并网型异步风力发电机的控制研究
课程设计任务书
学 生 姓 名 专 业 方 向 题 目 名 称 谢霞 电力系统 2014 年 秋 季学期 学 号 11230730 班 级 电力系统（6）班 并网型异步风力发电机的控制研究 一、电力系统新能源的建设和发展，控制方法及前沿科技综述 新能源大规模开发、安全高效利用，是解决我国经济和社会快速发展过程中日益凸显的能源需求增长与能源紧缺、能源利用与环境保护之间矛盾的必然选择；以风能、太阳能为代表的新能源是最具规模化开发前景的新能源，在我国发电构成中的百分比逐年增加。 但新能源在利用上面还有许多技术并未成熟应用，请你通过查阅相关的科技文献，了解新型能源在电力系统中的应用、发电原理和控制方法，进一步了解智能电网的建设和发展，目前的科技前沿问题，完成综述性文章。 二、内容及要求： 1、熟悉题目要求，查阅相关科技文献，阅读不少于30篇相关论文。 2、按要求完成电力系统新型能源发电的原理、控制方法和目前存在的技术困难。 3、列出所有参考的论文名称和杂志名称，或相关科技网站。 4、根据你的理解给出某自动控制方法或具体算法的评价。 5、了解智能电网的概念及应用。 三、本次电力系统综合训练计提交的成果： 1、完成该综述性文章打印稿，（不少于40页，约2万字左右）。 2、中、英文摘要（中文摘要约200字，3—5个关键词） 具体排版格式如下。 1）论文的页眉（用5号宋体） 2）页眉内容为题目 3）论文各章节题序及标题规范要求 各章题序及标题 小2黑体 各节一级题序及标题 小3黑体 各节二级题序及标题 4号黑体 正文小4号、宋体 四、列出全部参考文献和技术资料，论文名称及其书籍包括外文文献不少于30篇（本）（部）。 五、各阶段安排 第1-2天：了解设计内容及要求，熟悉设计题目。 第3-4天：确定某种算法和软件，查相关的科技文献。 第5-10天：形成自己的综述性文章初稿。 第11-14天：整体内容检查、排错，反复修改和按要求排版并打印。 第15天：答辩。 指导教师签字： I
并网型异步风力发电机的控制研究
摘 要
风电场的并网运行会影响电力系统的稳定性、安全性、电能质量、系统可靠性等，针对这些问题，本文分析了并网型风力发电的运行特性以及对电网稳定性和电能质量的影响，并提出了异步风力发电机的并网策略。并网型异步风力发电机组启停时会对电网产生很大的冲击电流，造成电网的电压不稳定、功率不平衡。为了减小风力发电机并网时的冲击电流，优化风力发电机组的并网控制系统，本文详细的分析了异步风力发电机的软并网原理。
风能具有时变性和间歇性，为了最大限度的捕获风能提高输出功率，这里介绍了偏航系统的原理和控制策略。在过去的几年里，我国风力场安装的风力发电机组大多都是以恒速恒频的方式运行，而这种风力发电系统不能很好的捕获风能资源，机组的输出功率比较低。为了提高异步风力发电机组的输出功率，最大限度的捕获风能，本文对恒速恒频运行方式作了一定的阐述。
本文的工作为完善风力发电系统提供了理论基础，对风力发电系统整体的经济效益及可靠性具有一定的意义和应用价值。
关键词：异步风力发电机；偏航系统；定桨距；恒速恒频；控制系统
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并网型异步风力发电机的控制研究
Abstract
Power system will influence the stability of grid-connected wind farm, safety, power quality, system reliability, aiming at these problems, this paper analyzes the operation characteristics of grid-connected wind power generation as well as the impact on power system stability and power quality, and puts forward the strategy of grid-connected wind induction generator. Grid-connected induction wind power generation unit commitment will be generated when the current to the grid, the grid voltage instability, caused by the unbalanced power. In order to reduce the impact current of grid-connected wind generators, grid-connected wind turbine control system optimization, based on detailed analysis of soft cut-in principle of asynchronous wind generator.
The wind is time-varying and intermittent, in order to maximize capture the wind to increase the output power, here introduces the principle and control method of the yaw system. In the past few years, China's wind power installed wind power generating units are running at constant speed constant frequency mode, and the wind power generation system can not capture the wind energy resource is good, the relatively low output power unit. In order to improve the output power of wind turbine generators, wind power maximum, this paper has made certain elaboration on the variable speed constant frequency operation mode.
This work provides a theoretical basis for the improvement of wind power generation system, it has a certain significance and application value to the economic efficiency and reliability of wind power generation system.
Key words: Asynchronous wind turbines；Yaw system；Fixed pitch；Constant speed
constant frequency；Control system
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并网型异步风力发电机的控制研究
目录
摘 要 .............................................................. II Abstract ........................................................... III 1 绪 论 .............................................................. 1
1.1 课题背景及意义 ............................................... 1 1.2 国内外风力发电概况 ........................................... 2
1.2.1 国外风力发电概况 ....................................... 2 1.2.2 国内风力发电概况 ....................................... 3 1.2.3 风电产业的发展趋势 ..................................... 4 1.3 本文主要研究的内容 ........................................... 5 2 风电机组组成及并网控制原理 ......................................... 7
2.1 风力发电技术概述 ............................................. 7
2.1.1 风力机功率调节方式 ..................................... 7 2.1.2 风力发电系统的组成 ..................................... 9 2.2 风力发电机的组成 ............................................ 10
2.2.1 齿轮箱系统 ............................................ 10 2.2.2 发电机系统 ............................................ 11 2.2.3 偏航系统 .............................................. 11 2.2.4 解缆装置 .............................................. 12 2.2.5 控制系统 .............................................. 12 2.3 刹车系统 .................................................... 14
2.3.1 传统风机的刹车过程 .................................... 14 2.3.2 现代刹车系统 .......................................... 14
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并网型异步风力发电机的控制研究
2.3.3 改进后的刹车系统 ...................................... 15 2.4 风力发电机组的工作原理 ...................................... 16 2.5 风力机控制 .................................................. 17
2.5.1 风力机能量转换过程 .................................... 17 2.5.2 风力机的主要特性系数 .................................. 17 2.6 风力发电机组的基本控制要求 .................................. 20 2.7 风力发电机组的控制特性 ...................................... 21 2.8 异步风力发电系统并网时存在的问题 ............................ 22
2.8.1 对电网电压和稳定性的影响 .............................. 22 2.8.2 并网时对电网的冲击 .................................... 23
3 并网型异步风力发电机概述 .......................................... 24
3.1 异步感应电机的基本结构 ...................................... 24 3.2 异步感应电机的工作原理 ...................................... 25 3.3 笼型感应发电机的运行 ........................................ 26 3.4 异步风力发电机的并网方式 .................................... 27 3.5 风力发电机组工作状态及其转换 ................................ 29 3.6 风力发电机组的运行过程 ...................................... 30 4 偏航系统的控制与研究 .............................................. 31
4.1 偏航系统的工作原理 .......................................... 31 4.2 偏航系统的控制原理及其功能 .................................. 32
4.2.1 偏航系统的控制原理 .................................... 32 4.2.2 偏航控制系统的功能 .................................... 34 4.2.3 偏航控制的硬件 ........................................ 35
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