第三节 永磁同步风力发电机组的并网技术
图4-18 永磁同步直驱式风力发电机组的结构
第三节 永磁同步风力发电机组的并网技术
图4-19 永磁同步风力发电机组并网起动过程
第三节 永磁同步风力发电机组的并网技术
图4-20 电压空间矢量的八种工作状态
第四节 风力发电机ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ对电网稳定性的影响
一、低电压穿越能力 二、风电场无功功率的控制 三、风电场有功功率的控制
第一节 定桨恒速风力发电机组的软并网技术
一、软并网控制系统的结构 二、软并网控制系统的主电路分析 三、软并网装置中晶闸管的触发方式 四、软并网的控制规律及其对电网的影响 五、并网软切入对电网的影响
一、软并网控制系统的结构
图4-1 软并网控制系统的结构
二、软并网控制系统的主电路分析
图4-2 软切入的控制特性
一、双馈异步风力发电机组的并网过程
图4-14 双馈异步风力发电机组并网起动过程
一、双馈异步风力发电机组的并网过程
图4-15 WD77/1.5MW双馈机组并网实测波形
一、双馈异步风力发电机组的并网过程
图4-16 机组转速-转矩特性
二、双馈异步风力发电机组的并网控制
图4-17 双馈机组空载并网控制框图
风力发电机组监测与控制
第四章 风力发电机组的并网技术
并网运行的风力发电场除了节能和环保方面的优势外，还有以 下优点： (1)建设工期短。 (2)实际占地面积小，对土地质量要求低。 (3)运行管理自动化程度高，可做到无人值守。 但是，它也有局限性，主要表现为： (1)风能的能量密度小，从而使风能设备巨大而笨重，造成安装 运输的困难。 (2)风能的不稳定性，使风电场规模达到一定容量时会对电网产 生严重影响。
一、低电压穿越能力
具体要求如下： 如因三相短路或故障引起对称电压跌落在限制线1上方区域内， 不应使机组运行失去稳定或脱网。 当电压跌落程度位于限制线2上方的阴影区域内时有如下要求： (1)发电机组不应脱网，但如果因为电网或者发电机组的原因不 能维持连接电网，那么在E.ON公司的允许下，可以改变限制线 2，但与此同时要降低重合闸时间并保证在故障期间有最小的 无功功率输出。 (2)如果在该阴影区域，单个的发电机组产生不稳定或者发电机 保护动作，在得到E.ON公司同意的情况下，短暂的脱网行为是 可以被允许的。
三、软并网装置中晶闸管的触发方式
图4-4 软切入结构简图
四、软并网的控制规律及其对电网的影响
软并网控制应当考虑到以下方面： (1)叶片特性，以分析叶轮吸收机械功率和气动阻力。 (2)传动轴系的惯量、联轴器的刚度和传动链阻尼，以判断切入 过程中叶轮的加速度。 (3)发电机在晶闸管移相控制作用下的动态响应。 (4)接入点电压由于发电机接入动态响应而造成的波动。 (5)其他的因素，如电网结构等。 软并网控制的主要任务有以下两项： (1)判断软切入起动时刻。 (2)确定双向晶闸管的移相控制规律。
一、低电压穿越能力
图4-21 德国E.ON公司对风力发电机组的低电压穿越要求(2006)
一、低电压穿越能力
我国现行的《国家电网公司企业标准GDW 392—2009风电场接 入电网技术规定》要求比较简单，主要在于我国风电技术水平 和先进国家还存在明显差距，具体内容如下： (1)基本要求，如图4-22所示。 (2)故障类型。
二、软并网控制系统的主电路分析
图4-3 异步电机阻抗角与转差率之间的关系
三、软并网装置中晶闸管的触发方式
(1)三相电路中，任何时刻至少需要一相的正向晶闸管与另外一 相的反向晶闸管同时导通，否则不能构成电流回路。 (2)为保证在电路起始工作时使两个晶闸管同时导通，以及在感 性负载与触发延迟角较大时仍能满足条件(1)的要求，需要采用 大于60°的宽脉冲或双窄脉冲的触发电路。 (3)晶闸管的触发信号除了必须与相应的交流电源有一致的相序 外，各触发信号之间还必须保持一定的相位关系。
四、软并网的控制规律及其对电网的影响
软并网控制的主要评价指标有以下四项： (1)并网电流不超过额定电流的2倍。 (2)并网电流过渡平滑，不对传动轴系产生过大冲击。 (3)并网时间短。 (4)发电机转速不产生明显升高，并网完成后迅速进入稳定运行。
四、软并网的控制规律及其对电网的影响
图4-5 移相角控制框图
一、低电压穿越能力
图4-22 国家电网对于低压穿越的要求(GDW392—2009)
(1)基本要求，如图4-22所示。
1)风电场并网点电压跌至20%额定电压时，风电场内的风电机 组能够保证不脱网连续运行625ms； 2)风电场并网点电压在发生跌落后2s内能够恢复到额定电压的9 0%时，风电场内的风电机组能够保证不脱网连续运行。
四、软并网的控制规律及其对电网的影响
图4-6 移相角变化过程
四、软并网的控制规律及其对电网的影响
图4-7 软并网过程中的并网电流
四、软并网的控制规律及其对电网的影响
图4-8 软切入过程中的发电机电磁转矩
五、并网软切入对电网的影响
图4-9 等效简化传输模型
五、并网软切入对电网的影响
图4-10 传输线的电压降落向量图
(2)故障类型。
1)当电力系统发生三相短路故障引起并网点电压跌落时，风电 场并网点线电压在图4-22中电压轮廓线及以上的区域内时，风 电机组必须保证不脱网连续运行；风电场并网点任意线电压低 于或部分低于图中电压轮廓线时，允许风电机组切出。 2)当电力系统发生两相短路故障引起并网点电压跌落时，风电 场并网点线电压在图中电压轮廓线及以上的区域内时，风电机 组必须保证不脱网连续运行；风电场并网点任意线电压低于或 部分低于图中电压轮廓线时，允许风电机组切出。
(2)故障类型。
3)当电力系统发生单相接地短路故障引起并网点电压跌落时， 风电场并网点相电压在图中电压轮廓线及以上的区域内时，风 电机组必须保证不脱网连续运行；风电场并网点任意相电压低 于或部分低于图中电压轮廓线时，允许风电机组切出。
五、并网软切入对电网的影响
图4-11 机组接入点的线电压有效值
五、并网软切入对电网的影响
图4-12 软切入过程中发电机有功功率和无功功率
第二节 双馈异步风力发电机组的并网技术
一、双馈异步风力发电机组的并网过程 二、双馈异步风力发电机组的并网控制
一、双馈异步风力发电机组的并网过程
图4-13 双馈异步风力发电机组的结构