浅谈风力发电塔筒法兰平面度控制工艺

摘要：风力发电塔架是风力发电机的一个关键支撑部件，它是由数段圆锥筒体

依靠连接法兰组成一个锥形圆筒状结构。由于每段塔架是由滚制筒体和连接法兰

焊接而成，如何控制塔架两端连接法兰焊接后的平面度是塔架制作的关键。本文

分析了风力发电塔筒法兰平面度控制工艺。

关键词：风力发电塔筒；法兰平面度；控制工艺；

塔筒作为风力发电机组的重要设备之一，其制作精度要求比较严格。制造厂

家在生产时认为其制造技术较为简单，未能引起足够的重视。

一、概述

风能作为一种不产生任何污染的可再生能源，在自然界蕴量巨大。开发风能

占地少，投资期短，近年来在世界各地得到了迅猛发展。塔架是风力发电机组的

主要支撑部件，承受载荷包括风载荷、机组自重及由机组重心偏移引起的偏心力

矩等。其结构多为圆锥台形的钢制焊接圆筒，高度一般在50~100m之间，底部直径3~5米，顶部直径2~3米，筒体板厚不等,多在10~40mm变化，材质均为Q345级，多建在偏远风多的丘陵及沿海地带。受运输和吊装的限制通常分段制作，段

与段之间通过法兰采用高强螺栓连接。由于塔架受力复杂，法兰的平面度直接影

响法兰的结合程度和预紧状态，良好的结合才能更好的传递上部的力到基础，因

而对法兰的平面度作出比较严格的要求。

二、风力发电塔筒法兰平面度控制工艺

1.在下料过程中控制塔筒节扇形钢板的弦长、弦高、对角线偏差。全部料坯

下料前应对外形尺寸进行检查，完全合格后，进行批量下料。每段塔筒中间节应

预留焊接收缩余量，一般预留2-3毫米，与法兰连接的筒节在钢板下料时应预留

修正余量，一般预留5-10毫米。筒节卷制、组对、焊接过程控制其圆度。一是在筒节卷制过程中，按照滚压线进行卷制，在这个过程中要注意对板面及卷板机上

下辊进行清理，以防氧化铁等杂物对板材造成压伤；对接完成后，要用角缘磨光

机对焊道及坡口两侧30mm内进行打磨处理，要求去除铁锈及氧化皮，露出金属

光泽，然后实施打底焊，焊缝应均匀、规整，焊后对焊接飞溅等及时进行清理。

二是卷制过程中注意控制压延次数，将筒节的周长误差控制到最低值。三是合拢

时要注意接口两端不能出现错边、外凸内凹现象，合口错边量控制在0～1mm以内，间隙在0～1mm内。四是单节筒节卷制不允许出现死弯，卷形过程中用弧形

样板多次检查其圆度，不允许卷过量，直径尺寸偏差控制在±3mm以内，卷形后

筒节两头用十字拉筋支撑，筒节纵缝两头分别焊接与筒节相同板厚和相同坡口的

引熄弧板，以保证焊接质量，尺寸为150×100mm，完成后才能进入下道焊接工序。五是筒节纵缝焊接过程中，严格按塔筒焊接技术工艺规程，第一层打底焊尽量选

择偏小焊接参数，电流过大，很容易产生焊接应力，造成筒节变形，每道焊缝焊

完后要进行消缺处理后，再进行下道焊缝焊接，尽量减少焊接变形。

2.对法兰进行加工时需预留内倾量。筒节和法兰进行组装时采用传统的组对

方式，然而当焊接完成后，因受焊接应力的作用，在去除连接螺栓后，会出现法

兰外翻变形的现象，与设计要求不符合。一旦法兰外翻变形，应及时采取传统火

焰加热的方法对其校正，使法兰内倾量达到设计要求。一般情况下，外翻变形量

在2.0-2.8毫米之间时，需3小时的校正时间，如果超过3小时，将无法对其进行校正，只能打开焊缝，对法兰进行校正后，重新进行装配、焊接。这样不但浪费

物力、人力，而且延缓了生产进度。在生产过程中，对焊接后的法兰外翻变形数

解析风电塔筒法兰外翻变形的控制工艺

解析风电塔筒法兰外翻变形的控制工艺摘要：随着能源问题与环境问题的日益突出，风能资源作为一种清洁环保可再生能源，其重要性越来越高。当前，风力发电产业获得快速发展，风电发电机组单台设计容量增加，其对塔架的高度要求越来越高。管塔式塔架因其结构紧凑，安全可靠，便于维护等优势，在风电发电塔架设计中应用较为广泛。关键词：风电塔；法兰外翻变形；控制工艺在风力发电装备中，风力发电塔架具有十分重要的，不可缺少的作用。它在整个发电过程中起着连接风机各个关键装置的作用，要担负起叶片转动过程中产生的各种压力，冲击，以及电机的震动还要调整受力过程中的摇摆。发电塔架经过3、4段直筒或锥筒联合在一起构成的。因为每一节塔架是将滚制筒与法兰通过焊接的方式连在一起的，所以。最重要的是在焊接之后要调控好平面度。要是在制作过程中操作不当，将不利于风力发电机的正常运作，造成机械破损．降低机械设备的工作效率，缩短机械设备的寿命。 1 传统工艺及存在问题 1.1传统工艺为了使法兰与筒体焊接后的内倾量满足设计要求，传统工艺是将 2个合格的法兰通过刚性固定法连接，找正法兰与筒体的位置后，再焊接成为一个整体。传统工艺实现的方法通常有 2 种：第 1种方法是将两法兰用螺栓连接在一起，在2 个法兰之间、螺栓内侧均匀垫上 2mm 厚的垫片，拧紧螺母并找正法兰和筒体的位置后，实施法兰与筒体的焊接，然后将螺栓拆除。第 2 种方法是先在两法兰内壁均匀焊接 8 ～ 10 块连接钢板，将两法兰固定在一起，然后找正法兰与筒体的位置后，再进行焊接，最后将连接钢板去除。 1.2存在问题不管采用以上哪种方法，由于焊接应力的作用，当将螺栓或连接钢板去除后，均会出现一个共性问题，那就是法兰出现外翻变形，不能满足相关的设计要求。由于受法兰外翻变形的影响，采用第 1 种方法焊接后，拆卸螺栓非常困难。采用第 2 种方法焊接后，必须割下连接钢板，打磨和抛光焊点，同时还必须进行探伤检测等，这样使得工艺繁琐，生产效率较低。 2风电塔筒法兰焊接工艺在风电塔筒焊接作业中，为保证筒体与法兰焊接作业能够满足角变形要求，并且加快筒体组装速度，决定采取将单个法兰与筒体对接点焊之后进行焊接组成一体的方式。先在专用法兰平台上进行组装，组装后上单节法兰在焊接滚轮架上进行法兰焊接。采取埋弧自动焊进行焊接，直流反接，焊丝牌号：H10Mn2，焊丝直径规格为Φ4，应用HJ350作为焊剂，应用MZ1250自动弧焊机进行焊接。先进行外侧封焊，对外侧点对时间隙比较大的位置进行封焊，再进行内侧焊缝焊接，内侧焊接一道后，外侧应用碳弧气刨清根，在完成清根后，应用角向磨光机与砂轮进行坡口打磨，并将坡口两侧20mm宽范围内打磨，通过坡口打磨消除碳化物与氧化物，避免在焊接作业中出现裂纹或夹渣等缺陷问题，进行外侧焊接后再焊完内侧焊缝。 3 风电塔筒法兰焊接变形控制的工艺措施

