1　引言
　　目前，隨著工業(yè)化進(jìn)程的速度日益飛速增長，能源的消耗也日益增多，由于非可再生資源的枯竭和環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，人們不得不去尋求一種清潔，可循環(huán)使用的能源。由于自然界的風(fēng)中蘊藏有巨大的能量，因此利用風(fēng)能為人們提供能源則成為了。我國是世界上風(fēng)力資源zui為豐富的國家之一，風(fēng)力發(fā)電作為一種清潔能源，在我國的能源總量中所占的比例正在提高，設(shè)計和研制性能優(yōu)良的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，對我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有重要的意義。

2　控制系統(tǒng)實現(xiàn)
2.1　風(fēng)電機(jī)組控制目標(biāo)
　　風(fēng)力發(fā)電包含了由風(fēng)能到機(jī)械能和由機(jī)械能到電能兩個能量轉(zhuǎn)換過程，風(fēng)輪系統(tǒng)可實現(xiàn)風(fēng)能到機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換，發(fā)電機(jī)和控制系統(tǒng)則實現(xiàn)了從機(jī)械能到電能的能量轉(zhuǎn)換過程，發(fā)電及其控制系統(tǒng)承擔(dān)了后一種能量轉(zhuǎn)換的任務(wù)。它不僅直接影響這個轉(zhuǎn)換過程的性能、效率和供電質(zhì)量，而且也影響到前一個轉(zhuǎn)換過程的運行方式、效率和裝置結(jié)構(gòu)。因此，研制和選用適合于風(fēng)電轉(zhuǎn)換用，并且運行可靠、效率高、控制及供電性能良好的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，是風(fēng)力發(fā)電工作的一個重要組成部分。在考慮風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的控制目標(biāo)時，應(yīng)結(jié)合它們的運行方式重點實現(xiàn)以下控制目標(biāo):
(1)控制系統(tǒng)保持風(fēng)電機(jī)組安全可靠運行，同時高質(zhì)量地將不斷變化的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為頻率、電壓恒定的交流電送入電網(wǎng)。
(2) 控制系統(tǒng)采用計算機(jī)控制技術(shù)實現(xiàn)對風(fēng)電機(jī)組的運行參數(shù)、狀態(tài)監(jiān)控顯示及故障處理，完成機(jī)組的*運行狀態(tài)管理和控制。
(3) 利用計算機(jī)智能控制實現(xiàn)機(jī)組的功率優(yōu)化控制，定槳距恒速機(jī)組主要進(jìn)行軟切入、軟切出及功率因數(shù)補(bǔ)償控制，對變槳距變速風(fēng)電機(jī)組主要進(jìn)行*尖速比控制、額定風(fēng)速以上的恒功率控制和變速恒頻控制。
2.2　基本控制功能及結(jié)構(gòu)組成
　　風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)要完成以下控制功能:自動啟動/停機(jī)、手自動無擾動切換、自動偏航、機(jī)艙扭纜、自動解繞控制、*葉尖速比控制、脫網(wǎng)關(guān)機(jī)、風(fēng)電機(jī)組自動除濕、加熱、冷卻控制、液壓驅(qū)動、逆功率自動停機(jī)控制等。
　　異步風(fēng)力發(fā)電變速恒頻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖１所示。

圖1　異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)圖

2.3　異步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)過程
　　異步發(fā)電機(jī)可以直接聯(lián)入電網(wǎng)，也可以通過晶閘管調(diào)壓裝置與電網(wǎng)連接。并網(wǎng)條件是:
　　轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向應(yīng)與定子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向一致，即發(fā)電機(jī)的相序應(yīng)和電網(wǎng)相序相同;
　　逆變電壓相位應(yīng)盡可能接近電網(wǎng)相位時并網(wǎng)。
　　并網(wǎng)的*個條件必須滿足，否則電機(jī)并網(wǎng)后將處于電磁制動狀態(tài)，在接線時應(yīng)調(diào)整好相序。第二個條件是非常嚴(yán)格的，逆變電壓相位愈是接近電網(wǎng)相位時并網(wǎng)，沖擊電流衰減的時間愈短。
　　鼠籠型異步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示: 

