風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)

　?。?）氣象系統(tǒng)
　　氣象系統(tǒng)為智能氣象測量儀器，通過RS485口和控制器進(jìn)行通訊，將機(jī)艙外的氣象參數(shù)采集至控制系統(tǒng)。根據(jù)環(huán)境溫度控制氣象測量系統(tǒng)的加熱器以防止結(jié)冰。
　　閃光障礙燈控制，每個葉片的末端安裝閃光障礙燈，在夜晚點(diǎn)亮。
　　機(jī)艙風(fēng)扇控制機(jī)艙內(nèi)環(huán)境溫度。
　?。?）電動變槳距系統(tǒng)
　　變槳距系統(tǒng)包括每個葉片上的電機(jī)、驅(qū)動器、以及主控制PLC等部件，該P(yáng)LC通過CAN總線和機(jī)組的主控系統(tǒng)通訊，是風(fēng)電控制系統(tǒng)中槳距調(diào)節(jié)控制單元，變槳距系統(tǒng)有后備DO順槳控制接口。槳距系統(tǒng)的主要功能如下： 緊急剎車順槳 系統(tǒng)控制，在緊急情況下，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)順槳控制。 通過CAN通訊接口和主控制器通訊，接受主控指令，槳距系統(tǒng)調(diào)節(jié)槳葉的節(jié)角距至預(yù)定位置。 槳距系統(tǒng)和主控制器的通訊內(nèi)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(jié)距給定指令
　　槳距系統(tǒng)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(tǒng)
　　齒輪箱系統(tǒng)用于將風(fēng)輪轉(zhuǎn)速增速至雙饋發(fā)電機(jī)的正常轉(zhuǎn)速運(yùn)行范圍內(nèi)，需監(jiān)視和控制齒輪油泵、齒輪油冷卻器、加熱器、潤滑油泵等等。
　　當(dāng)齒輪油壓力低于設(shè)定值時(shí)，起動齒輪油泵；當(dāng)壓力高于設(shè)定值時(shí)，停止齒輪油泵。當(dāng)壓力越限后，發(fā)出警報(bào)，并執(zhí)行停機(jī)程序。
　　齒輪油冷卻器/加熱器控制齒輪油溫度：當(dāng)溫度低于設(shè)定值時(shí)，起動加熱器，當(dāng)溫度高于設(shè)定值時(shí)停止加熱器；當(dāng)溫度高于某設(shè)定值時(shí)，起動齒輪油冷卻器，當(dāng)溫度降低到設(shè)定值時(shí)停止齒輪油冷卻器。
　　潤滑油泵控制，當(dāng)潤滑油壓低于設(shè)定值時(shí)，起動潤滑油泵，當(dāng)油壓高于某設(shè)定值時(shí)，停止?jié)櫥捅谩?BR>　　（6）偏航系統(tǒng)控制
　　根據(jù)當(dāng)前的機(jī)艙角度和測量的低頻平均風(fēng)向信號值，以及機(jī)組當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)、負(fù)荷信號，調(diào)節(jié)CW（順時(shí)針）和CCW（逆時(shí)針）電機(jī)，實(shí)現(xiàn)自動對風(fēng)、電纜解纜控制。
　　自動對風(fēng)：當(dāng)機(jī)組處于運(yùn)行狀態(tài)或待機(jī)狀態(tài)時(shí)，根據(jù)機(jī)艙角度和測量風(fēng)向的偏差值調(diào)節(jié)CW、CCW電機(jī)，實(shí)現(xiàn)自動對風(fēng)。（以設(shè)定的偏航轉(zhuǎn)速進(jìn)行偏航，同時(shí)需要對偏航電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測）
　　自動解纜控制：當(dāng)機(jī)組處于暫停狀態(tài)時(shí)，如機(jī)艙向某個方向扭轉(zhuǎn)大于720度時(shí)，啟動自動解纜程序，或者機(jī)組在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果扭轉(zhuǎn)大于1024度時(shí)，實(shí)現(xiàn)解纜程序。
　?。?）大功率變流器通訊
　　主控制器通過CANOPEN通訊總線和變流器通訊，變流器實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)/脫網(wǎng)控制、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、有功功率控制、無功功率控制：
　　并網(wǎng)和脫網(wǎng)：變流器系統(tǒng)根據(jù)主控的指令，通過對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁，將發(fā)電機(jī)定子輸出電能控制至同頻、同相、同幅，再驅(qū)動定子出口接觸器合閘，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)；當(dāng)機(jī)組的發(fā)電功率小于某值持續(xù)幾秒后或風(fēng)機(jī)或電網(wǎng)出現(xiàn)運(yùn)行故障時(shí)，變流器驅(qū)動發(fā)電機(jī)定子出口接觸器分閘，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的脫網(wǎng)。
　　發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)：機(jī)組并網(wǎng)后在額定負(fù)荷以下階段運(yùn)行時(shí)，通過控制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)機(jī)組在最佳λ曲線運(yùn)行，通過將風(fēng)輪機(jī)當(dāng)做風(fēng)速儀測量實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)距值，調(diào)節(jié)機(jī)組至最佳狀態(tài)運(yùn)行。
　　功率控制：當(dāng)機(jī)組進(jìn)入恒定功率區(qū)后，通過和變頻器的通訊指令，維持機(jī)組輸出而定的功率。
　　無功功率控制：通過和變頻器的通訊指令，實(shí)現(xiàn)無功功率控制或功率因數(shù)的調(diào)節(jié)。
　　8）安全鏈回路
　　安全鏈回路獨(dú)立于主控系統(tǒng)，并行執(zhí)行緊急停機(jī)邏輯，所有相關(guān)的驅(qū)動回路有后備電池供電，保證系統(tǒng)在緊急狀態(tài)可靠執(zhí)行。
　　三 目前技術(shù)狀態(tài)及對策
　　目前我廠已擁有發(fā)電機(jī)技術(shù)，變流系統(tǒng)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)入市場考慮，應(yīng)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(xiàng)技術(shù)的國內(nèi)廠家有南京科遠(yuǎn)自動化集團(tuán)股份有限公司等廠家，北京景新也擁有此項(xiàng)技術(shù)，并在1MW機(jī)組上試運(yùn)行。
　　自主研發(fā)方面，鑒于風(fēng)電控制系統(tǒng)的復(fù)雜性，需與有實(shí)力的高校發(fā)合，研發(fā)中需設(shè)立多個分項(xiàng)目，因?yàn)樵擁?xiàng)目包含計(jì)算機(jī)硬件、電力電子、軟件、通迅等項(xiàng)技術(shù)，按功能也是分散在風(fēng)電機(jī)組各處。
　　四 結(jié)束語
　　目前風(fēng)力發(fā)電的主要方向：
　　1陸地風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用１．５／２Ｍ雙饋異步發(fā)電機(jī)組。
　　2、離岸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用４／５Ｍ永磁同步全饋發(fā)電機(jī)組。
　　3、建設(shè)大型或者超大型的風(fēng)力電場（有上百臺風(fēng)力機(jī)組組成）。
　　4、風(fēng)力機(jī)組控制系統(tǒng)具有防電壓穿透功能。
　　5、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在在線發(fā)電時(shí)可調(diào)節(jié)功率因數(shù)，在不發(fā)電時(shí)也可以調(diào)節(jié)功率因數(shù)，進(jìn)行無功補(bǔ)償，凈化電網(wǎng)。