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成都海納百川工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)有限公司

淺談風(fēng)力發(fā)電設(shè)備電控系統(tǒng)

時(shí)間:2018-4-4閱讀:1053
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  風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電源
 
  發(fā)電機(jī)和變流器為交流690V電源,通過(guò)箱式變壓器升壓接入風(fēng)場(chǎng)電網(wǎng)。
 
  變速恒頻控制系統(tǒng)
 
  1、發(fā)電機(jī)
 
  風(fēng)機(jī)把旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。在風(fēng)機(jī)中有雙饋異步發(fā)電機(jī)和永磁發(fā)電機(jī)兩種形式。
 
  雙饋異步發(fā)電機(jī)是指將定、轉(zhuǎn)子三相繞組分別接入獨(dú)立的三相對(duì)稱電源,定子繞組直接和電網(wǎng)連接,轉(zhuǎn)子繞組和頻率、幅值、相位都可以按照要求進(jìn)行調(diào)節(jié)的變流器(變頻器)相連。變流器通過(guò)直流環(huán)節(jié)和逆變器與電網(wǎng)連接,控制電機(jī)在亞同步和超同步轉(zhuǎn)速下都保持發(fā)電狀態(tài)并隨著風(fēng)速的變化調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速,進(jìn)行能量交換。
 
  永磁發(fā)電機(jī)技術(shù)只是在zui近才成為風(fēng)電行業(yè)的新寵。過(guò)去,*的風(fēng)機(jī)制造商只使用雙饋異步發(fā)電機(jī)技術(shù),如今他們已經(jīng)紛紛開(kāi)始啟用永磁發(fā)電機(jī)。此外,行業(yè)專家的多項(xiàng)獨(dú)立研究已經(jīng)證明永磁發(fā)電機(jī)是未來(lái)的技術(shù)。
 
  2、變流器
 
  變流器是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的重要組成部分,通過(guò)變流器的作用將不斷變化的風(fēng)能轉(zhuǎn)換為頻率、電壓恒定的交流電饋入電網(wǎng),保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定可靠的并網(wǎng)運(yùn)行。
 
  變流器根據(jù)發(fā)電機(jī)形式分為雙饋?zhàn)兞髌骱腿β首兞髌鳌kp饋?zhàn)兞髌鲬?yīng)用于雙饋異步發(fā)電機(jī),全功率變流器則用于永磁發(fā)電機(jī)。
 
  風(fēng)電變流器在風(fēng)電設(shè)備市場(chǎng)的快速發(fā)展帶動(dòng)下,增長(zhǎng)迅猛。2009年達(dá)到34.5億元左右,2010年超過(guò)40億元。目前給國(guó)內(nèi)主要的風(fēng)電整機(jī)廠商供貨的變流器企業(yè)主要是企業(yè),國(guó)內(nèi)的風(fēng)電變流器還在風(fēng)場(chǎng)小規(guī)模應(yīng)用階段。華銳的變流器主要是從美國(guó)超導(dǎo)購(gòu)進(jìn),近年也在自行研發(fā)生產(chǎn)配套變流器;金風(fēng)有the switch、ABB和Converteam多家供貨,目前由金風(fēng)科創(chuàng)自行研發(fā)配套;東方電氣應(yīng)用ABB和Converteam變流器,成都阜特也為其配套,東方電氣自動(dòng)化及東方日立也研發(fā)生產(chǎn)變流器配套;而其他的企業(yè)多應(yīng)用ABB和Converteam的風(fēng)電變流器。艾默生由于進(jìn)入風(fēng)電行業(yè)相對(duì)較晚,預(yù)計(jì)年應(yīng)用規(guī)模在1億左右。
 
  目前國(guó)內(nèi)做風(fēng)電變流器的企業(yè)有合肥陽(yáng)光、科諾偉業(yè)、南車株洲、北車永濟(jì)電機(jī)、清能華福、龍?jiān)措姎?、東方日立、成都阜特、禾望電氣、眾業(yè)達(dá)、上海海得、哈爾濱九洲、山東新風(fēng)光、天津瑞能等眾多企業(yè)。其中東方日立在東汽的風(fēng)電機(jī)組上已有大量應(yīng)用,天津瑞能、合肥陽(yáng)光也有了一些應(yīng)用,清能華福預(yù)計(jì)在2010年有較大批量的應(yīng)用,南車株洲有了少量的應(yīng)用,其它企業(yè)則在測(cè)試階段。
 
  偏航控制系統(tǒng)
 
  偏航控制系統(tǒng)是通過(guò)風(fēng)向標(biāo)控制使風(fēng)機(jī)對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向。機(jī)艙通過(guò)電氣驅(qū)動(dòng)相對(duì)于塔架旋轉(zhuǎn),驅(qū)動(dòng)器固定在主機(jī)架上,通過(guò)一個(gè)正齒輪在與塔架連接的大齒圈上動(dòng)作??刂品绞讲捎靡慌_(tái)變頻器拖動(dòng)四臺(tái)變頻電機(jī)的方式,開(kāi)環(huán)控制。機(jī)艙位置檢測(cè)裝置是一個(gè)增量型的編碼器,通過(guò)該編碼器可以檢測(cè)到機(jī)艙的當(dāng)前位置。通過(guò)與風(fēng)向檢測(cè)裝置的風(fēng)向信號(hào)進(jìn)行比較,實(shí)現(xiàn)偏航系統(tǒng)的準(zhǔn)確對(duì)風(fēng)。
 
  變漿系統(tǒng)
 
