當(dāng)平均風(fēng)速高于3m/s時(shí)，風(fēng)輪開(kāi)始逐漸起動(dòng)；風(fēng)速繼續(xù)升高，當(dāng)v>4m/s時(shí)，機(jī)組可自起動(dòng)直到某一設(shè)定轉(zhuǎn)速，此時(shí)
發(fā)電機(jī)將按控制程序被自動(dòng)地聯(lián)入電網(wǎng)。一般總是小發(fā)電機(jī)先并網(wǎng)；當(dāng)風(fēng)速繼續(xù)升高到7～8m/s，發(fā)電機(jī)將被切換到大發(fā)電機(jī)運(yùn)行。如果平均風(fēng)速處于8～20m/s，則直接從大發(fā)電機(jī)并網(wǎng)。發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)過(guò)程，是通過(guò)三相主電路上的三組晶閘管完成的。當(dāng)
發(fā)電機(jī)過(guò)渡到穩(wěn)定的發(fā)電狀態(tài)后，與晶閘管電路平行的旁路接觸器合上，機(jī)組完成并網(wǎng)過(guò)程，進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。為了避免產(chǎn)生火花，旁路接觸器的開(kāi)與關(guān)，都是在晶閘管關(guān)斷前進(jìn)行的。
(一)大小發(fā)電機(jī)的軟并網(wǎng)程序
1)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速已達(dá)到預(yù)置的切人點(diǎn)，該點(diǎn)的設(shè)定應(yīng)低于發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速。
2)連接在發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)之間的開(kāi)關(guān)元件晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通(這時(shí)旁路接觸器處于斷開(kāi)狀態(tài))，導(dǎo)通角隨發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速的接近而增大，隨著導(dǎo)通角的增大，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的加速度減小。
3)當(dāng)發(fā)電機(jī)達(dá)到同步轉(zhuǎn)速時(shí)，晶閘管導(dǎo)通角完全打開(kāi)，轉(zhuǎn)速超過(guò)同步轉(zhuǎn)速進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)。
4)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)后，晶閘管導(dǎo)通角繼續(xù)完全導(dǎo)通，但這時(shí)絕大部分的電流是通過(guò)旁路接觸器輸送給電網(wǎng)的，因?yàn)樗染чl管電路的電阻小得多。
并網(wǎng)過(guò)程中，電流一般被限制在大發(fā)電機(jī)額定電流以下，如超出額定電流時(shí)間持續(xù)3.0s，可以斷定晶閘管故障，需要安全停機(jī)。由于并網(wǎng)過(guò)程是在轉(zhuǎn)速達(dá)到同步轉(zhuǎn)速附近進(jìn)行的，這時(shí)轉(zhuǎn)差不大，沖擊電流較小，主要是勵(lì)磁涌流的存在，持續(xù)30～40ms。因此無(wú)需根據(jù)電流反饋調(diào)整導(dǎo)通角。晶閘管按照0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°、180°導(dǎo)通角依次變化，可保證起動(dòng)電流在額定電流以下。晶閘管導(dǎo)通角由0°大到180°完全導(dǎo)通，時(shí)間一般不超過(guò)6s，否則被認(rèn)為故障。晶閘管完全導(dǎo)通1s后，旁路接觸器吸合，發(fā)出吸合命令1s內(nèi)應(yīng)收到旁路反饋信號(hào)，否則旁路投入失敗，正常停機(jī)。在此期間，晶閘管仍然完全導(dǎo)通，收到旁路反饋信號(hào)后，停止觸發(fā)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)入正常運(yùn)行。
(二)從小發(fā)電機(jī)向大發(fā)電機(jī)的切換
為提高發(fā)電機(jī)運(yùn)行效率，風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用了雙速發(fā)電機(jī)。低風(fēng)速時(shí)，小發(fā)電機(jī)工作，高風(fēng)速時(shí)，大發(fā)電機(jī)工作。小發(fā)電機(jī)為6極繞組，同步轉(zhuǎn)速為1000r/min，大發(fā)電機(jī)為4極繞組，同步轉(zhuǎn)速1500r/min小發(fā)電機(jī)向大發(fā)電機(jī)切換的控制，一般以平均功率或瞬時(shí)功率參數(shù)為預(yù)置切換點(diǎn)。例如NEGMicon750kW機(jī)組以10min平均功率達(dá)到某一預(yù)置值P1或4min平均功率達(dá)到預(yù)置值P2為切換依據(jù)。采用瞬時(shí)功率參數(shù)時(shí)，一般以5min內(nèi)測(cè)量的功率值全部大于某一預(yù)置值P1，或lmin內(nèi)的功率全部大于預(yù)置P2值作為切換的依據(jù)。