风力发电机及风力发电控制技术综述姜礼龙

风力发电机及风力发电控制技术综述姜礼龙发表时间：2019-06-11T17:39:57.053Z 来源：《电力设备》2019年第1期作者：姜礼龙 [导读] 摘要：风能是目前全球发展最快的可再生绿色能源，风力发电系统是将风能转化为电能的关键系统，它直接关系到风力发电的性能与效率。（我是国华（科左中旗）风电有限公司内蒙古通辽 028000）摘要：风能是目前全球发展最快的可再生绿色能源，风力发电系统是将风能转化为电能的关键系统，它直接关系到风力发电的性能与效率。由于风能的能量密度低，具有不稳定性和随机性，控制技术是大型风力发电机组安全高效运行的关键。本文就风力发电的现状及风力发电机工作原理进行分析，着重探讨风力发电控制技术，提升风力发电经济效益。关键词：风力发电；控制技术随着我国经济发展有中低端迈向中高端的转型升级发展，更加各种清洁能源在经济社会发展中的作用、环保价值与开发前景。作为清洁可再生能源，风能的应用正在我国逐步推进。但是我国风能研究理论与应用技术落后于欧美国家。 1 风力发电的现状及原理 1.风力发电在能源开发企业中属于重点开发的项目。历经多年的发展，风力发电获得了较好的成绩。现阶段风力发电技术发展的现状较为良好。风力发电技术的单机容量近年一直在增加，能满足更多场合的发电需求。同时，风力发电技术需要投入较高的成本，日常运营过程中风力发电的运营费用却较少。另外，随着能源公司规模的不断发展与扩大，整个发电行业中风能发电的占有比例也随之增大。从技术发展的层面进行分析我们不难发现，我国现有的市场经济环境中，风电企业从最开始的单存引进阶段到将国外的技术经过革新本土化后应用，最后到自主创新的阶段，当前已经有了基本的技术积累。尤其是兆瓦级机组在国内市场中的普及，更是标志着我国自主研发能力，已经进入了全新的阶段。 2.风力发电机的工作原理。风力发电机是将风能转换为机械能，机械能转换为电能的电力设备。它是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发动机。风力发电利用的是自然能源。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风力发电机技术，大约是每秒三公尺的微风速度，便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。机械连接与功率传递：水平轴风机桨叶通过齿轮箱及其高速轴与万能弹性联轴节相连，将转矩传递到发电机的传动轴，此联轴节应按具有很好的吸收阻尼和震动的特性，表现为吸收适量的径向、轴向和一定角度的偏移，并且联轴器可阻止机械装置的过载。另一种为直驱型风机桨叶不通过齿轮箱直接与电机相连风机电机类型。 2 风力发电控制技术 1.定桨距失速风力发电技术。定桨距风力发电机迈入风力发电市场是在20世纪80年代中期，其研制成功解决了发电机组的并网问题，运行安全可靠定桨距风力发电机主要是软并网技术、空气动力刹车技术、偏行与自动解缆技术三种技术的结合。定桨距风力发电机组的特点是桨叶与轮毅固定连接，在风速发生变化时，桨叶的迎风角度不发生变化结合桨叶翼型本身的失速特性，在风速高于额定值时，气流的功角就会达到失速状态，可使桨叶的表面的表面产生紊流，使发动机的效率降低来达到限制功率的目的，风力发动机的这一特性控制发电系统安全可靠，但是为了达到限制功率的目的，导致叶片重，结构复杂，机组的整体效率较低，所以说当风速达到某一限度时必须要停比使用。发电机转速是由电网频率限制，输出功率由桨叶本身性能限制，当风速比额定转速高时，桨叶能够通过失速调节功能将功率控制在额定值范围之内，其起到重大作用的是叶片独特的翼型结构，在遇到强风时，流过叶片背风面的气流产生紊流，降低叶片气动效率，影响能量捕获，产生失速失速是一个较为复杂的过程，在风速不稳定时，很难得出失速的效果，因此很少用来控制MW级以上的大型风力发电机。 2.变桨距风力发电技术。从空气动力学角度考虑，当风速过高时，可以通过调整桨叶节距、改变气流对叶片攻角，改变风力发电机组获得的空气动力转知，以保持稳定的输出功率采用变桨距调节方式，风机输出功率曲线平滑，在阵风时，塔筒、叶片、基础受到的冲击较失速调节型风力发电机要小，可减少材料使用率，降低整机重量它能自动调节叶片桨距角度，适应不同风况下功率的调节，特别是使得在接近额定风速附近得功率曲线充实，增加风力发电机的年发电量但其也有一定的缺点，即其需要一套复杂的变桨距机构，变桨距机构的设计要求对阵风的响应速度足够快，以减小由于风的波动引起的功率脉动同时，变桨距执行机构及液压驱动系统较复杂，运行可靠性难以有效保证，其成本也较高。 3.主动失速、混合失速发电技术。主动失速。混合失速发电技术是上述两种技术的组合低风速时采用变桨距调节可提高气动效率，使桨距角向减小的方向转过一个角度，增大相应的攻角，加深叶片的失速效应，从而限制风能的捕获这种方变桨距调节不需要很灵敏的调节速度，执行机构的功率相对较小风力发电机组在超过额定风速（一般为14-16m/s）以后，由于机械强度和发电机、电力电子容量等物理性能的限制，必须降低风力机的能量捕获，使功率输出保持在额定值附近，同时减少叶片承受负荷和整个风力机收到的冲击，从而有效避免风力机受到损害这种调节将引起叶片攻角的变化，从而导致更深层次的失速，使功率输出更加平滑。 4.变速风力发电技术。风力发电机组分恒速恒频风力发电和变速恒频风力发电。变速风力发电技术是改变了风力机的恒速运动规律，可以根据风速的变化调整运行，保持恒频发电，当风速小时争取获得更大的风能，风速过大时调整储存转化能量，比恒速风力发电机组的实用范围更广泛。变速风力发电技术可以根据风速的变化保证恒定的最佳叶尖速比，低风速时尽量获取多的风能，以保证平稳输出；高风速时及时调整风轮转速储存能量，避免功率过大当风速变大风能变强时风轮可以吸收储存部分的风能，提高了传动系统的柔性，减轻了主轴承受的应力及扭知通过电力电子装置的作用，变速风力的风能转化为可以输入电网的电能，使风力机组安全平稳的运行，能量传输机构系统也平稳运行。 3 技术发展趋势展望为提高风力发电效率，降低成本，改善电能质量，减少噪声，实现稳定可靠运行，风力发电将向大容量、变转速、直驱化、无刷化、智能化以及微风发电等方向发展： 1.风力发电机大型化。这可以减少占地，降低并网成本和单位功率造价，有利于提高风能利用效率。

