目:风力发电机组基本结构与工作原理及其控制技术 本周的电气工程新技术专题中,主要讲解了一些关于风力发电机组的基本姐与工作原理方面的知识,使我们对此有了初步的认识,下面我将简单叙述一下我 对风力发电机的了解。 风力发电机是将风能转换为机械功的动力机械,又称风车。广义的说,它是 一种以太阳微热源,以大气为工作介质的热能利用发电机。风力发电机利用的是 自然能源,相对柴油发电要好得多。但若应急来用的话还是不如柴油发电机。风 力发电不可视为备用电源,但是却可以长期利用。 一、风力发电机的基本结构 风力发电机组是由风轮、传动系统、偏航系统、液压系统、制动系统、发电 机、控制与安全系统、机舱、塔架和基础等组成。 各主要组成部分功能简述如下: (1)叶片 叶片是吸收风能的单元,用于将空气的动能转换为叶轮转动的机 (2)变浆系统变浆系统通过改变叶片的桨距角,使叶片在不同风速时处于 最佳的吸收风能的状态,当风速超过切出风速时,使叶片顺桨刹车。 (3)齿轮箱 齿轮箱是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机,并 使其得到相应的转速。 (4)发电机 发电机是将叶轮转动的机械动能转换为电能的部件。转子与变 频器连接,可向转子回路提供可调频率的电压,输出转速可以在同步转速30% 范围内调节。 (5)偏航系统 偏航系统采用主动对风齿轮驱动形式,与控制系统相配合, 使叶轮始终处于迎风状态,充分利用风能,提高发电效率。同时提供必要的锁紧 力矩,以保障机组安全运行。 (6)轮毂系统 轮毂的作用是将叶片固定在一起,并且承受叶片上传递的各 种载荷,然后传递到发电机转动轴上。轮毂结构是3 个放射形喇叭口拟合在一起 (7)底座总成底座总成主要有底座、下平台总成、内平台总成、机舱梯子 等组成。通过偏航轴承与塔架相连,并通过偏航系统带动机舱总成、发电机总成、 变浆系统总成。 二、风力发电机的工作原理 简单来说,风力发电机的工作原理是通过风力推动叶轮旋转,再通过传动系 统增速来达到发电机的转速后来驱动发电机发电,有效的将风能转化成电能。依 据目前的风车技术,大约是每秒三公尺的微风速度(微风的程度),便可以开始 发电。 大型与电网接驳的风力发电机的最常见的结构是横轴式三叶片风轮,并安装 在直立管状塔杆上风轮叶片由复合材料制造。不像小型风力发电机,大型风电机 的风轮转动相当慢。比较简单的风力发电机是采用固定速度的。通常采用两个不 同的速度-在弱风下用低速和在强风下用高速。这些定速风电机的感应式异步发 电机能够直接发产生电网频率的交流电。 比较新型的设计一般是可变速的(比如 V52-850 千瓦风电机转速为每分钟 14 转到每分钟31.4 转)。利用可变速操作,风轮的空气动力效率可以得到改善, 从而提取更多的能量,而且在弱风情况下噪音更低。因此,变速的风电机设计比 起定速风电机,越来越受欢迎。 机舱上安装的感测器探测风向,透过转向机械装置令机舱和风轮自动转向, 面向来风,风轮的旋转运动通过齿轮变速箱传送到机舱内的发电机(如果没有齿 轮变速箱则直接传送到发电机)。 所有风力发电机的功率输出是随著风力而变的。强风下最常见的两种限制功 率输出的方法(从而限制风轮所承受压力)是失速调节和斜角调节。