雙饋風(fēng)力發(fā)電風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況

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繞線式雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行過程為：額定風(fēng)速以下時(shí)，通過變流器來控制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的電磁轉(zhuǎn)矩，控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)速跟隨風(fēng)速變化，使其運(yùn)行在最優(yōu)葉尖速比名狀態(tài)下，從而可以捕獲最大風(fēng)能；當(dāng)風(fēng)速高于額定風(fēng)速時(shí)，通過變槳距機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)石家莊市風(fēng)機(jī)槳距角，使其捕獲恒定風(fēng)能，限制了系統(tǒng)功率的增加，提高傳動(dòng)系統(tǒng)柔性，使功率輸出平穩(wěn)。綜上所述，變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)由于其可以在保證輸出電能幅值和頻率均恒定的條件下，通過調(diào)節(jié)雙饋發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行轉(zhuǎn)速使其捕獲到最大風(fēng)能并能通過變槳距機(jī)構(gòu)保證其功率捕獲不會(huì)無限增加，因此得到廣泛的應(yīng)用。
了解雙饋電機(jī)在不同運(yùn)行狀態(tài)下系統(tǒng)能量的變化。對(duì)其分析如下：1)當(dāng)雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速玎低于額定轉(zhuǎn)速‰時(shí)，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速低于同步旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，稱為次同步運(yùn)行狀態(tài)。變流器向轉(zhuǎn)子提供與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相同且頻率為轉(zhuǎn)差頻率．f的交流勵(lì)磁電流。此時(shí)，發(fā)電機(jī)定子發(fā)出電能，轉(zhuǎn)子吸收電能，如圖a所示；2)當(dāng)雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速力高于額定轉(zhuǎn)速‰時(shí)，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速高于同步旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，稱為超同步運(yùn)行狀態(tài)。變流器向轉(zhuǎn)子提供與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反且頻率為轉(zhuǎn)差頻率．f的交流勵(lì)磁電流。此時(shí)，發(fā)電機(jī)定子發(fā)出電能，轉(zhuǎn)子發(fā)出電能，如圖b所示；3)當(dāng)雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速”等于額定轉(zhuǎn)速‰時(shí)，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速等于同步旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，稱為同步運(yùn)行狀態(tài)，變流器向轉(zhuǎn)子提供直流勵(lì)磁電流。此時(shí)，發(fā)電機(jī)定子發(fā)出電能，轉(zhuǎn)子只吸收無功，如圖c所示。由于變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)來進(jìn)行控制的，流過轉(zhuǎn)子側(cè)的轉(zhuǎn)差功率以是由系統(tǒng)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定的，且風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速的變化范圍不大，因此轉(zhuǎn)差功率較小，僅為系統(tǒng)額定發(fā)電功率的1／3左右。變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子側(cè)所用的雙向變流器的容量?jī)H為系統(tǒng)額定容量的1／3左右，從而降低了成本以及控制難度。同時(shí)該系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)有功、無功功率的靈活控制，對(duì)電網(wǎng)也可以起到無功補(bǔ)償?shù)淖饔谩?br /> 1．3．3雙饋風(fēng)力發(fā)電石家莊市風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況下面將變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)系統(tǒng)石家莊市風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀況予以簡(jiǎn)單介紹，以加深對(duì)雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的了解，如圖1．7所示，正常情況下石家莊市風(fēng)機(jī)的運(yùn)行特性可以劃分為四段，即四種運(yùn)行模式：
模式I(A～B)：當(dāng)風(fēng)速較低，在切入風(fēng)速附近時(shí)，此時(shí)相應(yīng)的雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)速也較低。此模式下為了使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速運(yùn)行較為平穩(wěn)，在該模式中石家莊市風(fēng)機(jī)通常保持恒速運(yùn)行。
模式II(B～C)：此模式中石家莊市風(fēng)機(jī)及發(fā)電機(jī)組的旋轉(zhuǎn)速度在最小速度與額定速度之間，為了最大限度的利用風(fēng)能，在此模式中通常采用最大功率點(diǎn)跟蹤控制技術(shù)，維持石家莊市風(fēng)機(jī)運(yùn)行在最佳葉尖速比上，并獲取最大風(fēng)能利用系數(shù)，以提高風(fēng)力發(fā)電的效率。
模式III(C～D)：在此模式下，由于石家莊市風(fēng)機(jī)所設(shè)計(jì)的機(jī)械強(qiáng)度、容許的噪聲以及變流器的容量等因素的限制，通常需要對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度進(jìn)行限制。石家莊市風(fēng)機(jī)和發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速被限制在額定轉(zhuǎn)速，即恒速運(yùn)行，此時(shí)由于風(fēng)速的上升石家莊市風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩將繼續(xù)上升，進(jìn)而使其捕獲的功率也在上升，發(fā)電機(jī)組發(fā)出的功率也在增加。
模式IV(D～E)：隨著風(fēng)速的進(jìn)一步增大，石家莊市風(fēng)機(jī)的輸出功率將繼續(xù)上升，但是由于石家莊市風(fēng)機(jī)和變流器等裝置的機(jī)械、電氣特性限制，在風(fēng)速較大時(shí)通常需要對(duì)石家莊市風(fēng)機(jī)所捕獲功率進(jìn)行限制，在這一過程中石家莊市風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速依然保持不變，因此需要調(diào)節(jié)槳距角進(jìn)行配合控制以實(shí)現(xiàn)對(duì)石家莊市風(fēng)機(jī)捕獲功率的限制。在此模式下，由于石家莊市風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變，因此隨著風(fēng)速的增加石家莊市風(fēng)機(jī)的葉尖速比A在減小，再配合槳距角的增加使得石家莊市風(fēng)機(jī)的風(fēng)能利用系數(shù)C，將逐漸降低，從而起到限制石家莊市風(fēng)機(jī)捕獲功率的作用。