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，通過箱式變壓器升壓接入風(fēng)場電網(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)只是在最近才成為風(fēng)電行業(yè)的新寵。過去，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?。雙饋?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)備市場的快速發(fā)展帶動(dòng)下，增長迅猛。2009年達(dá)到34.5億元左右，2010年超過40億元。目前給國內(nèi)主要的風(fēng)電整機(jī)廠商供貨的變流器企業(yè)主要是國際企業(yè)，國內(nèi)的風(fēng)電變流器還在風(fēng)場小規(guī)模應(yīng)用階段。華銳的變流器主要是從美國超導(dǎo)購進(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)相對較晚，預(yù)計(jì)年應(yīng)用規(guī)模在1億左右。

目前國內(nèi)做風(fēng)電變流器的企業(yè)有合肥陽光、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)則在測試階段。

偏航控制系統(tǒng)

偏航控制系統(tǒng)是通過風(fēng)向標(biāo)控制使風(fēng)機(jī)對準(zhǔn)風(fēng)向。機(jī)艙通過電氣驅(qū)動(dòng)相對于塔架旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)器固定在主機(jī)架上，通過一個(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，開環(huán)控制。機(jī)艙位置檢測裝置是一個(gè)增量型的編碼器，通過該編碼器可以檢測到機(jī)艙的當(dāng)前位置。通過與風(fēng)向檢測裝置的風(fēng)向信號進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)偏航系統(tǒng)的準(zhǔn)確對風(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，主要功能是通過對葉片節(jié)距角的控制，實(shí)現(xiàn)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，相互之間通過現(xiàn)場總線進(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)的利用率和的能量轉(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，通過檢測電網(wǎng)參數(shù)、風(fēng)況、現(xiàn)場溫度參數(shù)，對風(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。具體來說，包括如下功能：控制機(jī)艙內(nèi)的加熱器進(jìn)行加熱，對齒輪箱進(jìn)行潤化，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。并可對過壓與欠壓，過流與欠流，過頻與低頻，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;通過帶在柜體上的人機(jī)界面來實(shí)現(xiàn)對風(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;通過通訊模塊來實(shí)現(xiàn)與機(jī)艙柜、變流器、風(fēng)場SCADA之間的通訊。