圖2　鼠籠型異步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

　　圖中發(fā)電機(jī)采用鼠籠型異步電機(jī)，變頻器采用芬蘭vacon四象限變頻器，芬蘭vacon nx系列變頻器是高性能矢量控制通用變頻器。它具有如下特點:
(1)采用*的矢量控制算法，對電機(jī)磁通電流和轉(zhuǎn)矩電流分別進(jìn)行解耦控制，配合電機(jī)參數(shù)設(shè)定，動態(tài)補(bǔ)償負(fù)載波動，能實現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的快速響應(yīng)和準(zhǔn)確控制，具有*的穩(wěn)速精度和快速動態(tài)響應(yīng)，能滿足各類高性能場合的傳動控制要求。　　
(2)vacon變頻器具有開放的可編程功能，編程工具vacon nc1131-3 engineering是一個符合iec61131-3標(biāo)準(zhǔn)的圖形化的編程工具，它可以用來設(shè)計vacon nx特殊的控制邏輯和參數(shù)。它包含了基本功能模塊和功能模塊，如各種濾波器，pi控制器和積分器。nc1131-3可以創(chuàng)建參數(shù)，故障信息和其他與應(yīng)用相關(guān)的特性。自帶lcd鍵盤,不僅能夠顯示運行數(shù)據(jù)和故障代碼，還能進(jìn)行參數(shù)的拷貝和下載功能，非常方便調(diào)試和后期維護(hù)。
(3) 多種擴(kuò)展卡滿足用戶需要。
(4) 內(nèi)置rs485接口，通過通過擴(kuò)展板可以接入符合標(biāo)準(zhǔn)的profibus dp、modbus現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，滿足日后組網(wǎng)要求。　　

圖3　變頻器接線圖

　　圖3中電機(jī)測采用vacon inu逆變器，給三相異步電動機(jī)提供勵磁，采用轉(zhuǎn)矩控制方式，與三相異步電動機(jī)一起構(gòu)成異步發(fā)電機(jī)，完成把發(fā)出來的交流電轉(zhuǎn)換成直流電的工作。在電網(wǎng)側(cè)采用vacon afe，完成把直流電轉(zhuǎn)換成交流電同時完成并網(wǎng)過程。
由于采用了vacon afe可逆整流器放在網(wǎng)側(cè)，可實現(xiàn)零轉(zhuǎn)速并網(wǎng)，并網(wǎng)過程中的相序、相位一致的要求*由vacon afe實現(xiàn)，不用風(fēng)機(jī)控制器控制，并網(wǎng)合閘時的轉(zhuǎn)速沒有要求，簡化了并網(wǎng)過程，并網(wǎng)沖擊電流小，*解決了并網(wǎng)控制難的問題。

3　變頻器控制系統(tǒng)的實現(xiàn)
　　vacon變頻器接線圖如圖3，din1為起動信號，端子25和26繼電器ro2:充電控制信號，電網(wǎng)通過濾波器ｌ與vacon afe相連，異步發(fā)電機(jī)與vacon inu相連，vacon afe與vacon inu的直流母線連載一起。工作過程為:ａｆｅ通電后先閉合ｋｍ２，ｋｍ２用于充電控制，ｋｍ１閉合后，在起動之前，完成充電，把km２斷開。
變頻器參數(shù)設(shè)置為:
1.1 p7.3.1.3 reading rate = 3/10ms
1.2 p2.10.4 torq ref select =7/keypad ref
1.3 p2.10.6 torq ref min =-100
1.4 p2.10.7 torq speed limit=0/max freq
1.5 p2.6.1 motor ctrl mode =4/cl torqctrl
1.6 p2.1.5 current limit=72
1.7 p2.1.6 motor nom voltg =380
1.8 p2.1.8 motor nom speed=730
1.9 p2.1.9 motor nom currnt=63
1.10 p3.1 control place=keypad cntrl
1.11 p2.6.16 identification=id with run
1.12 p3.5 torque reference=10%
1.13 p3.2 keypad reference=50

4　結(jié)論
　　該系統(tǒng)發(fā)電運行時風(fēng)機(jī)起停平穩(wěn)，并網(wǎng)時電流沖擊小，運行可靠，發(fā)電效果明顯。全系統(tǒng)操作簡便，設(shè)備維護(hù)量下，有效減低了風(fēng)機(jī)噪聲，減小了電機(jī)起停過程對電網(wǎng)和風(fēng)機(jī)的機(jī)械沖擊，延長設(shè)備的使用壽命，提高了效益。此種變頻控制方案在風(fēng)力發(fā)電控制中具有很好的推廣運用前景。