[01351897]大型风电机组电气控制系统关键技术

本成果来自与企业的合作课题,对大型风电机组电气控制系统关键技术进行了研究,并形成了产业化,大型风电机组电气控制系统由模块化组合式风电变流器、集成一体化风机整机控制器、独立电伺服变桨系统组成。集成一体化风机整机控制器将变桨、变流器控制与风机主控制有机集成在一起,更有效地实现风机变桨、变速的协调控制;模块化组合式风电变流器采用子变流器单元,经多单元并联实现容量的扩展;独立电伺服变桨系统采用基于电磁量的观测实现三个桨叶的独立控制,省去桨叶应力传感器。采用上述技术路线可以有效提高产业化程度和可靠性、降低成本和复杂度、便于维护。 模块化组合式风电变流器采用变流器子单元组合的方式实现容量的扩展,满足 1.25MW、2MW、3.6MW全系列风电机组变流器的需求,通过大批量生产变流器子单元和分布式控制系统,大幅度降低生产和维护成本,其技术关键是多变流器单元的并联稳定控制和变流器单元间的环流控制技术,实现了风电变流器数字化、智能化控制,高可靠,高稳定运行,缩短了与国外变流器的差距。攻克了风电变流器中的一系列关键技术,包括复杂电力电子分布式控制平台,LCL滤波器的有源阻尼扩展,并联扩展与零序环路抑制技术,无功和正交环流及放凝露扩展,低电压和高电压故障穿越及电网不平衡运行控制,基于DPWM交错并联调制,变流器寿命延长优化调制,风电机组变换器风电优化控制等技术。 集成一体化整机控制系统把变桨控制、变速控制与风机主控合为一体,不仅降低成本,更为实现变桨、变速的协调控制提供便利,其技术关键是变速、变桨的协调优化控制和最优发电控制技术,达到柔化风机载荷、对电网友好和最大化发电的多目标最优, 自主研发出大型风电机组整机控制器,研究了大型风力发电机组整机控制器的组成,进行了整机控制器硬件平台的选型和配置,设计了双馈风力发电整机控制器的软件结构,采用模块化的设计方法,详细设计了双馈风力发电整机控制器所要实现的功能模块,并形成产业化。 独立电伺服变桨系统采用永磁同步驱动电机+超级电容的架构,其技术关键是在基于方位角控制的基础上依据对风机电磁功率的观测实时修正各桨叶的桨距角,省去叶片应力传感器,实现对三个叶片的独立异步控制。在上述大型风电机组异步变桨控制技术研究的基础上,自主开发2MW风电机组电动变桨控制系统及核心部件（永磁驱动电机及驱动器）。