定桨距恒速恒频风力发电机组的控制系统
1.机组的特点
由于定桨距风力机的叶片与轮毂的连接是固定的,因此,当风速变化时,叶片的迎风角不能随之变化。这就要求定桨距风力发电机组在风速高于额定风速时,其叶片能够将功率限制在额定值附近,即采用失速性能良好的叶片。当运行过程中电网突然失去时,叶片叶尖扰流器动作,使机组在大风的情况下安全关机。
2.失速调节原理
图7-9所示为定桨距风力机叶片的气动特性。当气流流经上下翼面形状不同的叶片时,因突然的弯曲,使气流加速,压力较低。凹面相比于平缓面,气流速度缓慢,压力较高,因此产生升力。
图7-9 定桨距风力机叶片的气动特性
叶片的失速性能是指叶片在最大升力系数附近的性能。当叶片的安装角不变时,随着风速的增加,攻角增大,升力系数线性增加;当接近最大升力系数时,升力系统增加缓慢,达到最大值后开始减小。
一方面,阻力系数初期不断增大。当升力开始减小时,由于气流在叶片上的分离随攻角的增大而增大,分离区形成大涡流,流动失去翼型效应,阻力继续增大。与没有分离时相比,上下翼面的压力差减小,致使阻力激增,升力减小,造成叶片失速,从而限制了功率的增加。
另一方面,失速叶片的攻角沿轴向由根部向叶尖逐渐减小,因此,根部叶片先开始失速,随着风速的增加而向叶尖扩展。失速部分使功率减小,未失速部分仍有功率增加,从而使输入功率保持在额定功率附近。
3.控制系统的组成(https://www.daowen.com)
图7-10所示为定桨距双速发电机组控制系统的组成框图。
图7-10 定桨距双速发电机组控制系统的组成框图
(1)微机控制器。
微机控制器包括监控显示运行控制器、并网控制器、发电机功率控制器。
(2)运行状态数据监测系统。
(3)控制输出驱动电路模板。
控制输出驱动电路模板包括输出伺服电动机、液压伺服机构、机电切换装置。
此外,该控制系统包括空气断路器,控制切换接触器,过电流、过电压及防雷保护器件,电流、电压及温度的变换电路,发电机并网控制装置,偏航控制系统,相位补偿系统,停机制动控制装置。系统传感信号主要由信号接口电路完成,它们向计算机控制器提供电气隔离标准信号。