風(fēng)力發(fā)電機組控制系統

　?。?）氣象系統
　　氣象系統為智能氣象測量?jì)x器，通過(guò)RS485口和控制器進(jìn)行通訊，將機艙外的氣象參數采集至控制系統。根據環(huán)境溫度控制氣象測量系統的加熱器以防止結冰。
　　閃光障礙燈控制，每個(gè)葉片的末端安裝閃光障礙燈，在夜晚點(diǎn)亮。
　　機艙風(fēng)扇控制機艙內環(huán)境溫度。
　?。?）電動(dòng)變槳距系統
　　變槳距系統包括每個(gè)葉片上的電機、驅動(dòng)器、以及主控制PLC等部件，該PLC通過(guò)CAN總線(xiàn)和機組的主控系統通訊，是風(fēng)電控制系統中槳距調節控制單元，變槳距系統有后備DO順槳控制接口。槳距系統的主要功能如下： 緊急剎車(chē)順槳 系統控制，在緊急情況下，實(shí)現風(fēng)機順槳控制。 通過(guò)CAN通訊接口和主控制器通訊，接受主控指令，槳距系統調節槳葉的節角距至預定位置。 槳距系統和主控制器的通訊內容包括：
　　槳葉A位置反饋
　　槳葉B位置反饋
　　槳葉C位置反饋
　　槳葉節距給定指令
　　槳距系統綜合故障狀態(tài)
　　葉片在順槳狀態(tài)
　　順槳命令
　?。?）增速齒輪箱系統
　　齒輪箱系統用于將風(fēng)輪轉速增速至雙饋發(fā)電機的正常轉速運行范圍內，需監視和控制齒輪油泵、齒輪油冷卻器、加熱器、潤滑油泵等等。
　　當齒輪油壓力低于設定值時(shí)，起動(dòng)齒輪油泵；當壓力高于設定值時(shí)，停止齒輪油泵。當壓力越限后，發(fā)出警報，并執行停機程序。
　　齒輪油冷卻器/加熱器控制齒輪油溫度：當溫度低于設定值時(shí)，起動(dòng)加熱器，當溫度高于設定值時(shí)停止加熱器；當溫度高于某設定值時(shí)，起動(dòng)齒輪油冷卻器，當溫度降低到設定值時(shí)停止齒輪油冷卻器。
　　潤滑油泵控制，當潤滑油壓低于設定值時(shí)，起動(dòng)潤滑油泵，當油壓高于某設定值時(shí)，停止潤滑油泵。
　?。?）偏航系統控制
　　根據當前的機艙角度和測量的低頻平均風(fēng)向信號值，以及機組當前的運行狀態(tài)、負荷信號，調節CW（順時(shí)針）和CCW（逆時(shí)針）電機，實(shí)現自動(dòng)對風(fēng)、電纜解纜控制。
　　自動(dòng)對風(fēng)：當機組處于運行狀態(tài)或待機狀態(tài)時(shí)，根據機艙角度和測量風(fēng)向的偏差值調節CW、CCW電機，實(shí)現自動(dòng)對風(fēng)。（以設定的偏航轉速進(jìn)行偏航，同時(shí)需要對偏航電機的運行狀態(tài)進(jìn)行檢測）
　　自動(dòng)解纜控制：當機組處于暫停狀態(tài)時(shí)，如機艙向某個(gè)方向扭轉大于720度時(shí)，啟動(dòng)自動(dòng)解纜程序，或者機組在運行狀態(tài)時(shí)，如果扭轉大于1024度時(shí)，實(shí)現解纜程序。
　?。?）大功率變流器通訊
　　主控制器通過(guò)CANOPEN通訊總線(xiàn)和變流器通訊，變流器實(shí)現并網(wǎng)/脫網(wǎng)控制、發(fā)電機轉速調節、有功功率控制、無(wú)功功率控制：
　　并網(wǎng)和脫網(wǎng)：變流器系統根據主控的指令，通過(guò)對發(fā)電機轉子勵磁，將發(fā)電機定子輸出電能控制至同頻、同相、同幅，再驅動(dòng)定子出口接觸器合閘，實(shí)現并網(wǎng)；當機組的發(fā)電功率小于某值持續幾秒后或風(fēng)機或電網(wǎng)出現運行故障時(shí)，變流器驅動(dòng)發(fā)電機定子出口接觸器分閘，實(shí)現機組的脫網(wǎng)。
　　發(fā)電機轉速調節：機組并網(wǎng)后在額定負荷以下階段運行時(shí)，通過(guò)控制發(fā)電機轉速實(shí)現機組在最佳λ曲線(xiàn)運行，通過(guò)將風(fēng)輪機當做風(fēng)速儀測量實(shí)時(shí)轉距值，調節機組至最佳狀態(tài)運行。
　　功率控制：當機組進(jìn)入恒定功率區后，通過(guò)和變頻器的通訊指令，維持機組輸出而定的功率。
　　無(wú)功功率控制：通過(guò)和變頻器的通訊指令，實(shí)現無(wú)功功率控制或功率因數的調節。
　　8）安全鏈回路
　　安全鏈回路獨立于主控系統，并行執行緊急停機邏輯，所有相關(guān)的驅動(dòng)回路有后備電池供電，保證系統在緊急狀態(tài)可靠執行。
　　三 目前技術(shù)狀態(tài)及對策
　　目前我廠(chǎng)已擁有發(fā)電機技術(shù)，變流系統正在研發(fā)中，已在2010年初完成，其它技術(shù)尚處于空白之中，為快速進(jìn)入市場(chǎng)考慮，應采取兩條腿走路的方案，即自主研發(fā)和技術(shù)引進(jìn)。目前擁有此項技術(shù)的國內廠(chǎng)家有南京科遠自動(dòng)化集團股份有限公司等廠(chǎng)家，北京景新也擁有此項技術(shù)，并在1MW機組上試運行。
　　自主研發(fā)方面，鑒于風(fēng)電控制系統的復雜性，需與有實(shí)力的高校發(fā)合，研發(fā)中需設立多個(gè)分項目，因為該項目包含計算機硬件、電力電子、軟件、通迅等項技術(shù)，按功能也是分散在風(fēng)電機組各處。
　　四 結束語(yǔ)
　　目前風(fēng)力發(fā)電的主要方向：
　　1陸地風(fēng)力發(fā)電機組采用１．５／２Ｍ雙饋異步發(fā)電機組。
　　2、離岸風(fēng)力發(fā)電機組采用４／５Ｍ永磁同步全饋發(fā)電機組。
　　3、建設大型或者超大型的風(fēng)力電場(chǎng)（有上百臺風(fēng)力機組組成）。
　　4、風(fēng)力機組控制系統具有防電壓穿透功能。
　　5、風(fēng)力發(fā)電機組在在線(xiàn)發(fā)電時(shí)可調節功率因數，在不發(fā)電時(shí)也可以調節功率因數，進(jìn)行無(wú)功補償，凈化電網(wǎng)。