风力发电机控制原理

风力发电机控制原理本文综述了风力发电机组的电气控制。在介绍风力涡轮机特性的基础上介绍了双馈异步发电系统和永磁同步全馈发电系统，具体介绍了双馈异步发电系统的运行过程，最后简单介绍了风力发电系统的一些辅助控制系统。关键词：风力涡轮机；双馈异步；永磁同步发电系统概述：经过20年的发展风力发电系统已经从基本单一的定桨距失速控制发展到全桨叶变距和变速恒频控制，目前主要的两种控制方式是：双馈异步变桨变速恒频控制方式和低速永磁同步变桨变速恒频控制方式。在讲述风力发电控制系统之前，我们需要了解风力涡轮机输出功率与风速和转速的关系。风力涡轮机特性： 1，风能利用系数Cp 风力涡轮从自然风能中吸取能量的大小程度用风能利用系数Cp表示： P---风力涡轮实际获得的轴功率 r---空气密度 S---风轮的扫风面积 V---上游风速根据贝兹（Betz）理论可以推得风力涡轮机的理论最大效率为：Cpmax=0.593。 2，叶尖速比l 为了表示风轮在不同风速中的状态，用叶片的叶尖圆周速度与风速之比来衡量，称为叶尖速比l。 n---风轮的转速 w---风轮叫角频率 R---风轮半径 V---上游风速在桨叶倾角b固定为最小值条件下，输出功率P/Pn与涡轮机转速N/Nn的关系如图1所示。从图1中看，对应于每个风速的曲线，都有一个最大输出功率点，风速越高，最大值点对应得转速越高。如故能随风速变化改变转速，使得在所有风速下都工作于最大工作点，则发出电能最多，否则发电效能将降低。

涡轮机转速、输出功率还与桨叶倾角b有关，关系曲线见图2 。图中横坐标为桨叶尖速度比，纵坐标为输出功率系统Cp。在图2 中，每个倾角对应于一条Cp=f(l)曲线，倾角越大，曲线越靠左下方。每条曲线都有一个上升段和下降段，其中下降段是稳定工作段（若风速和倾角不变，受扰动后转速增加，l加大，Cp减小，涡轮机输出机械功率和转矩减小，转子减速，返回稳定点。）它是工作区段。在工作区段中，倾角越大，l和Cp越小。 3，变速发电的控制变速发电不是根据风速信号控制功率和转速，而是根据转速信号控制，因为风速信号扰动大，而转速信号较平稳和准确（机组惯量大）。三段控制要求：低风速段Ｎ＜Ｎｎ，按输出功率最大功率要求进行变速控制。联接不同风速下涡轮机功率－转速曲线的最大值点，得到ＰＴＡＲＧＥＴ＝ｆ（ｎ）关系，把ＰＴＡＲＧＥＴ作为变频器的给定量，通过控制电机的输出力矩，使风力发电实际输出功率Ｐ＝ＰＴＡＲＧＥＴ。图３是风速变化时的调速过程示意图。设开始工作与Ａ２点，风速增大至Ｖ２后，由于惯性影响，转速还没来得及变化，工作点从Ａ２移至Ａ１，这时涡轮机产生的机械功率大于电机发出的电功率，机组加速，沿对应于Ｖ２的曲线向Ａ３移动，最后稳定于Ａ３点，风速减小至Ｖ３时的转速下降过程也类似，将沿Ｂ２－Ｂ１－Ｂ３轨迹运动。中风速段为过渡区段，电机转速已达额定值Ｎ＝Ｎｎ，而功率尚未达到额定值Ｐ＜Ｐｎ。倾角控制器投入工作，风速增加时，控制器限制转速升，而功率则随着风速增加上升，直至Ｐ＝Ｐｎ。高风速段为功率和转速均被限制区段Ｎ＝Ｎｎ／Ｐ＝Ｐｎ，风速增加时，转速靠倾角控制器限制，功率靠变频器限制（限制ＰＴＡＲＧＥＴ值）。４，双馈异步风力发电控制系统双馈异步风力发电系统的示意见图４，绕线异步电动机的定子直接连接电网，转子经四象限ＩＧＢＴ电压型交－直－交变频器接电网。转子电压和频率比例于电机转差率，随着转速变化而变化，变频器把转差频率的转差功率变为恒压、恒频（５０ＨＺ）的转差功率，送至电网。由图４可知：Ｐ＝ＰＳ－ＰＲ；ＰＲ＝ＳＰＳ；Ｐ＝（１－Ｓ）ＰＳＰ是送至电网总功率；ＰＳ和ＰＲ分别是定子和转子功率转速高于同步速时，转差率Ｓ＜０，转差功率流出转子，经变频器送至电网，电网收到的功率为定、转子功率之和，大于定子功率；转速低于同步转速食，Ｓ＞０，转差功率从电网，

