论文部分内容阅读
摘 要：本文主要对变速恒频风力发电的控制系统进行了深入的探讨和分析，对变速恒频风电技术的优势进行了详细阐述，重点说明了变速恒频系统对风力发电的作用，进而对变速恒频风机的设计原理进行描述。希望对今后变速恒频风力发电技术的发展产生一些积极影响。
关键词：变速恒频 风力发电 现状 原理
一、前言
现如今，我国的能源短缺与环境遭到严重的破坏直接制约着我国经济和社会的可持续发展，而现有的能源已经不能满足人们逐渐增长的电力需求，所以，如何将有限的资源得到充分的利用成为我们当今社会解决的首要问题。现如今，我国正在积极发展清洁能源，其中，风能是我们利用最广的一种清洁能源，而且风能可以再生，同时，我国有大量的风力资源，所以，风力发电成为我国非常关注的问题，而且，风能发电也是全世界关注的焦点问题。近年来，随着科学技术的发展，风力发电机组容量逐渐增大，因此，大大提高机组的工作效率是当今社会利用风能的主潮流。结合潮流的发展，变速恒频风力发电技术便成为了提高风能利用的主要手段。
二、关于风电发展的论述
太阳在照射到地面上时，不同地区存在一定的温度差，这样一来，便形成了风。由于化石燃料被大量开采和利用，因此，风能的利用引起了人们高度的重视。根据有关部门的统计，全世界的风能总理大约是3亿兆瓦，由此看来，风能总量是非常大的，然而，能够利用的风能却是总量的1%，和水利发电相比，风能的储量还是最大的。在我国，风能资源相对较多，根据估算我国风能总量是2.5亿千瓦，等同于上千个百万瓦量级的发电站，所以，当今各个国家对风能资源更加重视，因此，和风能相关的研究也迅速开展起来。
我国风力发电开始与上世界50年代，发展非常缓慢，直到80年代才得到快速的发展。比如，早在上世纪80年代，我国就已经生产出了10KW的风电机，这样一来，很快解决了人们的日常生活用电，并且对今后风能发电也产生了巨大的影响。现如今，在内蒙、山东等地区已经建立了风电场，这势必会对我国风力发电产生积极影响。
三、当前我国风力发电的发展现状
各个国家对风能的重视程度主要表现在风电机组容量大小上，并且，风能发电设施将水平轴、三叶片、管式塔等集为一体。尤其是随着近几年我国自动化控制系统、计算机等技术的迅猛发展，带动了风能发电，并且取得了一些可喜成绩，表现在以下几个层面：首先，风力发电的机组容量增大，不仅可以满足用户的各种需求，而且也可以大大节省成本；其次，使用变桨距替代了定桨距来进行调节，这样一来，可以充分利用风能；再次，风电技术正朝着变速恒频的方向发展，这样一来，在提高发电效率的基础上，节省了大量成本；最后，无齿轮箱中使用的是直驱模式，既能提高输电效率，又可以把风力机的机械转矩转化成机械能。
四、变速恒频风力发电技术的原理
1.变速恒频风力发电技术发展的优势
结合风力机组的控制技术与电机运行情况，风电技术主要有两大种，即恒速恒频技术以及变速恒频技术。通过大量实践证明，变速恒频技术比恒速恒频技术更有广阔的发展前景，主要表现在以下两点：第一，结合风能特性，如：不稳定性、时间差别大等的影响，如何充分利用风能，把风能转变为电能是我国关注的主要问题。恒速恒频技术来说是事先设定好转速，如果风速发生变化，那么风力发电机的利用效率就会降低，同时也会增加成本；但是，对于变速恒频技术来说，是结合风力的大小与风速调节风力机组转速的，结合相关的理论知识，把风力机设定在最佳的运行状态上，这样一来，有利于降低成本消耗。第二，变速恒频风电技术更易和电网发生耦合，这样一来，便大大减少了其它辅助手段的应用，从而有效避免不必要的麻烦。
2.变速恒频风电系统的工作原理和构成
在风能达到一定密度后，利用风扇的转动及时把风能转变为机械能，扇叶在转动的同时也会使齿轮箱运转，从而传递机械能，进而齿轮箱会使转子在磁场内运转，进而把得到的机械能转变为电能，同时会在定子绕组中有感应电流出现，利用电网给用户供电，这也就是变速恒频风电技术的工作原理，这样一来，我们便知道变速恒频风电系统是由风电机、控制器、DIFG等构成的。
3.对风力机的研究
3.1风力机运行特性
