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科技论文

风力发电电气控制技术的应用分析

引言


风电场电气系统的一次设计,根据当前风电运行的比例和风机的选择,设计了一次系统的主接线和厂用电接线,系统计算了一次系统电网的短路电流,根据短路点计算的电流和风电场的雷电情况选择了符合要求的电气设备,最后对系统的防雷保护进行了研究分析。


1.风力发电设备的设计和制造


为了进一步为用电单位生产电力,保证相应的用电状态,必须注重风力发电设备的性能特点,从而影响发电机组的运行效率。安装在风力发电设备中的关键设备是电轮。模拟软件测试系统的使用可以为相应的风力发电设计和制造设备提供更专业的技术支持和数据上传,在设计过程中要注意叶轮的形状,并根据相应的技术提高风力转化为电能效率,作为所有技术发展的核心内容。在整理数据时,还应将机械和空气动力学结合起来,然后在不断测试后使用许多方案中的最优点,以便在数值模拟和风洞操作中取得更好的效果。如今,风力发电并网技术将风力发电与现代电力技术相结合,可以更好地发挥风力发电的功能。该技术的应用使风能成为最佳的能源替代品,发电机并网也对后期发电质量产生影响。在使用现代设计方案和仿真软件时,可以更合理地设计发电机组装置,进一步保持电网的平稳运行。


2.风力发电技术的基本发电原理


风力发电主要是将风能转化为机械能,再转化为电能。风力发电机组是风力发电中使用的一种设备装置,可分为塔架、风机主机、叶轮三部分。叶轮装置将风能转化为机械能,主要包括三个螺旋桨形状的叶片和轮毂。在风的作用下,叶片上形成的气动驱动叶轮旋转。风力发电机塔架,即为整个叶轮、风机主机提供支撑的框架。在设置塔架高度时,应充分考虑当地风速、实际环境地面障碍物和叶轮直径对风速的影响,确保塔架高度符合风力发电机组的实际工作要求。通常风机主机的组成部分包括:发电机、增速器、转体和尾翼,这些部分都起着重要的作用。在实际工作中,在风的作用下,风机叶轮开始旋转,借助增速机加速旋转速度,将机械能传递给发电机。一般发电机转子采用励磁体或永磁体,利用定子绕阻切割磁力线,促进电能产生,最后由发电机将机械能转化为电能。为了保证叶轮在工作中始终对准风向,实现功率最大化,实际使用时需要在叶轮后安装尾翼。风力发电机的转体和尾翼可以保证叶轮始终与风向一致,从而获得最大的风力。


3.风力发电电气控制技术的应用分析


3.1变速恒频电气控制技术


变速恒频电控技术是风力发电运行中总结出来的一种新的控制方法。主要应用原理是转速不再受发电机输出功率的限制。与恒速风力发电机组相比,该电气控制技术的主要优点是:叶片低速运行时,能自动适应风速变化,保持最佳叶尖速度,提高风能利用率。高速旋转时,还可以调整风力发电机桨的距离,提高机组运行的稳定性和效率。也就是说,风电系统采用变速恒频电控技术,可以实现发电机组的稳定性控制,使风电设备连续稳定发电。


3.2定桨距离失速风力发电技术


长期以来,风力涡轮机在风力发电市场的成功研发,使得发电机组并网运行更好,运行非常稳定可靠。风力涡轮机的关键组成部分包括软并网技术、空气动力制动技术、偏航和自动电缆释放技术。相应的特点是:叶片与轮毂连接;如果风速变化不会改变叶片的迎风角,也可以合理结合叶片翼型中的失速。如果风速大于规定值,相应的气流就会失速,进一步在叶片外表面形成,降低发动机效率,更好地满足限制功率的需要。然而,为了实现限制功率的目的,由于叶片有一定的重量,结构非常繁琐,加上机组的综合效率相对较低。因此,当风速达到相应极限时,必须暂停运行。发电机的运行速度会随着电网频率的变化而变化,传输功率也会受到叶片的干扰。一旦相应的旋转速度大于额定速度,叶片就会调整功率,其中功能价值明显的翼叶具有独特的结构,只要这种结构遇到非常强的风力,就会从叶片的背风侧产生湍流,从而削弱空气动力,干扰能量获取,导致失速。失速作为一个比较麻烦的过程,一旦速度不稳定,就很难形成失速效应,一般不用于控制大于MW级的大型风力涡轮机。


3.3风轮控制技术


风轮控制技术在风力发电中的主要作用是保证发电系统的稳定性,主要是利用信号反馈掌握相关的功率信号,分析数据之间的关系,绘制曲线图。在风轮控制技术的实际应用中,需要对系统的最大功率和实际输出功率进行比较分析,以获得相关的差异并进行实际应用。同时,需要调整风力发电机组的叶片角度,以提高整体运行效果。但在实际运行中,风轮控制技术投资成本高,难以获得最大功率曲线,需要技术人员进行深入研究,提高应用效率。


3.4风力发电机组偏航控制


偏航控制系统在风力发电机组控制系统中占有特别重要的地位。一般来说,偏航系统的组成部分包括偏航液压电路、偏航驱动装置、扭缆保护装置等,可与风电机组控制系统配合,保证叶轮保持在迎风状态,提高发电效率,保证风电机组运行安全。风电系统的偏航控制系统主要分为主动迎风偏航系统和被动迎风偏航系统。主动迎风偏航系统通常用于大型并网风力发电系统,通过下风向的风向标发出信号,加强风控。被动迎风偏航系统通常用于小型独立风力发电系统,通过尾舵控制,当风向发生变化时,被动对风。因为风的方向随时都在变化,所以机舱必须始终保持旋转状态,以确保风轮能够始终保持积极的风状态,以最大限度地捕获风能。但在下风向、风向仪精度等相关问题的影响下,很难实现对风的精确控制,不利于最大限度地捕捉风能。同时,风电机组叶片在运行过程中受力不均匀,容易造成机组和叶片的振动疲劳。因此,要密切关注提高风险控制精度的措施,加强理论研究,寻找科学合理的控制算法和策略,促进叶轮风险控制精度的提高。


结语


随着我国经济水平的快速提高,社会各界对生产和日常生活用电的需求越来越大。作为风力发电企业的重要基础工作,风力发电机的监督管理是保证设备安全运行的重要保障。通过探索风力发电机技术监督管理内容、管理要求、重点工作和技术监督闭环的全过程,希望逐步提高风力发电机的技术监督管理水平。


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