大型風電場及風電機組的控制系統

     3.1 風電機組的軟啟動并網
    在風電機組啟動時，控制系統對風速的變化情況進行不間斷的檢測，當10分鐘平均風速大于起動風速時，控制風電機組作好切入電網的一切準備工作:松開機械剎車，收回葉尖阻尼板，風輪處于迎風方向。控制系統不間斷地檢測各傳感器信號是否正常，如液壓系統壓力是否正常，風向是否偏離，電網參數是否正常等。如10分鐘平均風速仍大于起動風速，則檢測風輪是否已開始轉動，并開啟晶閘管限流軟起動裝置快速起動風輪機，并對起動電流進行控制，使其不超過最大限定值。異步風力發電機在起動時，由于其轉速很小，切入電網時其轉差率很大，因而會產生相當于發電機額定電流的5～7倍的沖擊電流，這個電流不僅對電網造成很大的沖擊，也會影響風電機組的壽命。因此在風電機組并網過程中采取限流軟起動技術，以控制起動電流。當發電機達到同步轉速時電流驟然下降，控制器發出指令，將晶閘管旁路。晶閘管旁路后，限流軟起動控制器自動復位，等待下一次起動信號。這個起動過程約40S左右，若超過這個時間，被認為是起動失敗，發電機將被切出電網，控制器根據檢測信號，確定機組是否重新起動。
    異步風電機組也可在起動時轉速低于同步速時不并網，等接近或達到同步速時再切入電網，則可避免沖擊電流，也可省掉晶閘管限流軟啟動器。
    3.2 大小發電機的切換控制
    在風電機組運行過程中，因風速的變化而引起發電機的輸出功率發生變化時，控制系統應能根據發電機輸出功率的變化對大小發電機進行自動切換，從而提高風電機組的效率。具體控制方法為:
    （1） 小發電機向大發電機的切換
    在小發電機并網發電期間，控制系統對其輸出功率進行檢測，若1秒鐘內瞬時功率超過小發電機額定功率的20%，或2分鐘內的平均功率大于某一定值時，則實現小發電機向大發電機的切換。切換過程為:首先切除補償電容，然后小發電機脫網，等風輪自由轉動到一定速度后，再實現大發電機的軟并網;若在切換過程中風速突然變小，使風輪轉速反而降低的情況下，應再將小發電機軟并網，重新實現小發電機并網運行。
    （2） 大發電機向小發電機的切換
    檢測大發電機的輸出功率，若2分鐘內平均功率小于某一設定值（此值應小于小發電機的額定功率）時，或50S瞬時功率小于另一更小的設定值時，立即切換到小發電機運行。切換過程為:切除大發電機的補償電容器，脫網，然后小發電機軟并網，計時20S，測量小發電機的轉速，若20S后未達到小發電機的同步轉速，則停機，控制系統復位，重新起動。若20S內轉速已達到小發電機旁路轉速則旁路晶閘管軟起動裝置，再根據系統無功功率情況投入補償電容器。
    3.3 變槳距控制方式及其改進
    風力發電機并網以后，控制系統根據風速的變化，通過槳距調節機構，改變槳葉攻角以調整輸出電功率，更有效地利用風能。在額定風速以下時，此時葉片攻角在零度附近，可認為等同于定槳距風力發電機，發
    電機的輸出功率隨風速的變化而變化。當風速達到額定風速以上時，變槳距機構發揮作用，調整葉片的攻角，保證發電機的輸出功率在允許的范圍內。