正文 並網運行的風力發電係統運行分析(2 / 3)

這種軟並網方法的特點是通過控製晶閘管的導通角,將發電機並網瞬間的衝擊電流值限製在規定的範圍內,從而得到一個平滑的並網暫態過程。

在雙向晶閘管兩端並接有旁路並網自動開關,並在零轉差率時實現自動切換,在並網暫態過程完畢後,即將雙向晶閘管短接。與此種軟並網連接方式相對應的另一種軟並網連接方式是在異步發電機與電網之間通過雙向晶閘管直接接,在晶閘管兩端設有並接的旁路並網自動開關,雙向晶閘管即在並網過程中起到控製衝擊電流的作用,同時又作為無觸頭自動開關,因而控製回路也較為簡單些,並且避免了有觸頭自動開關觸頭粘著、彈跳及磨損等現象,可以保證較高的開關頻率,這是其優點。但這種連接方式需選用電流允許值大的高反壓雙向晶閘管,這是因為在這種連接方式下,雙向晶閘管中通過的電流需滿足能通過異步發電機的額定電流值,而具有旁路並網自動開關的軟並網連接方式中的高反壓雙向晶閘管隻要能通過較發電機空載電流略高的電流就可以滿足要求,這是這種連接方式的不利之處。這種軟並網連接方式的並網過程與上述具有並網自動開關的軟並網連接方式的並網過程相同,在雙向晶閘管開始導通階段,異步電機作為電動機運行,但隨著異步電機轉速的升高,滑差率漸漸接近於零,當滑差率為零時,雙向晶閘管已全部導通,並網過程也就結束。

二、雙速異步發電機的運行控製

1.小容量電機向大容量電機的切換

當小容量發電機的輸出在一定時間內平均值達到某—設定值(例如小容量電機額定功率的75%左右),通過計算機控製將自動切換到大容量電機,為完成此過程,發電機暫時從電網中脫離出來,風力機轉速升高,根據預先設定的啟動電流值,當轉速接近同步速時通過晶閘管並入電網,所設定的電流值應根據風電場內變電所所所允許投入的最大電流來確定。由於小容量電機向大容量電機的切換是由低速向高速的切換,故這一過程是在電動機狀態下進行的。

晶閘管軟並網技術雖然是目前一種先進的並網方法,但它也對晶閘管器件與之相關的晶閘管出發電路提出了嚴格的要求,即晶閘管器件的特性要一致、穩定以及觸發電路可靠,隻有發電機主回路中的每相的雙向晶閘管特性一致,控製極出發電壓、出發電流一致,全開通後壓降相同,才能保證可控矽導通角在0°-180°範圍內同步逐漸增大,才能保證發電機三相電流平衡,否則會對發電機不利。目前在晶閘管軟並網方法中,根據晶閘管的通斷狀況,觸發電路由移相觸發及過零觸發兩種方式,移相觸發會造成發電機每相電流為正負半波對稱的非正弦波含有較多的奇次諧波分量,這些諧波會對電網造成汙染公害,必須加以限製和消除。

過零觸發是在設定的周期內,逐步改變晶閘管的導通周波數,最後達到全部導通,使發電機平穩並入電網,因而不產生諧波幹擾。通過晶閘管軟並網法將風力驅動的異步發電機並入電網是目前國內外中型及大型風力發電機組中普遍采用的,中國引進和自行開發研製生產的250、300、600kw的並網型異步風力發電機組,都是采用這種並網技術。

2.大容量電機向小容量電機的切換

當雙速異步發電機在高輸出功率(即大容量電機)運行時,若輸出功率在一定時間內(例如5min)平均下降到小容量電機額定容量的50%以下時,通過計算機控製係統,雙速異步發電機將自動由大容量電機切換到小容量電機(即低輸出功率)運行,必須注意的是當大容量電機切出,小容量電機切入時,雖然由於風速的降低,風力機的轉速已逐漸減慢,但因小容量電機的同步轉速較大容量電機的同步轉速低,被異步發電機將處於超同步轉速狀態下,小容量電機在切入(並網)時所限定的電流值應小於小容量電機在最大轉矩下相對應的電流值,否則異步發電機會發生超速,導致超速保護動作而不能切入。