浅谈风力发电及其控制技术

浅谈风力发电及其控制技术发表时间：2020-03-10T13:22:48.110Z 来源：《中国电业》2019年20期作者：黄晓芳[导读] 随着我国电力事业的快速发展，新能源的应用也日益成熟摘要：随着我国电力事业的快速发展，新能源的应用也日益成熟，文章主要以风力发电为基础，对我国风力发电现状进行分析，并探讨控制技术在其中的应用，结合实际情况提出几点建议。关键词：风力发电；控制技术；风力技术；发电控制引言近年来，我国风力发电事业迅猛发展，在理论研究和技术应用两方面都取得了较突出的成果。随着风力发电的广泛应用，风能的最大化利用成为当前研究的重要课题。风能的最大化利用关键在于风力发电机组的最大风能捕获以及与风电场内其他风力发电设备的合理配套，从而实现风能资源的优化利用。 1我国风力发电的产能现状我国地大物博,风场资源丰富,利用风能可发电量超过10亿千瓦,这些风力资源地区主要分布在地广人稀的地区,例如西北地区、华北、东北以及东南沿海部分地区。我国20世纪实现了对小型发电机的自主研发和批量生产,缓解和满足了农牧民和岛屿地区人们的用电需求。东部沿海地区风能资源丰富,目前许多重大的风力发电设备就主要建于东部沿海地区,如建于重大的跨海大桥周边,其他主要分布于风能较丰富的丘陵地区。当然,我国风电事业也不是一帆风顺的,前些年由于风电行业的无序发展导致一系列的问题,例如风机事故、弃风限电等问题。之后国家要求各地区相关部门在审核风电项目时,要向国家能源局提交申请,有效地遏制了地方政府无限制的风能资源开发,也解决了风能过剩的问题。近两年,部分经营不好实力较弱的风电企业也退出市场,我国风电行业走向成熟化,并实现稳定发展的业态。 2风力发电控制技术的应用 2.1风轮的控制技术第一，利用功率信号的反馈进行控制。利用功率信号的反馈进一步控制风轮的功率信号,当风轮运行时,它们的功率与实际条件的改变是一致的,然后再对功率的关系作出分析,之后绘制出最大功率的曲线图,完成以上工作后接着做后面的工作。在实际操作时,还应该对比最大功率与系统中的实际输出功率,获取它们的差值大小,之后再进行风轮桨矩的调整工作,这样才有助于风轮的运行功率最大化。这种方式使成本无须花费过多,但是风机在正常运行时要获得最大功率曲线较为困难。第二，对叶尖速比的控制。受到风力作用的影响,风轮中叶片尖端转动时具有线速度,并且将其称为叶尖速。其中叶尖速比表示为叶尖速与同一时间风速的比值。对叶尖速比进行控制的主要方法是控制叶轮的转速,从而进一步改善风机的运行系统。因为风速是不断变化的,所以很难有效地确定出最合适的叶尖速比,应该适当地改变和调节叶尖速,并调节好风轮转矩,从而更好地调整风轮外边缘的速度,使叶尖速比得到最优控制。 2.2自适应控制技术的应用自适应控制技术是信息控制技术中的一种,其应用对业务理解要求比较高,将这项技术应用到风力发电机组控制系统中,可以对系统的各项性能情况进行分析并优化控制,确保各项控制参数的合理性及最优化。传统的风力发电机组控制系统需要构建参数模型来对各项参数进行调节,其对模型的完整性要求比较高。但是这类模型在工程实践转化过程中具有较大的难度,所以无法保证风力发电机组的控制效果。而自适应控制技术的合理应用可以对系统中各方面的变化情况进行实时掌握,并根据外界环境进行调整,具有明显的应用优势,提升风力发电机组的控制效率及发电性能。 2.3现代化的控制技术风力发电中现代化的控制技术可以分为以下几种类型:鲁棒控制技术、变结构控制技术、智能控制技术以及自适应控制技术,风力发电机组控制系统中,以变结构控制技术为主,该技术运用广泛是因为具有很快的反应力、设计较为简单、实现难度不大;处理一些多变量问题时,鲁棒控制技术可以发挥出很好的作用,具有较强稳定性的鲁棒控制技术还能有效地处理好参数不准、建模出现误差或者物质系统受影响的问题;而智能控制技术最突出的方法是模糊控制,它无须过度依赖数学模型,只需凭借专家经验就能克服一些非线性因素带来的影响。目前,一套准确的风力发电机组被控对象数学模型的实现概难度很大,所以对风力发电机组进行控制的过程中,可以多使用模糊控制方法。 2.4风电无功电压自动控制技术该技术主要是由多个系统共同参与实现风电场无功自动化控制的一种方法,具体包括风电场无功电压自动控制子站及相关的监控系统等。其中子站可作为模块集成到综合监控系统中,也可采用外挂的方法使其独立运行,其负责对风电场内设备的无功电压运行状态进行监视,利用通信线路将调节设备的无功电压控制指令发给相应的监控系统。监控系统的控制方式有两种,一种是远程控制,另一种是就地控制。在远控模式下,子站会自动对无功电压控制目标进行追踪,而在就地控制模式下,子站可按预先给定的并网点电压目标曲线进行控制。子站的运行及控制状态可以通过人工进行设置,同时,风电场内的各类控制设备可通过人工进行闭锁和解锁,设备的投退则可由系统自动控制。当电网处于稳定运行状态的条件下,子站能够对风电机组的无功调节能力进行充分利用,实现调节电压的目标,如果机组的无功调节能力不足,则会由动态无功补偿装置完成无功调节。此外,子站能够对风电机组的无功补偿状态进行协调,从而有效避免了不合理的无功输出。 3风力发电并网控制技术的发展策略 3.1做好谐波抑制措施风力发电机组并网过程中,要提升其电能质量控制效果,并结合静止无功补偿器来有效抑制谐波危害问题,这种补偿器是用多台可投切电容器、电抗器和谐波滤波装置构成的,这一设备最大的特点是反应速度快,对于无功功率的变化能够实现实时跟踪。针对风速变化导致的电压变化也能够实现有效的调节,实现有效的谐波滤除,提升整体电网的电能供应质量。 3.2优化风能发电的输电结构目前我国风力资源地区分布不均衡,必须加大对远距离电力传输装备和技术的研发力度。第一,要研发适合我国国情的远距离电力传输装备和技术,逐步解决我国不同地区风电资源分布平衡的问题;第二,要加大投资力度,全世界范围内引进优秀人才,让风力发电技术给风力资源匮乏地区带去便利和经济效益,与此同时,让环境欠发达地区享受风电资源带来的益处。通过发电与用电地区的分配平衡,将风能的利用率持续提升,减少对于化石燃料的依赖,减低污染性气体的排放,坚持走低碳环保路线,促进生态平衡。 3.3电压波动与闪变控制

