式就是在發(fā)電機定子繞組與電網(wǎng)之間配置變頻變流器。永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機組一、永磁直驅(qū)變流器基本結(jié)構(gòu)

目前，大型直驅(qū)式永磁同步風(fēng)電機組采用的并網(wǎng)變流器，一般都是交-直-交變頻結(jié)構(gòu)，嚴格來說，是一個整流器和一個逆變器的組合?；陔娏﹄娮蛹夹g(shù)的變流器，先將風(fēng)力發(fā)電機輸出的交流電壓整流，得到直流電壓，再將該直流電壓逆變?yōu)轭l率、幅值、相位都滿足要求的交流電，送入電網(wǎng)。經(jīng)變流器變頻后，風(fēng)電機組送入電網(wǎng)的電壓、電流的頻率能始終保持恒定。圖示為帶有并網(wǎng)變流器的永磁同步直驅(qū)式風(fēng)電機組結(jié)構(gòu)示意圖。并網(wǎng)變流器連接在風(fēng)力發(fā)電機定子繞組與電網(wǎng)之間，風(fēng)電機組輸出的全部功率都要經(jīng)過變流器送入電網(wǎng)，因而變流器的容量要按風(fēng)電機組的額定功率來設(shè)計。例如，1.5MW永磁同步直驅(qū)式風(fēng)電機組所配備的并網(wǎng)變流器容量，至少也要按1.5MW來設(shè)計。永磁直驅(qū)式變速恒頻風(fēng)電機組永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機組二、永磁直驅(qū)式機組工作過程

永磁直驅(qū)風(fēng)電機組可以實現(xiàn)無沖擊并網(wǎng)。首先，機組在自檢正常的情況下，風(fēng)輪處于自由運動狀態(tài)，當(dāng)風(fēng)速滿足啟動條件且風(fēng)輪正對風(fēng)向時，變槳執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動葉片至最佳槳距角。然后，風(fēng)輪帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)速至切入轉(zhuǎn)速，變槳機構(gòu)不斷調(diào)整槳距角，將發(fā)電機空載轉(zhuǎn)速保持在切入轉(zhuǎn)速上。此時，風(fēng)電機組主控制器如認為一切就緒，則發(fā)出命令給變流器，使之執(zhí)行并網(wǎng)操作。永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機組三、永磁直驅(qū)發(fā)電機的特點永磁同步發(fā)電機的體積大、質(zhì)量大、價格高，但市場占有率正在大幅上升，永磁同步發(fā)電機具有如下特點：1)取消了齒輪箱，使傳動系統(tǒng)部件的數(shù)量減少，沒有傳動磨損和漏油所造成的機械故障，減少了齒輪傳動裝置需要的潤滑、清洗等定期維護工作，也降低了風(fēng)力發(fā)電機組的運行維護成本。2)取消了傳動軸，使機組水平軸方向的長度大大縮短，而且增加了機組穩(wěn)定性。同時也降低了機械損耗，提高了風(fēng)力發(fā)電機組的可利用率和使用壽命，降低了風(fēng)力發(fā)電機組的噪聲。3)與電勵磁同步發(fā)電機和雙饋異步發(fā)電機相比，不用外接勵磁電源，沒有集電環(huán)和電刷，不僅簡化了結(jié)構(gòu)，而且提高了可靠性和機組效率。4)外表面面積大，易散熱。由于沒有電勵磁，轉(zhuǎn)子損耗近似為零，可采用自然通風(fēng)冷卻，結(jié)構(gòu)簡單可靠。5)采用水磁發(fā)電技術(shù)及變速恒頻技術(shù)，提高了風(fēng)電機組的效率，可以進行無功補償。采用電力電子器件制造的變流器，能在極端惡劣的環(huán)境下可靠工作。永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機組三、永磁直驅(qū)發(fā)電機的特點永磁同步發(fā)電機的體積大、質(zhì)量大、價格高，但市場占有率正在大幅上升，水磁同步發(fā)電機具有如下特點：6)發(fā)電機功率因數(shù)高，其值接近或等于1,提高了電網(wǎng)的運行質(zhì)量。7)由于減少了部件數(shù)量，整機的生產(chǎn)周期大大縮短。8)低速多磁極永磁同步發(fā)電機采用變速恒頻運行方式，使用一臺全功率變流器將頻率變化的風(fēng)電送入電網(wǎng)。永磁同步發(fā)電機組存在的缺點是：對永磁材料的性能穩(wěn)定性要求較高，多磁極使發(fā)電機外徑和重量大幅度增加。另外，IGBT變流器的容量較大，一般要選發(fā)電機額定功率的120%