关于风能节能发电中发电机并网控制措施的探讨

摘要：最近几年以来，随着人口数量的不断增加，人类逐渐对常规能源有了更深入的研究和更广泛的利用，但是常规能源的消耗量在同时也不断增大，甚至不得不面临着能源枯竭的严重威胁。当前时代下新能源的开发和应用可以说是势在必行，而风能是目前为止一种能够可再生的资源，无须考虑原材料在未来时间里的供给。不过风能的不确定性导致其应用范围还没有得到有效的扩展，因此进一步提高风力的发电效率，确保风力的发电质量，已经成为目前的主要研究课题之一。本文对风力发电机并网的控制措施进行了探讨。

关键词：风力发电机；并网；控制措施

Abstract: In recent years, with the increase of population, the human gradually to conventional energy have more in-depth research and more extensive use, but conventional energy consumption at the same time also is continuously increasing, and even had to face serious threat of energy exhaustion. The current era is the new energy development and application can say is imperative, but wind power is now a can renewable resources, need not consider raw materials in the future supply of time. But the uncertainty of wind power lead to the application has not been effective expansion, further improve the wind power generation efficiency, ensure the quality of the wind power generation, has become one of the main research topic. In this paper, the wind generator combined control measures are discussed.

Keywords: Wind generator; Grid; Control measures

中图分类号：TE08 文献标识码：A文章编号：

随着近几年科技水平的不断提高，城市工业化程度逐渐的深化，各个领域对电能的需求也越来越多，不可再生资源的消耗量随之增多，严重超出了正常的负荷，因此人们转而利用风能进行发电，由于风能具有清洁能源以及可再生资源等主要特点，所以已经成为了目前应用效率也最高的一种重要发电方式，并且受到了多个国家的重视。此外，并网发电能够进一步提高发电的效率水平，确保发电的质量，可以在电压的输出过程中起到良好的稳定作用，因此并网风电技术逐渐开始应用于各大领域当中，但是由于风能具有不稳定的特点，常常会导致风力发电机的电压出现较大幅度的变化，甚至出现较低的幅值，所以目前我们的研究重点放在了如何有效的控制风力发电机并网的问题上。

1通过使用异步发电机有效的进行并网控制

通过使用异步发电机进行有效的并网控制，是目前为止操作较为简单便捷并且能够确保并网可靠稳定运行的一种有效控制措施。该措施应用的主要原理就是在其并入电网的过程中，通过滑差率来对负荷进行适当的调整，输出的功率值大致与转速呈现线性关系，并不会对其有太高的精确要求，因此在异步转速与同步转速逐渐趋于一致的时候就能够进行并网。目前实践中所应用的异步电动机并网措施主要包括以下几点：

1.1降压并网法

这里的降压并网指的是在异步发电机和电网之间通过串接具有一定阻值的电感，能够有效的降低合闸并网，并在降低的一瞬间及时的对电流幅值进行强烈的冲击，尽可能的减少电压下降的幅度。（1）优点：降压并网这一措施可以有效的缓解对电网产生的强烈冲击。（2）缺点：该方法由于在异步发电机和电网之间串接了具有一定阻值的电感，所以在工作的过程中需要消耗适当的功率尽快的进行解除。（3）合适的应用场合：通过采取降压并网的措施来获得较大效益是需要花费很大的成本的，因此只能在百千瓦级的机组当中进行使用，最近几年来我国引进的200KW发出较大功率的电机组当中，通常就会采用这种形式进行并网。拓扑结构图如图1：

图1降压并网控制方法

1.2直接并网法

在发电机与电网之间的相序保持一致的前提下，如果异步发电机的转速能够无限趋近于同步转速，那么可以将发电机输出的电流直接并入到电网当中，这种方法就是直接并网法；该方法的并网信号来自于测速系统，在得到信号之后通过自动进行空气的开关最终实现并网。

（1）优点：能够有效的实现变速恒频控制，不管是有功功率还是无功功率都可以实现单独解耦控制，最终有效的补偿无功功率，并对电压起到良好的稳定作用。（2）缺点：实现该控制方法的一个重要前提就是让发电机和电网之间的相序能够保持一致，因此会对发电机提出更高的要求。（3）适当的应用场合：直接并网法通常应用在发电机容量小于百千瓦的场合，并且要求有非常大的电网容量才行。拓扑结构如图2：

图2直接并网控制方法

1.3准同期并网

跟下文所述的同步发电机准同步并网控制法一样，准同期并网法主要指的是在转速无限趋近于同步转速的过程中，先利用电容励磁，通过构建额定的电压，再适当的调节发电机电压，最终让其与系统保持同步。在发电机的电压以及相位等都逐渐跟系统趋于同步之后，最后就可以把发电机投入到电网当中让其正常运行。通过这种方式，如果按照以往的步骤先通过整步之后再进行同步并网，那么还需要使用精度较高的同期设备，这就对造价要求提出了更高的要求，而且花费时间过长，不能满足我们在实际应用中的要求和标准。此外，该方法在合闸的时候虽然产生的冲击电流相对较小，但是仍然要将其尽可能的进行控制，避免出现网上飞车的现象。由于该方法不会对系统电压产生较大的影响，通常会在电网与风力发电机组二者具有的容量相差不大的场合进行应用。

1.4电力电子原件软并网法

电子元件软并网控制法主要是通过在异步发电机和电网之间串接相应的电力电子元件，然后将其两端跟动合触头并联在一起即可[7]。在实际的应用过程中，风力发电机接收到发送过来的启动信号之后，在确定电网相序与其一致之后就会自动启动。随着发电机转速不断的加快，将会使其转差率不断的接近于零，这时动合触头就会完全闭合，电力电子元件出现被短接的现象，那么发电机输出电流不需要再继续通过电子元件就能够直接并入到电网当中。（1）优点：在发电机并网的时候会产生一定的冲击电流，该方法能将该电流值进行适当的控制，避免其超出规定的范围，最终确保并网稳定进行。（2）缺点：①回路的控制过程相对来说较为复杂，在长时间的工作过程中，触头开关会不断的进行弹跳，导致磨损加快，无法确保开关频率满足工作要求。②该控制方法对电子元件的要求相对较高。③该方法的奇次谐波分量超出了一般水平，在一定程度上会对电网产生一定的污染。（3）合适的应用场合：该控制方法一般比较适合在大型风力发电机组当中进行应用。我国近些年来引进并在此基础上自主研发出来的异步电机组主要包括250、300、600KW，通常都会采用该控制方法进行并网。拓扑结构如图3：