大型風電場及風電機組的控制系統(tǒng)

     但是，由于自然界的風力變幻莫測。風速總是處在不斷地變化之中，而風能與風速之間成三次方的關系，風速的較小變化都將造成風能的較大變化，導致風力發(fā)電機的輸出功率處于不斷變化的狀態(tài)。對于變槳距風力發(fā)電機，當風速高于額定風速后，變槳距機構為了限制發(fā)電機輸出功率，將調節(jié)槳距，以調節(jié)輸出功率。如果風速變化幅度大，頻率高，將導致變槳距機構頻繁大幅度動作，使變槳距機構容易損壞;同時，變槳距機構控制的葉片槳距為大慣量系統(tǒng)，存在較大的滯后時間，槳距調節(jié)的滯后也將造成發(fā)電機輸出功率的較大波動，對電網(wǎng)造成一定的不良影響。
    為了減小變槳距調節(jié)方式對電網(wǎng)的不良影響，可采用一種新的功率輔助調節(jié)方式-RCC（Rotor Current Control轉子電流控制）方式來配合變槳距機構，共同完成發(fā)電機輸出功率的調節(jié)。RCC控制必須使用在線繞式異步發(fā)電機上，通過電力電子裝置，控制發(fā)電機的轉子電流，使普通異步發(fā)電機成為可變滑差發(fā)電機。RCC控制是一種快速電氣控制方式，用于克服風速的快速變化。采用了RCC控制的變槳距風力發(fā)電機，變槳距機構主要用于風速緩慢上升或下降的情況，通過調整葉片攻角，調節(jié)輸出功率；RCC控制單元則應用于風速變化較快的情況，當風速突然發(fā)生變化時，RCC單元調節(jié)發(fā)電機的滑差，使發(fā)電機的轉速可在一定范圍內變化，同時保持轉子電流不變，發(fā)電機的輸出功率也就保持不變。
    3.4 無功補償控制
    由于異步發(fā)電機要從電網(wǎng)吸收無功功率，使風電機組的功率因數(shù)降低。并網(wǎng)運行的風力發(fā)電機組一般要求其功率因數(shù)達到0.99以上，所以必須用電容器組進行無功補償。由于風速變化的隨機性，在達到額定功率前，發(fā)電機的輸出功率大小是隨機變化的，因此對補償電容的投入與切除需要進行控制。在控制系統(tǒng)中設有四組容量不同的補償電容，計算機根據(jù)輸出無功功率的變化，控制補償電容器分段投入或切除。保證在半功率點的功率因數(shù)達到0.99以上。
    3.5 偏航與自動解纜控制
    偏航控制系統(tǒng)有三個主要功能:
    （1） 正常運行時自動對風。當機艙偏離風向一定角度時，控制系統(tǒng)發(fā)出向左或向右調向的指令，機艙開始對風，直到達到允許的誤差范圍內，自動對風停止。
    （2） 繞纜時自動解纜。當機艙向同一方向累計偏轉2.3圈后，若此時風速小于風電機組啟動風速且無功率輸出，則停機，控制系統(tǒng)使機艙反方向旋轉2.3圈解繞;若此時機組有功率輸出，則暫不自動解繞;若機艙繼續(xù)向同一方向偏轉累計達3圈時，則控制停機，解繞;若因故障自動解繞未成功，在扭纜達4圈時，扭纜機械開關將動作，此時報告扭纜故障，自動停機，等待人工解纜操作。
    （3） 失速保護時偏離風向。當有特大強風發(fā)生時，停機，釋放葉尖阻尼板，槳距調到最大，偏航90o背風，以保護風輪免受損壞。
    3.6 停車控制
    停機過程分為正常停機和緊急停機。