并网型异步风力发电机的控制研究
2.6 风力发电机组的基本控制要求
（一） 控制系统的基本功能
1、根据风速信号自动进行启动、并网或从电网中切出。 2、根据风向信号自动对风。
3、根据功率因数及输出电功率大小自动进行电容切换补偿。 4、脱网时能够保证机组安全停机。
5、运行过程中能够对电网、风况和机组状态进行检测、分析并记录，异常情况判断并能及时处理。 （二） 主要检测参数及作用
1、电力参数：电网三相电压、发电机输出的三相电流、电网频率、发电机功率因数等。判断并网条件、计算电功率和发电量、无功补偿、电压和电流故障保护。
2、风力参数：风速，每秒采集一次，10分钟求一次平均值。V>3m/s时发电，V>25m/s时停机。风向，测量风向的偏差。控制偏航系统工作，当V<3m/s时偏航系统不会工作。
3、机组参数：转速，有发电机转速和风力机转速。控制发电机并网和脱网、超速保护。温度，有增速器温度、高速轴承温度、发电机温度主轴承温度和环境温度等。油位，润滑油和液压系统油位。
4、各种反馈信号的检测：反馈信号包括回收叶尖扰流器、松开机械刹车、松开偏航制动器等。
5、功率过高或过低的处理：风速较低时发电机就会退出电网，进入待机。功率过高，电网频率就可能会波动。 （三） 风力发电机组的工作状态：
运行状态 机械刹车松开 暂停状态 机械刹车松开 停机状态 机械刹车松开 紧急停机状态 机械刹车与气动刹车同时动作 20
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机组并网发电 风力发电机组空转 计算机处于监测状态，输出信号被旁路 机组自动调向 液压系统保持工作压力 叶尖阻尼板回收（或变桨处于最佳角度） 机组调向保持工作状态 液压系统保持工作压力 叶尖阻尼板回收（或变节距角在90o） 调向系统停止工作 液压系统保持工作压力 叶尖阻尼板弹出（或变距系统失去压力）
2.7 风力发电机组的控制特性
风风轮 动态特风轮转矩×转 发电机转矩×转传动链动态 特发电机 动态特电功率 变距位伺服 执行变距指 控 制功率信功率 变送图2.10 风力发电机组的控制特性图
由图可以看出，系统的特性不仅和机组的特性有关，还受到控制器的影响。控制器在系统运行中可改变功率输出，风能只看成扰动。风力发电机组的控制系统结构如下图所示。
用户界面 .输入用户指令，变更参 数 .显示系统运行状态、数21 并网型异步风力发电机的控制研究
发电机控制 .软并网 .变频器励磁调 主控制器 .运行监控，机组起/ 停 变距系统 .转速控制 液压系统 .刹车机构压力保持
图2.11 风力发电机组的控制系统结构图
制动系统 .机械刹车机构 调向系统 .偏航 .自动解除电无功补偿 .根据无功功率信号分组切入或切出补偿电2.8 异步风力发电系统并网时存在的问题
异步发电机最初是我国风电设备的主流产品，因此很有必要研究并网时它与电网系统的相互影响。
异步风力发电机具有结构简单，制造、使用和维护方便，效率高，价格低，运行可靠等优点，但它的功率因数低，调速和启动性能不是很好，而且必须有无功电源的支持才能运行，这将大大增加了电网的无功负担。
2.8.1 对电网电压和稳定性的影响
异步风力发电机的并网方式一般采用直接并网，为了给其提供并网时所需的无功电源，还需要装设无功电容补偿器。
风能具有随机性，风速的大小和波动会直接导致无功的变化，而电网电压的平方正比于无功补偿量，所以电压的降低会使无功补偿量也随着降低，补偿量降低了，而异步发电机却需要无功功率，这就进一步导致电压的下降，有的风机就会因低电压保护而停机。所以说，风电场的并网会影响电网的电压稳定和电压质
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量。
2.8.2 并网时对电网的冲击
异步发电机并网时要求他的相序必须与电网相同，而且转速要接近同步转速。 当异步风力发电机并网时，瞬时电流会增加到额定值的5倍左右，该电流与异步发电机的暂态电抗、并网时的电压和滑差有关系。滑差越大，冲击电流就越大。这将影响电网上其他设备的稳定运行，冲击电流非常大的话还会影响整个电网的安全与稳定。目前减小冲击电流的办法有：装设软启动装置和风机非同期并网，但这对电网有谐波污染。
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3 并网型异步风力发电机概述
3.1 异步感应电机的基本结构
异步发电机有笼型和绕线型两种。笼型异步发电机一般用于并网型定桨距风力发电系统，定子由铁心和绕组构成。转子是笼型结构，转子铁心由硅钢片叠成，在槽中加入铝或铜条，在铁心两端将导条短接。转子没有集电环和电刷，也不需要外加励磁。而绕线型异步发电机的定子和笼型的一样，转子绕组却有集电环和电刷。
发电机定子绕组是三相绕组，有星型和三角形两种连接方式。当转子的转速高于旋转磁场的同步转速并恒速旋转时，异步机就处于发电运行状态。并网型异步发电机为4极或6极发电机，按工频来算，发电机转子转速必须超过1500r/min或1000r/min，方能正常发电。 1、 定子
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