《风力发电控制综合实训》——风电机组发电运行与检修实验台操作手册.docx

作业指导书OperationGuidanceBook风电机组发电运行与检修实验台手册文件版本号：2022-06目录第一拿、累法本介知33电气图纸说明331 09纸页面明332 .电气图纸.43 .设备外形及模块介绍一5第-063：B?>、(f1.(>>()(<(>(<)(>(|<(>(f>13实验二.发电原理讲解实验15实验三：风力发电机俎分类(发电机不同)17*«»«»««,1，访、”255实脸六并网试验.脱网、发电实验28实骁七风力发电发电功率调节实验341（图片2-1-4机组状态界面）其中上半部分为电器柜面板的状杰显示，包含按钮及指示灯状态、风速输入、自动手动控制模式切换；中间部分显示的分别为发电机电网侧、发电机发电俯、总电网的电能质量参数；下班部分显示的为风机的主要舂数值。2.3机组操作5.Bww如图2-2T所示，“机组操作''界面是对设备进行手动控制的界面：在手动IWM1II*tMGANBaIVMKPdtOftftMiS*WAAB31KS8MMA4S-KHIbII，邪1.凯-产-”；n卜80181SIAPnr31g一Z|。|。1“卜2a:1.，I"I>尸F；»、Ek»I，f卜.二Sb卜C1431"I。8:'$1。-'"I，&，芟电一卜8m。8"I81C卜8“A尸e卜.327，B:713'，91.,C卜B1.1Z14J，r8I-a."$a*"口网28C180IA“r:”W*卅卜I1113jr|。8OaW五卜一IEj1.*-I史k七；“，Ir；»，£CW“卜8b4,1»3'，9s'，4、aH»22*¢1-23K21410"己（图片2-2T机组操作界面）2.3机械结构双愤风力发电机组的控制核心是通过变流器对双馈发电机转子电流（费率、幅值、相位）的控制，以达到与风电机组机械部分运行特性匹配、提高风能的利用效率及改善供电痍量的目的。（1）双馈变速恒型风力发电机组的风轮叶片桨距角可以调节，同时发电机可以变速，并输出恒度恒压电能：（2）在低于图定风速时,他通过改变转速和叶片桨距角使风力发电机组在戢佳叶尖速比下运行，输出最大的功率：（3）在高风速时通过改变叶片桨距角使风力发电机组功率输出稳定在额定功率。双馈风力发电系统主要由叶片,漕速齿轮箱、双馈发电机,双向交流器和控制器组成。双惯式风力发电机组将风轮吸收的机械能逋过增速机构传递到发电机，发电机将机械能转化为电能,通过发电机定子、转子传送给电网。发电机定子缓组宜接和电网连接.转子绕组和变频器相连。三、实跄要求1,实验前应认真问读第一章、第二章节内容，确保实验过程的安全操作及安全防范：2、叁同第三章中的有关内容；3、参问风电机级发电运行与检修实验台（SHcG）电气图纸9:4.学生动手操作前应征得实验指导教师的同意后方可动手操作；5,本实验属于操作类实验,操作前确保设备无异物，确保人员与设备之间的安全距离。6、遵守操作步骤，认证记录实聆数据。7,确保拖动电机及发电机链接完好,同时确保拖动平台前不要站人。四、实脸内容及步骤I,依据实验五风速对应转速试收的实验步骤后.在“机组操作”界面中点击“强制吸合发电接触器”。2、上述步骤前需要对“发电机电网侧”、“发电机发电侧”、“总电网”中的内容进行记录。3,在吸合发电接触器后，再次观察上述三个参数的变化。/zt表格或文字记录值六、思考题1、双馈并网过程与直驱机组的并网过程有什么差异性？实验七风力发电发电功率调节实验一、实验目的1 .掌提风力发电机组功率调节原理：2 .掌握风力发电机组功率调节过程；3 .了解风力发电机组整体控制黄略：通过本实脸.了解永微风力发电机组不同转速下，功率调节基本原理及方法。了解风速对功率输出的影响及风力发电机组整体控制爱略了静。二、实验内容1.基于转速反馈的最大风能跟琮控制不依赖风速测量的最大风能跟踪控制算法主要有2种，一种是基于局部扰动的搜索算法.它将测量到的单位时间内的发电机输出功率增量APe与发电机转速的增量A<>r做智能模糊推理,搜索出最优参考转速,算法简单、可移情性强；但大惯量风力发电系统的动态过程影响了最优参考转速的获取速度，使其控制效果变差。