风电塔筒基础环超声波探伤作业指导书

超声波探伤作业指导书（风电机组塔筒、基础环部分）编制人员：芦海亮 2011年1月1日批准 2011年1月8日实施地址：北京市东城区通讯：QQ860398063 E-mail：tsinghuauniversity@https://www.360docs.net/doc/7a5376590.html,

超声波探伤作业指导书 1 适用范围本作业指导书适用于板厚为6mm～250mm的碳素钢、低合金钢制承压设备用板材的超声波检测和质量分级；承压设备用碳钢、低合金钢锻件超声波检测和质量分级；母材厚度在8mm～400mm的全熔化焊对接焊接接头的超声检测。 2引用标准 JB/T4730.3-2005《承压设备无损检测-第3部分：超声检测》 JB/T4730.1-2005《承压设备无损检测-第1部分：通用要求》 JB/T7913-1995《超声波检测用钢制对比试块的制作与校验方法》 JB/T9214-1999《A型脉冲反射式超声探伤系统工作性能测试方法》 JB/T10061-1999《A型脉冲反射式超声探伤仪通用技术条件》 JB/T10062-1999《超声波探伤用探头性能测试方法》 JB/T10063-1999《超声探伤用１号标准试块技术条件》 3 试验项目及质量要求 3.1 试验项目：钢板、锻件（法兰）、焊缝内部缺陷超声波探伤。 3.2 质量要求 3.2.1 检验等级的分级钢板质量分级：评定指标根据单个缺陷指示长度mm、单个缺陷指示面积cm2、在任一1mｘ1m检测面积内存在的缺陷面积百分比％、以下单个缺陷指示面积不计cm2；根据质量要求检验等级分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五个级，I级最高。锻件（法兰）质量分级：评定指标根据由缺陷引起底波降低量、单个缺陷当量直径、密集区缺陷占检测总面积的百分比％；根据质量要求检验

风力发电及其控制技术研究 (2)

风力发电及其控制技术研究风力发电是当前我国经济社会发展中，是具有代表性的一种环保型的发电方式，对于推动社会经济可持续性增长具有不可比拟的积极作用。本文以风力发电为切入点分析其现存问题，就提出具体的控制技术要点进行深入探究，旨在为相关从业人员积累更多的实践经验。标签：风力发电;控制技术;发展前景我国风力发电技术水平在不断提高，但是仍旧有许多问题亟待解决，所以要正视目前风力发電技术存在的问题，积极争取社会各方的支持，在原有的基础上不断突破创新，投入一定的资金，不断完善相关政策，从而实现风力发电技术的良性发展，让风力发电技术真正成为我国电力供应的主流技术。 1加强风力发电控制的重要性由于自然风速度快慢及方向大小存在着明显差异性，客观上要求相关技术人员重视风力发电控制技术，例如：控制机组切入及切出电网、限制输出功率、检测风轮运行期间中各种故障予以保护等。近几年来我国风力发电控制技术日趋成熟，即由定桨距恒速运行技术向变桨距变速运行技术转变，基本达到预期的生产目标。从风力发电机组角度来看，以调节机组功率为核心技术之一，其调节方法可划分为变桨距调节、定桨距失速调节及主动失速度调节。目前我国风力发电机组基本实现变桨距变速运行，结合风速风向的变化情况基本实现脱网、并网及调向控制各个发电机组，充分发挥变距系统作用，控制机组转速及功率。 2当前我国风力发电技术存在的问题 2.1风力资源分布不均我国的国土面积十分广阔，每个地区的自然环境也有着很大差异，所以不同地区的风力资源分布十分不均匀，这就给风力发电工作带来了一定的困难。目前我国风力发电影视工作呈现出了，东南沿海和西北内陆发达，中部落后的趋势，风力发电事业发展十分不均衡。 2.2产业结构不合理风力发电技术在我国不断更新发展，单机容量不断扩充，目前已经取得瞩目的进步，但是当前整个行业的产业结构仍然缺乏完善性，在零部件生产和产品创新方面，大多数发电技术都已经取得良好成果，实现了经济效益，但在核心零件生产过程中，仍没有实现自主式创新和开发，电力企业在进行风力发电技术改造时，大部分设备都来源于国外，国内缺乏独立资助的研发团队，这也进一步导致风力产业结构发展失衡，所以，还需要进一步加速产业结构变革，促进产业结构转型，形成完整的、具有发展潜力的风力发电产业结构。