執(zhí)行小發(fā)電機(jī)向大發(fā)電機(jī)的切換時(shí)，首先斷開(kāi)小發(fā)電機(jī)接觸器，再斷開(kāi)旁路接觸器。此時(shí)，發(fā)電機(jī)脫網(wǎng)，風(fēng)力將帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速迅速上升，在到達(dá)同步轉(zhuǎn)速1500r/min附近時(shí)，再次執(zhí)行大小發(fā)電機(jī)的軟并網(wǎng)程序。
(三)大發(fā)電機(jī)向小發(fā)電機(jī)的切換
當(dāng)發(fā)電機(jī)功率持續(xù)10min內(nèi)低于預(yù)置值P3時(shí),或10min內(nèi)平均功率低于預(yù)置值P4時(shí)，將執(zhí)行大發(fā)電機(jī)向小發(fā)電機(jī)的切換。
首先斷開(kāi)大發(fā)電機(jī)接觸器，再斷開(kāi)旁路接觸器。由于發(fā)電機(jī)在此之前仍處于出力狀態(tài)，轉(zhuǎn)速在1500r/min以上，脫網(wǎng)后轉(zhuǎn)速將進(jìn)一步上升。由于存在過(guò)速保護(hù)和計(jì)算機(jī)超速檢測(cè)，因此，應(yīng)迅速投入小發(fā)電機(jī)接觸器，執(zhí)行軟并網(wǎng)，由電網(wǎng)負(fù)荷將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速拖到小發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速附近。只要轉(zhuǎn)速不超過(guò)超速保護(hù)的設(shè)定值，就允許執(zhí)行小發(fā)電機(jī)軟并網(wǎng)。
由于風(fēng)力機(jī)是一個(gè)巨大的慣性體,當(dāng)它轉(zhuǎn)速降低時(shí)要釋放出巨大的能量，這些能量在過(guò)渡過(guò)程中將全部加在小發(fā)電機(jī)軸上而轉(zhuǎn)換成電能，這就必然使過(guò)渡過(guò)程延長(zhǎng)。為了使切換過(guò)程得以安全、順利地進(jìn)行，可以考慮在大發(fā)電機(jī)切出電網(wǎng)的同時(shí)釋放葉尖擾流器，使轉(zhuǎn)速下降到小發(fā)電機(jī)并網(wǎng)預(yù)置點(diǎn)以下，再由液壓系統(tǒng)收回葉尖擾流器。稍后，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速上升，重新切人電網(wǎng)。國(guó)產(chǎn)FD23—200/40kW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組便是采用這種方式進(jìn)行切換的。NEGMicon750/200kW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組也是采用這種方式進(jìn)行切換的。
(四)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)
電動(dòng)機(jī)起動(dòng)是指風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，把發(fā)電機(jī)用作電動(dòng)機(jī)將機(jī)組起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速并切人電網(wǎng)。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)目前在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)中不再進(jìn)入自動(dòng)控制程序。因?yàn)闅鈩?dòng)性能良好的槳葉在風(fēng)速v>4m／s的條件下即可使機(jī)組順利地自起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速。
電動(dòng)機(jī)起動(dòng)一般只在調(diào)試期間無(wú)風(fēng)時(shí)或某些特殊的情況下，比如氣溫特別低，又未安裝齒輪油加熱器時(shí)使用。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)可使用安裝在機(jī)艙內(nèi)的上位控制器按鈕或是通過(guò)主控制器鍵盤的起動(dòng)按鈕操作，總是作用于小發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)分為發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。發(fā)電機(jī)起動(dòng)瞬間，存在較大的沖擊電流(甚至超過(guò)額定電流的10倍)，將持續(xù)一段時(shí)間(由靜止至同步轉(zhuǎn)速之前)，因而發(fā)電機(jī)起動(dòng)時(shí)需采用軟起動(dòng)技術(shù)，根據(jù)電流反饋值，控制起動(dòng)電流，以減小對(duì)電網(wǎng)沖擊和機(jī)組的機(jī)械振動(dòng)。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間不應(yīng)超出60s，起動(dòng)電流小于小發(fā)電機(jī)額定電流的3倍。