另一种是基于政隹功率给定的功率反馈控制算法，其思想是利用风机转速依据风机特性实时计算或查表得出风机的参考功率值，将之减去传动链和发电机的各种损耗后作为发电机有功功率的参考值，与测量到的发电机有功功率反馈信号一起完成功率的闭环控制。从图1中可以看出.这种算法存在的问题是：恒速段时风机的转速对应不唯一的功率参考值，即风机运行于额定转速时，无法判断出其运行于A点（功率PD或是B点（功率P2）,因此只适用于额定转速下的控制。反之，在额定功率点以下，任一功率值有唯一的转速与之对应。因而，可将额定功率点以下风力发电机的功率反镣控制转变为转速跟踪控制，就能解决上述功率反馈控制中风机恒速区参考功率不能给定的问题。图】变速风机功率转速由线2、功率平稳输出当风速升高至超过风机的额定风速时，为保护机械系统、保证发电机的安全运行，通常采用消大风机架距角的方式，使得叶片的攻角减小以降低风能的捕获。在商风速下，传院的功率控制策略是使发电机运行于额定电磁转矩Ten,依据转速变化量A3r作为变桨距控制器的控制量.调节风机捕获的气动功率。理论上讲，如果桨距角的变化速度足够快且忽略变桨距机构的延时，采用上述方案就可以使得在高风速下风机捕获的气动功率与发电机的有功功率相等，从而保证发电机穗定的电功率输出。但实际的变架距执行机构多采用液压传动或电动伺服机构，对于现代大型兆瓦级风力发电机组，其时间常数多为120300ms,并且变桨速度也因较大的风机转动惯量而受到限制（一般为5s）,当风速从低于额定风速快速变化至额定风速以上，风机的轴机械功率会远大于发电机的额定功率，这必然导致发电机箝速的上升。对于直驱式永磁同步风力发电机而言,其图定转矩Ten相当大.即使很小的发电机超速也将引起相当大的电磁功率超限。基于以上分析，对高于氯定风速时风力发电机的功率控制做如下改进：利用大型直驱式风力发电机组的巨大转动惯量,将超出发电机独定功率的机械功率全部转化为风机和发电机能子的动能存储在风机系统中，同时根据发电机额定功率Pen与即时转速3r设定发电机的叁考电磁转期，以保证发电机输出的有功功率维持在额定值附近.3.发电机双模功率控制图2直驱式永褴同步风力发电机双模功率控制黄略框图。风速低于额定风速时，永炫同步发电机运行于转速控制模式，以所述算法给出的发电机参考转速为被控变量进行控制。类似于交流传动系统的矢量双闭环控制：外环为转速的闭环P1.控制，其调节输出作为发电机定子电流q轴分量的给定；内环分别实现d、q电流的闭环控制，按照单位功率因数控制设定d轴参考电流。图2式永磁同步风力发电机双模功率控制策珞4.网侧变换器控制目前，网侧变换器常果用基于电网电压定向的矢量控制策珞，控制结构为双闭环控制：外环为直流电压控制环，其输出为网侧变换器的d轴电流绐定：内环为电流环，主要作用是跟踪电压外环输出的有功电流指令及设定的无功电流指令。直流能电压稳定是网侧变换器的控制目标之一，同时也是电机侧和网侧变换器正常工作的前提。为减小直流送电压波动,在宜流电压控制环输出的基础上增加反映发电机输出有功功率的前馈量P/e小一起构成内环d轴电流给定.e”,为d,同步旋转坐标轴系下的网侧电压d轴分量（I三、实验要求1、实验前应认真阅读第一章、第二章节内容，确保实险过程的安全操作及安全防范;2,参问第三章中的有关内容；3、参检£风电机组发电运行与检修实验台（SiHH）电气图纸&：4.学生动手操作前应征得实舲指导教师的同意后方可动手操作；5,本实验属于操作类实验,操作前确保设备无异物，确保人员与设备之间的安全距离。6、遵守操作步骤.认证记录实险数据。7、确保拖动电机及发电机链接完好，同时确保拖动平台前不要站人。四、实跄内容及步骤K检查设备电源，确保设备处于供电状态；2、检查液压装置是否链接完整；3、将电器柜侧面的QS222开关转至。n,通电后面板红色电源指示灯常亮；4、在HIM中进行登陆。选择用户admin,密码1；5、进入“机组状态''界面中观察如下图1所示上端红色区域的内容，确定当前为手动模式（显示深灰色“自动控制选择”表示为手动模式）6、进入“机组操作”选择“自动模式”7、按下电器柜面板上的复位按钮。8、按下电气柜面板上的启动按钮。9、在进入“机组状态”界面中给定风速，记录对相关启动过程及并网过程10、同时针对发电前后系统参数的对比一同记录表格或文字记录值六、思考题风速变化对发电功率的影响。