风电塔筒通用制造工艺

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风电塔筒通用制造工艺湖北创联重工有限公司

目录 1.塔筒制造工艺流程图 2.制造工艺 3.塔架防腐 4.吊装 5.运输

一、塔架制造工艺流程图（一）基础段工艺流程图 1.基础筒节：H原材料入厂检验→R材料复验→R数控切割下料（包括开孔）→尺寸检验→R加工坡口→卷圆→R校圆→100%UT检测。 2.基础下法兰：H原材料入厂检验→R材料复验→R数控切割下料→R法兰拼缝焊接→H拼缝100%UT检测→将拼缝打磨至与母材齐平→热校平（校平后不平度≤2mm）→H拼缝再次100%UT检测→加工钻孔→与筒节焊接→H角焊缝100%UT检测→校平（校平后不平度≤3mm）→角焊缝100%磁粉检测。 3.基础上法兰：外协成品法兰→H入厂检验及试件复验→与筒节组焊→100%UT 检测→H平面检测。 4.基础段组装：基础上法兰与筒节部件组焊→100UT%检测→H平面度检测→划好分度线组焊挂点→整体检验→喷砂→防腐处理→包装发运。（二）塔架制造工艺流程图 1.筒节：H原材料入厂检验→R材料复验→钢板预处理→R数控切割下料→尺寸检验→R加工坡口→卷圆→R组焊纵缝→R校圆→100%UT检测。 2.顶法兰：成品法兰→H入厂检验及试件复验→与筒节组焊→100%UT检测→平面度检测→二次加工法兰上表面（平面度超标者）。 3.其余法兰：成品法兰→H入厂检验及试件复验→与筒节组焊→100%UT检测→平面度检测。 4.塔架组装：各筒节及法兰短节组对→R检验→R焊接→100%UT检测→R检验→H划出内件位置线→H检验→组焊内件→H防腐处理→内件装配→包装发运。二、塔架制造工艺（一）工艺要求： 1.焊接要求（1）筒体纵缝、平板拼接及焊接试板，均应设置引、收弧板。焊件装配尽量避免强行组装及防止焊缝裂纹和减少内应力，焊件的装配质量经检验合格后方许进行焊接。（2）塔架筒节纵缝及对接环缝应采用埋弧自动焊，应采取双面焊接，内壁坡口焊接完毕后，外壁清根露出焊缝坡口金属，清除杂质后再焊接，按相同要求制作

风电塔筒内部结构2000KW塔筒顶法兰平面度加工方法探讨

风电塔筒内部结构2000KW塔筒顶法兰平面度加工方法探讨摘要：针对大唐三门峡清源风电场许继单机2000KW/8On风电塔筒顶法兰装焊后平面度要求较高、难于保证这一生产难题，作者分别采用二种不同的加工方法认真进行对比、分析，并设计出的专用定位工装。最终采用顶部法兰与相邻三节筒节装配焊接后，用专用定位工装，在数控落地铣镗床上焊后加工顶法兰端面，再将加工过的组件与塔架上段塔筒其余各段总装，较好地解决了这一制约生产的技术难题。关键词：顶法兰；平面度；焊接变形：TG113.26+3：A 1 问题的提出 1.1 前言由于风电塔筒上段顶部法兰总装时与风机机舱推力轴承相连接，所以对其装焊形位公差控制要求相当严格。我公司承制的许继2000KW/80n风电塔筒顶部法兰总装后图纸要求法兰平面度不大于0.35mm表面光洁度为5级。远高于东汽风电塔筒对法兰焊后平面度0.6mm的要求。 1.2 保证顶部法兰要求平面度0.6m m以内的上段塔筒传统的加

工工艺为保证风电塔架上段塔筒顶部法兰的焊后平面度，对于顶部法兰要求平面度0.6mm以内的上段塔筒，我们通常采用如下的加工工艺。我们在塔架上段塔筒上、下法兰整体辗制成型后机加工时预留适当的法兰内倾反变形量。塔架上段塔筒厂内装焊时，采用先将上、下法兰与与之相邻的筒节在平台上竖装，将焊缝间隙调整均匀，点焊定位加固成组件；再将上段其余筒节按排板图也装配成组件，定位加固；最后将二法兰组件与筒节组件总装。检验合格后，制定严密、科学的焊接方法、焊接规范及合理的焊接顺序，然后认真施焊，从而尽可能地减小焊接变形。如果采用我们传统的加工方法，将难以保证许继塔筒顶部法兰焊后平面度要求，生产将不能正常进行，进而影响产品的正常交货周期。 2 改进方法探讨图1 上段组成示意图顶部法兰机加工时在法兰端面予留5mm厚度余量作为焊后加工余量。结合我公司设备现状，我们制订了二种加工方案： 2.1 方案一