在风力发电系统中，风力机处于非常重要的地位，是利用扇叶把风能转变为机械转矩，然而再传递给发电系统，进而产生电能为用户供电。所以，可知充分利用风能的前提条件是风力技能可以适应风的变化，可以说对整个风力发电系统的运行都會产生一定的影响。而提高风能利用率是和扇叶大小、风速、扇叶转速等有着直接的关联。
3.2变速恒频风力发电技术追踪最大风能的原理
追踪最大风能的充分反应出了自动控制的思想，并不需要人直接或者是间接的干预和影响，可以高效的进行生产。也就是说在计算出交流励磁发电机参考输出有功功率后，再按照有关的计算公式，准确确定追踪最大风能的值。
五、结束语
总体来说，风能是可再生的清洁能源，因此，受到了各个国家的高度重视，所以，风力发电技术也势必会成为各个国家的学者研究的重点问题。文章主要从自动控制的观点来深入探讨变速恒频风力发电技术的内容。如果风力机组能够充分利用风能，那么可以大大减少风力发电的成本，与此同时，也可以大大延长风力发电系统的使用时间，进而对社会的发展产生积极的影响。除此之外，在今后风力发电系统的发展过程中，要特别注意原动机和发电机之间的配合问题。这是因为上位机控制原动机轴上的风力特性，此调节过程具有机械转动惯量。但是，发电机的电功率调节属于电气调节，和原动机调节过程相比，时间要短很多，而它们之间怎样才能相互协调配合是非常重要的，所以，必须充分认识到这一问题的严重性。只有这样，才能确保风力发电系统正常的运行，提高风能利用率。
参考文献
[1]曾志勇,王清灵.变速恒频双馈风力发电负载并网控制[J].电力系统保护与控制,2009(15).
[2]张文娟,高勇.变速恒频风力发电空载并网与解列实验研究[J].西安理工大学学报,2010(4).
[3]丁立云.变速恒频风力发电PWM整流及其控制策略的仿真研究[J].硅谷,2011(23).
[4]叶金海.变速恒频风力发电自动控制系统的设计[J].制造业自动化,2011(10).
作者简介：宋立新 （1973.12-），男，中央民族大学 专科，广东省中山市，工程师，研究方向:电气工程方向。
吴吉红（1983.05-）男，湖南科技大学 本科,学士,工作地点广东中山,工程师，研究方向:风机发电技术及电气技术 。
关键词：变速恒频 风力发电 现状 原理
一、前言
现如今，我国的能源短缺与环境遭到严重的破坏直接制约着我国经济和社会的可持续发展，而现有的能源已经不能满足人们逐渐增长的电力需求，所以，如何将有限的资源得到充分的利用成为我们当今社会解决的首要问题。现如今，我国正在积极发展清洁能源，其中，风能是我们利用最广的一种清洁能源，而且风能可以再生，同时，我国有大量的风力资源，所以，风力发电成为我国非常关注的问题，而且，风能发电也是全世界关注的焦点问题。近年来，随着科学技术的发展，风力发电机组容量逐渐增大，因此，大大提高机组的工作效率是当今社会利用风能的主潮流。结合潮流的发展，变速恒频风力发电技术便成为了提高风能利用的主要手段。
二、关于风电发展的论述
太阳在照射到地面上时，不同地区存在一定的温度差，这样一来，便形成了风。由于化石燃料被大量开采和利用，因此，风能的利用引起了人们高度的重视。根据有关部门的统计，全世界的风能总理大约是3亿兆瓦，由此看来，风能总量是非常大的，然而，能够利用的风能却是总量的1%，和水利发电相比，风能的储量还是最大的。在我国，风能资源相对较多，根据估算我国风能总量是2.5亿千瓦，等同于上千个百万瓦量级的发电站，所以，当今各个国家对风能资源更加重视，因此，和风能相关的研究也迅速开展起来。
我国风力发电开始与上世界50年代，发展非常缓慢，直到80年代才得到快速的发展。比如，早在上世纪80年代，我国就已经生产出了10KW的风电机，这样一来，很快解决了人们的日常生活用电，并且对今后风能发电也产生了巨大的影响。现如今，在内蒙、山东等地区已经建立了风电场，这势必会对我国风力发电产生积极影响。
三、当前我国风力发电的发展现状
