风力发电机励磁系统的原理图及说明.pdf
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2019-09-05
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一．风力发电机励磁系统的原理图及说明
1．概述
东汽 FD70B1.5MW 双馈风力发电机组系统图如上所示。在风速 3.5m/s
（1000rpm）~13m/s（1800rpm）下，发电机组励磁系统采用阿尔斯通的双馈变
频器控制（它采用有位置传感器和定子矢量控制），因此它具有励磁调压和调频
1 的功能；风机的变浆系统（0~90°）调节输入的风能量或机械原动能量，做为
调频 2 功能。系统管理计算机协调变浆系统和变频器控制风力发电机组的正常发
电运行。
2．运行原理
变频器是为异步发电机转子回路提供变频、可逆双向励磁功率。在
1000rpm~1499.99rpm，变频器向转子机械次同步的发电机输入滑差功率，频率正
调实时叠加在转子上形成 1500 rpm 同步旋转磁场；在 1500rpm，变频器向转子
机械同步发电机输入直流功率，频率零调实时叠加在转子上形成 1500 rpm 同步
旋转磁场；在 1500.01rpm~1800rpm，超同步发电机通过转子机械向变频器输出
滑差功率，频率负调实时叠加在转子上形成 1500 rpm 同步旋转磁场。风力发电
机组可运行在电力系统频率 51.5Hz~47.5Hz 范围内。在电力系统电压 690V±10%
和功率因数 0.95(超前)~0.95(滞后)下，满负荷运行。变频器可单独做为无功补偿
器运行（选项 A），容量可达 300kvar。
变频器转子回路机械侧 MRP 额定电压 424V，额定电流 372A，网 侧 NRP 额
定电压 690V，额定电流 305A,通过接触器与电网联网。变频器开关频率为
3KHz~6KHz，输出(入)转子频率为+17Hz~-17Hz。风机风轮转速大于 3.5m/s 后(对
应于发电机转子为 1000rpm)，持续一定时间，变频器网侧 NRP 及机械侧 MRP
相继投入运行，转子绕组投励、调频、建立额定电压，经检测差压、差频、相序
正确后，定子回路空气开关并网。在发电机转子 1000 rpm ~1800 rpm，变频器定
子矢量控制技术，通过电机的 d-q 电磁场旋转实时的数学模型，及电机位置编码
器、机组出口电压电流频率反馈值，根据风机各种运行条件下的限值范围内所给
定值，跟踪输出量运行。同时在风速过大过小(长时间大于 1800 rpm 或小于 1000
rpm) 、电网异常等采取停机。
风机从并网运行模式到停机有三种不同的关闭程序，分别为：紧急停机、快
速停机和正常关闭。
紧急停机（制动程序200）——风轮叶片以每秒15°的速度旋转到91°的位置。
变桨控制驱动装置由后备蓄电池供电。转子刹车执行制动。
电网故障——在电网故障时执行快速停机Ⅱa程序。在这种情况下，安全链、变
浆控制、控制计算机和液压阀的电源全部由后备蓄电池提供。当到达停机位时，
变桨控制机构也停止。电网故障持续6s后，后备蓄电池耗尽，安全链中断。跟紧
急停机刹车制动有相同的效果。控制计算机进入睡眠状态，但是它的内存还是能
保存在关闭期间的所有错误，因为它有后备蓄电池提供一年的支持。
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