关键词：风电系统；混合式液压机械；无级变速技术
引言
新能源的研究和利用已成为全球各国关注的焦点。目前，风力发电的成本已接近于火力发电。然而，在整个风电行业中，如何优化风力发电中各项技术，确保整个风力发电机组在高效、持续、稳定的前提下，减少初期成本和维护成本仍是具有挑战性的任务。双馈式变速恒频风电系统存在励磁电流较大、励磁损耗较高、电气设备昂贵、不易排查故障等诸多不足之处，因此，部分学者提出将液压传动技术用于风力发电系统中，以实现异步发电和稳压的目的，但效率只有72．9%。虽然对静压式无级变速器式风力发电系统的可靠性和维护成本进行了优化，但效率偏低的问题仍然存在。为弥补液压回路效率略低的问题，由机械支路和伺服支路组成的功率分流式传动系统，但由于伺服电机昂贵的原因使得总体造价偏高。可用于风电系统的液压机械复合变速器方案，建立了实际转矩的预测模型。在国内，大部分学者对中小型变速风轮机的功率分流传动系统方面的研究是针对液力变矩器进行的。用于风力发电的输入耦合式液压机械复合变速器，但其输入耦合式变速器调速范围较窄，导致切入、切出风速范围远小于额定风速范围。
1对DFIG-VSCF风电变流器设计电网保护电路
1.1定子侧保护电路
定子侧保护电路在设计上是将交流开关加到定子侧。从设计构成上来看，这种保护电路的设计类似于并网软启动器。当电路处于运行状态的时候，所有的交流开关都会启动，并处于导通的状态。此时如果存在电压跌落的现象，就会引发大电流的冲击。为了使电网运行故障的时候，能够对电流有效控制，可以在选择大功率绝缘栅双极功率晶体管件的时候，以高等级电流的功率器件为主，作为转子侧变流器，就会在定子侧有大量的暂态电流产生的时候，能够通过对晶闸管的触发角进行控制的方法限制电流。同时，系统的运行效率也会由于交流开关的通态压降的存在而降低。当电网处于正常运行的时候，要将通态损耗降低，就需要运行导通旁路继电器，将交流开关关闭，就可以获得良好的效果。
1.2转子侧保护电路
转子侧保护电路是在转子侧安装双馈型系统。这种方法是较为常用的，可以获得良好的效果。转子侧保护电路在设计上可以根据需要设计为不同种形式。第一种设计形式：转子侧保护电路采用两相交流开关，将晶闸管采用反向的方法进行并联。如果电网在运行过程中产生故障的时候，要使得变流器得到保护，交流开关所构成的短路转子绕组就可以发挥作用。这种设计结构的电路在运行中，由于转子电流中直流分量是非常大的，就会由于晶闸管过零关断不会发生作用，必然会产生保护电路的误动作或者拒动的现象，晶闸管要适应这种电路环境也是非常困难的。第二种设计形式：转子侧保护电路的主要构件为晶闸管和二极管整流桥。当直流侧电压值为最大的时候，要使得转子绕组实现短路，就可以采用触发晶闸管发挥电流导通的作用，对于转子绕组连接转子侧变流器要在此时断开。保护电路要连接在转子绕组上，持续连接的作用是保持主回路开关动作，指导定子侧与电网之间的连接完全断开。采用这种电网控制的方法不仅结构简单，而且晶闸管的运行中开启和短路都不能自动运行。如果电网的运行故障已经消除了，系统很难自行恢复，就需要重新进行并网连接。
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2风电并网技术的优化措施
2.1风电功率评估
对风电进行转化时，需要采用很对并网技术，其中，最主要的是对风力发电量进行评估。随着我国风电事业的不断发展，社会各界逐渐对风电进行了大量研究，通过这些研究可以发现，可以利用天气预报的信息，构建出不同的分析模型，将这些模型组合到一起之后，计算出相对较为精确的结论。首先，在该技术当中，主要应用了天气遇到的分析信息，由于我国天气预报技术较为完善，使得其采集到的天气信息较为准确，为风力发电以及并网提供了良好支持。其次，通过对风电设备周边信息的采集，准确掌握风电场所的具体情况，并以此为基础，确定出轮毂的风向，以及风力的流动速度。最后，利用上述得到的结果，可绘制出相应的功率曲线，从而推导出风机的实际功率。通过这一技术的应用，能够为风机的选择提供重要帮助，从根本上改善了预测不准确的问题，极大程度上提升了预测的精确度。
2.2无功补偿方式
通过大量时间研究表明，在风电并网时，存在很多问题，其中，最为常见的是电压稳定性较低，而导致这一问题出现的主要原因则是风电设备运行过程中，需要一定的无功功率表，特别是异步发电机，这一问题更加显著。所以，想要使电网更加良好的运行，应采取科学、合理的无功补偿方式，具体来说，可以从以下几个方面着手：（1）在现有风电系统内，安装动态无功补偿装置，如SVC补偿器等，通过这类设备的使用，优化风电的暂态性能，增加风电场的最高容量。确定SVC容量时，不仅要考虑SVC的调节性，同时还要集合风电场的容量，关注电网的内部结构等。（2）改进电网结果，或者是提高符合功率，也会增加风电容量，并优化风电暂态性能。（3）对风电系统进行检查，确保其无故障之后，将低电压的部分隔离，使得整个风电系统运行时，能够一直采用最佳的控制方式。但需要注意的是，若隔离部分较多时，应分析电网调控性能，确保低电压部分隔离的同时，不会对调节功能造成较大的应用，使电网可以安全、稳定的运行。
2.3实时调度控制协调
实时调度控制协调指的是在以1min为周期的控制环节中，通过对当前电网消纳能力和风电场理论发电能力进行实时计算，及对系统AGC备用、旋转备用及联络线交换计划等进行监视，再根据监测结果对风电机组出力进行快速调整，以促进风电利用率达到最大。另外，还需根据风电实时发电情况实时调整AGC机组，调整AGC机组过程中，可根据优先级对其进行排序和分组，AGC机组排序可根据其计划电量和上世纪完成电量之间的差值进行确定。确定排序因子后，可形成降调节和升调节的机组序列。若需减少机组出力，可从排序因子高的机组逆方向开始查找分配，若增加机组出力，则可从排序因子低的机组开始顺序查找。
结语
在实测风速范围内工作，液压机械变速器在低风速段效率为88．32%左右，高风速段效率为85．95%左右．液压机械复合变速器的试验数据与仿真结果基本吻合，说明该种系统数学建模和仿真控制策略有效．文中的研究表明，复合液压机械无级变速器能够用于风力发电，并具有很好的应用前景;尽管如此，然而对于惯性比较大的系统来说，系统控制的可靠性是一个复杂的问题，有待进行更加深入的研究．
参考文献
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[3]王秀丽，赵勃扬，黄明煌，等.大规模深远海风电送出方式比较及集成设计关键技术研究[J].全球能源互联网，2019，09(02)：44-51.
论文作者:姜岩岩 白杨 张金玲 王玉红
论文发表刊物:《科学与技术》2019年20期
论文发表时间:2020/4/28
标签：风电论文; 转子论文; 电网论文; 机组论文; 系统论文; 电路论文; 晶闸管论文; 《科学与技术》2019年20期论文;