风力发电机及风力发电控制技术研究

风力发电机及风力发电控制技术研究摘要：基于对风力发电机及风力发电控制技术的研究，首先，阐述风力发电机基本内容。然后，分析风力发电控制技术具有减少环境污染、减少能源消耗等重要作用。最后，对风力发电控制技术进行分析，包括传统控制技术、智能控制技术等。关键词：风力；发电机；风力发电控制技术社会的快速发展带来的是，环境污染、能源消耗、资源浪费等一系列问题。此类问题的出现，对人们生活质量与生活水平的提升会产生很大影响。实现人类与环境的和谐发展与共同进步，我国针对环境污问题、能源资源浪费问题，出台各种政策条例，将发展清洁能源作为重点与关键。因此，风能以及风力发电受到更多人的重视与关注，无论是风力发电机，还是风力发电控制技术，都得到进步与完善。所以，本文将针对风力发电机及风力发电控制技术相应内容进行阐述。 1、风力发电机基本概述风力发电在缓解能源危机中发挥着不可替代的作用，因为风力发电具备可再生、清洁等优势，在全世界范围内得到重视与关注（如图一）。传统风力发电机的类型有很多，比如，有刷双馈异步发电机、垄型异步发电机等。垄型异步发电机在实际工作过程中，要对电容器进行合理应用，使用电容器的主要原因就是无功补偿。垄型异步发电机同步转速，相较附近的恒速转速要高，在垄型异步发电机运行期间，可以使定桨距失速方式。有刷双馈异步发电机在应用过程中，促使功率变化器的功率降低。同步发电机其转速相对较低、轴向尺寸较小，因此，可以将其应用在启动力矩较大的电机并网中，这样可以将同步发电机的作用与价值发挥出来。在如今社会快速发展背景下，使得风力发电机也得到一定完善与创新，比如，目前使用较为广泛的永磁无刷同步发电机、永磁同步发电机以及无刷双馈异步发电机等。在这其中无刷双馈异步发电机的自身优势较为明显，比如，结构较为简单、有着较强裹在能力，有着较高的运行效率，运行的可靠性与安全性能够得到保障。将传统标准型的双馈电机运行中存在的问题在最大程度上弥补，具有垄型异步发电机优点。不同风力发电机都有着自身优势与特点，因此，对于不同风力发电机都要有正确认识，这样才能达到良好风力发电效果。 2、风力发电控制技术的重要作用风力发电控制技术应用的重要作用主要体现在以下几点中：（1）在风力发电中，通过对风力发电控制技术的科学合理应用，使得风力发电控制技术的应用范围与推广范围得到拓展。在一定程度上，缓解我国能源紧张与能源压力问题，减少对资源的消耗。提升工作质量与工作效率，促使风力发电能够在我国得到更好发展，同时推动风力发电能够朝着智能化与现代胡方向进步。（2）特别是在大型风力发电控制工作中，将风力发电控制技术优势发挥出来[1]。可以减少对土地资源的占用，系统运行功率也将会得到提高。变桨距以及变速恒频技术的优化与完善，将规模局限性问题更好解决。特别是在对直驱技术的应用中，可以节约更多风力发电费用成本，提升资源利用率。通过该种方式，可以创造更多经济效益、社会效益以及生态效益，防止对周围环境造成破坏。 3、风力发电控制技术分析 3.1传统控制技术

探讨风电塔筒制造技术及质量控制要求

探讨风电塔筒制造技术及质量控制要求摘要：在风力发电机组运行过程中，风电塔筒就是风力发电的塔杆，主要功能就是支撑风力发电机组，吸收风电机组的振动。在风电机组运行中，塔筒的制作质量关系着生产安全，笔者结合多年工作经验，阐述风电塔筒制造技术，并深入分析质量控制要求，以期为相关人员提供借鉴与参考。关键词：风电塔筒；制造技术；质量控制 1 塔筒制造流程一般而言，风电塔筒的制作流程主要有钢板下料、卷板校圆、纵缝焊接、法兰拼装及焊接、环缝焊接、大节拼装及焊接、附件拼装及焊接、塔筒防腐、内饰件安装、包装以及装车运输等。在制作流程中，必须对焊接操作进行质量控制，针对焊接处的焊缝进行探伤检测。 2 塔筒制造方案 2.1 材料准备及检验对于钢板、法兰等原材料，在入库前要对其尺寸、厚度、外形等进行检验，检验其是否达标。在初次检验合格后，还要抽取10%的钢板对其外形、尺寸进行超声波复检，质量达到所要求的标准方可入库。而环锻法兰在初次检验合格后也要抽取10%进行超声波以及磁粉检测，确保两种检测方法下均符合要求，便可入库。 2.2 钢板下料一般情况下，钢板的下料过程要采用数控切割机进行操作。操作前，要严格按照工艺的具体难度进行数控编程，并调试无误后才可进行下料工作。在完成下料操作后，还要对钢板瓦片的方向、顺序等进行标记，同时还要对钢板号、瓦片编号等进行标记。对于钢板的切割尺寸，其长度偏差要求在上下2mm以内，钢板宽度的误差要不超过2mm，对角线的误差不超过 3mm。对零件的环缝、纵缝的坡口等进行处理时，务必要严格按照工艺要求，且要将坡口及以其为中心的30mm范围打磨光滑。 2.3 卷板及校园在进行卷板操作时，要用长度为 1.2m的样板进行辅助控制，将样板与同体间的缝隙严格控制在2mm以内。在完成卷板后，还要用气保焊对卷板与筒体坡口进行进一步的加固。纵缝要求筒体间对接的间隙范围不超过2mm，错边量不超过3mm。 2.4 纵缝焊接在进行焊接时，要先焊接内缝，完成后再将背缝及其周围做彻底的清理，使其露出焊缝坡口的金属，然后再将其焊接起来。在焊接过程中，需要注意的是：焊接前，首先要检测纵缝对接处间隙的距离，若间隙大小超过1mm，则应先使用对应规格的气保焊对其进行打底，且焊接的温度要控制在100-250℃之间，焊接线的能量要低于39千焦每厘米，以达到焊缝冲击功的标准。焊接完成后，按照《承压设备无损检测》中的要求对所焊接的纵缝进行超声波探伤检验，检测结果达到一级，即为合格。与此同时，焊接部位的外观也要进行一定的检测，若未达到标准，则重新进行处理。此外，检验合格后，按要求使用切割片或是火焰割枪将引熄弧板切除，并将其遗留的坡口打磨光滑。 2.5 拼装（法兰拼装、大节拼装）对于法兰节的拼装工作，务必在特定的拼装地点进行拼装。在进行拼装前，首先要对瓦片与法兰接口处的管口的周长进行测量，并对错边量的大小进行估计。拼装时演讲法兰有坡口的