各个国家对风能的重视程度主要表现在风电机组容量大小上，并且，风能发电设施将水平轴、三叶片、管式塔等集为一体。尤其是随着近几年我国自动化控制系统、计算机等技术的迅猛发展，带动了风能发电，并且取得了一些可喜成绩，表现在以下几个层面：首先，风力发电的机组容量增大，不仅可以满足用户的各种需求，而且也可以大大节省成本；其次，使用变桨距替代了定桨距来进行调节，这样一来，可以充分利用风能；再次，风电技术正朝着变速恒频的方向发展，这样一来，在提高发电效率的基础上，节省了大量成本；最后，无齿轮箱中使用的是直驱模式，既能提高输电效率，又可以把风力机的机械转矩转化成机械能。
四、变速恒频风力发电技术的原理
1.变速恒频风力发电技术发展的优势
结合风力机组的控制技术与电机运行情况，风电技术主要有两大种，即恒速恒频技术以及变速恒频技术。通过大量实践证明，变速恒频技术比恒速恒频技术更有广阔的发展前景，主要表现在以下两点：第一，结合风能特性，如：不稳定性、时间差别大等的影响，如何充分利用风能，把风能转变为电能是我国关注的主要问题。恒速恒频技术来说是事先设定好转速，如果风速发生变化，那么风力发电机的利用效率就会降低，同时也会增加成本；但是，对于变速恒频技术来说，是结合风力的大小与风速调节风力机组转速的，结合相关的理论知识，把风力机设定在最佳的运行状态上，这样一来，有利于降低成本消耗。第二，变速恒频风电技术更易和电网发生耦合，这样一来，便大大减少了其它辅助手段的应用，从而有效避免不必要的麻烦。
2.变速恒频风电系统的工作原理和构成
在风能达到一定密度后，利用风扇的转动及时把风能转变为机械能，扇叶在转动的同时也会使齿轮箱运转，从而传递机械能，进而齿轮箱会使转子在磁场内运转，进而把得到的机械能转变为电能，同时会在定子绕组中有感应电流出现，利用电网给用户供电，这也就是变速恒频风电技术的工作原理，这样一来，我们便知道变速恒频风电系统是由风电机、控制器、DIFG等构成的。
3.对风力机的研究
3.1风力机运行特性
在风力发电系统中，风力机处于非常重要的地位，是利用扇叶把风能转变为机械转矩，然而再传递给发电系统，进而产生电能为用户供电。所以，可知充分利用风能的前提条件是风力技能可以适应风的变化，可以说对整个风力发电系统的运行都會产生一定的影响。而提高风能利用率是和扇叶大小、风速、扇叶转速等有着直接的关联。
3.2变速恒频风力发电技术追踪最大风能的原理
追踪最大风能的充分反应出了自动控制的思想，并不需要人直接或者是间接的干预和影响，可以高效的进行生产。也就是说在计算出交流励磁发电机参考输出有功功率后，再按照有关的计算公式，准确确定追踪最大风能的值。
五、结束语
总体来说，风能是可再生的清洁能源，因此，受到了各个国家的高度重视，所以，风力发电技术也势必会成为各个国家的学者研究的重点问题。文章主要从自动控制的观点来深入探讨变速恒频风力发电技术的内容。如果风力机组能够充分利用风能，那么可以大大减少风力发电的成本，与此同时，也可以大大延长风力发电系统的使用时间，进而对社会的发展产生积极的影响。除此之外，在今后风力发电系统的发展过程中，要特别注意原动机和发电机之间的配合问题。这是因为上位机控制原动机轴上的风力特性，此调节过程具有机械转动惯量。但是，发电机的电功率调节属于电气调节，和原动机调节过程相比，时间要短很多，而它们之间怎样才能相互协调配合是非常重要的，所以，必须充分认识到这一问题的严重性。只有这样，才能确保风力发电系统正常的运行，提高风能利用率。
参考文献
[1]曾志勇,王清灵.变速恒频双馈风力发电负载并网控制[J].电力系统保护与控制,2009(15).
[2]张文娟,高勇.变速恒频风力发电空载并网与解列实验研究[J].西安理工大学学报,2010(4).
[3]丁立云.变速恒频风力发电PWM整流及其控制策略的仿真研究[J].硅谷,2011(23).
[4]叶金海.变速恒频风力发电自动控制系统的设计[J].制造业自动化,2011(10).
作者简介：宋立新 （1973.12-），男，中央民族大学 专科，广东省中山市，工程师，研究方向:电气工程方向。
吴吉红（1983.05-）男，湖南科技大学 本科,学士,工作地点广东中山,工程师，研究方向:风机发电技术及电气技术 。