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风力发电控制系统的基本功能,了解叶片自振频率有什么意义

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一、风力发电控制系统的基本功能

(1)数据采集(DAS)功能:包括采集电网、气象、机组参数,实现控制、报警、记录、曲线功能等;
(2)机组控制功能:包括自动启动机组、并网控制、转速控制、功率控制、无功补偿控制、自动对风控制、解缆控制、自动脱网、安全停机控制等;
(3)远程监控系统功能:包括机组参数、相关设备状态的监控,历史和实时曲线功能,机组运行状况的累计监测等。
1、数据采集(DAS)功能
机组运行过程中进行监测的相关参数包括:
(1)电网参数,包括电网三相电压、三相电流、电网频率、功率因数等。电压故障检测:电网电压闪变、过电压、低电压、电压跌落、相序故障、三相不对称等。
(2)气象参数,包括风速、风向、环境温度等。
(3)机组状态参数检测,包括:风轮转速、发电机转速、发电机线圈温度、发电机前后轴承温度、齿轮箱油温度、齿轮箱前后轴承温度、液压系统油温、油压、油位、机舱振动、电缆纽转、机舱温度等。
风电场远程监控中心的上位机和塔座触摸屏站均可实现机组的状态监视,实现相关参数的显示、记录、曲线、报警等功能。
2、机组启停、发电控制
(1)主控系统检测电网参数、气象参数、机组运行参数,当条件满足时,启动偏航系统执行自动解缆、对风控制,释放机组的刹车盘,调节桨距角度,风车开始自由转动,进入待机状态。
(2)当外部气象系统监测的风速大于某一定值时,主控系统启动变流器系统开始进行转子励磁,待发电机定子输出电能与电网同频、同相、同幅时,合闸出口断路器实现并网发电。
(3)风力机组功率、转速调节
根据风力机特性,当机组处于最佳叶尖速比λ运行时,风机机组将捕获得最大的能量,虽理论上机组转速可在任意转速下运行,但受实际机组转速限制、系统功率限制,不得不将该阶段分为以下几个运行区域:即变速运行区域、恒速运行区域和恒功率运行区。额定功率内的运行状态包括:变速运行区(最佳的λ)和恒速运行区。
当风机并网后,转速小于极限转速、功率低于额定功率时,根据当前实际风速,调节风轮的转速,使机组工作在捕获最大风能的状态。
由于风速仪测量点的风速与作用于桨叶的风速存在一定误差,所以转距观测器来预测风力机组的机械传动转距,在通过发电机转速和转距的对应关系推出转速。ω为发电机转速期望值。Tm为转距的观测值。Kopt为最佳转速时的比例常数。
当风速增加使发电机转速达上限后,主控制器需维持转速恒定,风力机组发出的电功率,随风速的增加而增加,此时机组偏离了风力机的最佳λ曲线运行。
当风速继续增加,使转速、功率都达到上限后,进入恒功率运行区运行,此状态下主控通过变流器,维持机组的功率恒定,主控制器一方面通过桨距系统的调节减少风力攻角,减少叶片对风能的捕获;另一方面通过变流器降低发电机转速节,使风力机组偏离最佳λ曲线运行,维持发电机的输出功率稳定。

二、风力发电机组成部件及作用

风力发电机组成部件主要包括叶片、齿轮箱、发电机、偏航系统、塔筒、控制系统等。这些部件共同协作,将风能转化为电能。

1.叶片:叶片是风力发电机捕捉风能的关键部件。它们通常呈长条形,具有一定的扭角和翼型设计,以便在风的作用下产生升力。当风吹向叶片时,叶片会旋转起来,将风能转化为机械能。

2.齿轮箱:齿轮箱位于叶片和发电机之间,主要作用是将叶片旋转产生的低速高扭矩动力,通过齿轮变速转换为发电机所需的高速低扭矩动力。这样,发电机就能更有效地将机械能转化为电能。

3.发电机:发电机是风力发电机的核心部件,负责将机械能转化为电能。当齿轮箱将动力传输到发电机时,发电机的磁场和线圈相对运动,产生感应电动势,从而输出电能。

4.偏航系统:偏航系统用于调整风力发电机的朝向,使其始终对准风向,以最大化捕捉风能。偏航系统通过感应风向的变化,自动或手动控制发电机的方向。

5.塔筒:塔筒是支撑风力发电机其他部件的结构,通常呈圆柱形。它的主要作用是提供足够的高度,使叶片能够捕捉到更强的风能,并承受各种风力和载荷。

6.控制系统:控制系统是风力发电机的“大脑”,负责监控和调整各个部件的运行状态。它可以根据风速、风向、电网需求等因素,自动调整叶片的角度、发电机的输出功率等参数,以确保风力发电机的安全、高效运行。

三、了解叶片自振频率有什么意义

性能优化、安全评估等。

性能优化:通过研究叶片自振频率,可以优化风力发电机叶片的形状和材料,以提高其捕风能力和发电效率。

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风力发电叶片检测系统有哪些功能
发布人:jr115223270 发布时间:2024-11-11