  風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)以后,控制系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)速的變化,通過(guò)槳距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),改變槳葉攻角以調(diào)整輸出電功率,更有效地利用風(fēng)能。在額定風(fēng)速以下時(shí),此時(shí)葉片攻角在零度附近,可認(rèn)為等同于定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī),發(fā)電機(jī)的輸出功率隨風(fēng)速的變化而變化。當(dāng)風(fēng)速達(dá)到額定風(fēng)速以上時(shí),變槳距機(jī)構(gòu)發(fā)揮作用,調(diào)整葉片的攻角,保證發(fā)電機(jī)的輸出功率在允許的范圍內(nèi)。
 
  變槳系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的重要組成部分,主要功能是通過(guò)對(duì)葉片節(jié)距角的控制,實(shí)現(xiàn)zui大風(fēng)能捕獲以及恒速運(yùn)行。變槳系統(tǒng)還是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主剎車系統(tǒng),電動(dòng)變槳系統(tǒng)可以使每個(gè)槳葉獨(dú)立地調(diào)整角度。通常一個(gè)完整的交流或直流變槳系統(tǒng)主要包括3個(gè)電動(dòng)機(jī)(包括剎車,編碼器,溫度傳感器,冷卻風(fēng)扇等),3個(gè)帶驅(qū)動(dòng)器的軸控制柜以及3個(gè)備電源柜,以及相關(guān)的電纜和插頭。所有這些部件都裝在輪轂內(nèi)。
 
  目前,我國(guó)變漿系統(tǒng)產(chǎn)品主要依賴進(jìn)口,代表性的有SSB、LUST、Mita、Bosch Rexroth等;國(guó)內(nèi)主要有桂林星辰、連云港杰瑞、成都阜*批量應(yīng)用,和利時(shí)、天津瑞能相關(guān)產(chǎn)品也在進(jìn)行測(cè)試中。SSB變漿驅(qū)動(dòng)器和利時(shí)變漿驅(qū)動(dòng)器和利時(shí)LK820變槳驅(qū)動(dòng)器一體化的設(shè)計(jì),除了能驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)進(jìn)行槳葉調(diào)節(jié)外,還集成了PLC控制功能,可以完成變槳軸柜內(nèi)的溫度控制、傳感器信號(hào)讀取、安全鏈進(jìn)行操作等。
 
  主控系統(tǒng)
 
  主控系統(tǒng)是風(fēng)機(jī)的大腦,控制風(fēng)機(jī)的所有部件協(xié)調(diào)工作。主控系統(tǒng)分為塔基控制柜和機(jī)艙控制柜,相互之間通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行通訊。
 
  主控系統(tǒng)是現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)的神經(jīng)中樞。風(fēng)電主控系統(tǒng)可根據(jù)風(fēng)速、風(fēng)向?qū)ο到y(tǒng)加以控制,在穩(wěn)定的電壓和頻率下運(yùn)行,自動(dòng)地并網(wǎng)和脫網(wǎng),并監(jiān)視齒輪箱、發(fā)電機(jī)的運(yùn)行溫度,液壓系統(tǒng)的油壓,對(duì)出現(xiàn)的任何異常進(jìn)行報(bào)警,必要時(shí)自動(dòng)停機(jī)。保證風(fēng)電機(jī)組安全可靠運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)自然風(fēng)的zui大利用率和zui高的能量轉(zhuǎn)化率,向電網(wǎng)提供良好的電能。
 
  一般采用PAC、PLC作為此控制系統(tǒng)的主控制器,通過(guò)檢測(cè)電網(wǎng)參數(shù)、風(fēng)況、現(xiàn)場(chǎng)溫度參數(shù),對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行并、脫網(wǎng)控制,同時(shí)根據(jù)風(fēng)況進(jìn)行偏航、變槳等動(dòng)作,以進(jìn)行優(yōu)化控制,從而提高風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行效率與發(fā)電質(zhì)量??刂破髦饕蠦achmann、Beckhoff 、ABB、Mita等公司產(chǎn)品,主控系統(tǒng)多由風(fēng)機(jī)廠設(shè)計(jì)成套,小規(guī)模風(fēng)機(jī)廠則有國(guó)內(nèi)專業(yè)公司集成,如:科諾偉業(yè)、成都阜特、天津瑞能、東方電氣自動(dòng)化、上海海得等。
 
  機(jī)艙柜
 
  實(shí)現(xiàn)對(duì)各種參數(shù)的監(jiān)控:風(fēng)速,風(fēng)向,塔筒震動(dòng)頻率,主軸轉(zhuǎn)速,齒輪箱溫度,發(fā)電機(jī)溫度,潤(rùn)滑油溫度,機(jī)艙內(nèi)溫度;實(shí)現(xiàn)各種控制功能的實(shí)施指令。具體來(lái)說(shuō),包括如下功能:控制機(jī)艙內(nèi)的加熱器進(jìn)行加熱,對(duì)齒輪箱進(jìn)行潤(rùn)化,提供照明;在塔底柜和變槳系統(tǒng)中間建立一個(gè)通訊;為變槳系統(tǒng)提供電源;
 
  塔底柜
 
  塔底柜實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的監(jiān)控,包括:電網(wǎng)電壓,電網(wǎng)電流,電網(wǎng)頻率,功率因數(shù),三相均衡等監(jiān)控。并可對(duì)過(guò)壓與欠壓,過(guò)流與欠流,過(guò)頻與低頻,功率因數(shù)偏離正常值,電壓缺相等故障發(fā)出報(bào)警信號(hào);通過(guò)帶在柜體上的人機(jī)界面來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)的各種控制。包括:手工正常停機(jī),手工緊急停機(jī)等;通過(guò)通訊模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)與機(jī)艙柜、變流器、風(fēng)場(chǎng)SCADA之間的通訊。

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