风力发电机组控制技术研究李斌

风力发电机组控制技术研究李斌发表时间：2019-09-19T08:52:32.897Z 来源：《电力设备》2019年第8期作者：李斌 [导读] 摘要：如今，人们解决能源和环境问题迫在眉睫，有些资源有限，还会产生许多污染。（国华(乾安)风电有限公司吉林省 131400）摘要：如今，人们解决能源和环境问题迫在眉睫，有些资源有限，还会产生许多污染。所以，世界各地都在关注可再生能源，而风电有许多优点，所以，利用可再生能源已成为各国的重点发展方向。我国的风能资源并不匮乏，所以开发潜力很大。我国的风力发电产业和控制技术的发展很快，因而，通过分析现阶段我国风力发电的情况和控制技术水平的发展情况，为实现可持续发展战略提供一些有价值的信息。关键词：风力；发电机组；控制技术 1问题分析 1.1风能能源的评估有待完善对于风能资源进行评估并以此制定风力发电的规划是我国风力发电进行管理的基础。目前我国的相关机构在开展的风力能源评估还处于有点完善的状态，距离世界上的发达国家还存在明显的差距，因此，开展对于风力发电的相关资料整理以及重新进行调查评估是非常有必要的，相关部门应该更加严格的对我国沿海地区和内陆地区的风力分别进行检测和评估，同时还需要不断对我国现有的风力发电场所产能进行更科学合理的长远规划。 1.2自主创新需要提升在目前我国对于风力发电产业生态圈建设尚未完成的过程中，我国的企业对于大型兆瓦发电机的信息技术吸收还没有充分进行。与此同时，我国对于风力发电机组中的核心设备和相关零件还无法进行自主生产，这是制约我国风力发电发展的关键问题。因此更快地进行我国风力发电设备制作的自主创新，同时加强完整知识产权的风力发电机组设备的研究，都是保障我国风力发电事业发展的重要目标。 1.3国家电力网络与风力发电的发展不协调目前我国电力网络设施的管理和运用并没有与风力发电产生足够的协调性。在风力发电场所接入电网的工作并没有很好地得到完成，整个国家电网的发展规划也缺乏对于风力发电场所的重视。就这个问题，还需要我国的政府相关部门更好地制定相应的管理办法，从而保证风力发电场所与国家电网之间可以共同协调发展，更好地为风力发电的发展提供保障。 1.4电价制定需要重新规划在目前的供电市场中，风力发电项目经常面临亏损的危机。造成这种情况的主要原因在于我国的电价制定，只有政府进行充分的规范和引导，同时为风力发电提供一些优惠的政策。目前风力发电的电价过低，使得投资方在工程中的经济效益明显降低，这也是我国风力发电发展缓慢的重要原因。 2我国风力发电的现况我国风力发电的发展在技术方面上分为三步，一是引进新技术，二是把技术消化吸收三是进行自主创新。现如今，在这方面我国以快速发展起来。例如，我国的风力制造业不断提升。还有随着国内5WM 容量等级风电产品的不断改进，我国的兆瓦级机组在风力发电市场被大量使用。虽然我国的风力发电机组制造业和配置零组件的发展足以满足所需，但是一些高级配置仍然需要从国外进口。所以，培养自主创新能力和不断探索新技术迫在眉睫。目前，是创新的年代，是需要快速发展的时代，新能源就是一个活生生的例子。作为新能源的一个重要部分，风力发电近年来的发展越来越好。全球的能源越来越少，之前的能源已经不足人们也已经意识到了这个问题，风力发电无污染，施工时间比较短，投资也不多，而且需要的地区也不多，这就使得各个国家对其越来越关注。在风力发电系统中，并网逆电器是一个非常重要的装置，其特性的好坏决定了发电是否灵活。随着信息技术的发展，人们也将风力发电系统做出了很多改变，使其性能得到了很大改进，促进了其进一步发展。 3双馈变速恒频型风力发电机组该种类型的发电机组可以实现对叶片桨距角的全面调节，还可以利用具备变速功能的双馈性发电机，实现恒频恒压状态下的电能输出。如果整个风速比额定风速还要低，则该种类型的发电机组便可以通过叶片桨距角以及转速变化，将发电机组的整个运行状态改善，确保输出始终保持在最大状态。如果风速超过了额定速率，人们可以通过叶片桨距角的改变，将发电机组的功率控制在额定功率范围之内，这样一来，整个风力发电机组将会得到有效控制。 4风力发电机组控制技术的分析 4.1最优控制在风力发电过程中，其发电机组的基本组成均处于非线性、干扰较大等特点，而且由于环境的不确定性，风速变量也会呈现出一定的不规则特点，从而无法利用精确的数学控制来实现机组控制，但人们可以利用最优的系统性控制实现风力发电机组的最优控制。在该项控制技术实施过程中，可以通过线性化模型设计来实现，并通过周围工作点的精确把握，提升控制工作的控制效果。而且在该种控制技术实施过程中，可以根据具体的线性化模型设计，对周围的工作点进行快速寻找，与此同时，还能通过大范围的反馈内容，对偶线性化实现精确性破解，以此来实现风力和风能的全面性捕捉。另外，针对于电功率波动较小、无功功率输出要求等矛盾，聚能在最优系统的作用下，将上述问题解决，避免由于线路故障而出现较大的电压波动。与此同时，在最优系统的应用过程中，工作人员还能将风能变化情况以及自动控制进行合理掌握，避免在后续工作之中出现新的问题。 4.2模糊控制技术模糊控制技术以模糊推理及语言规则作为基础，能够避免受到非线性因素的影响。在风力发电机组中使用模糊控制技术，能够显著的提升风能的使用率，同时，还能够跟踪最大功率。对于风力发电机组来说，模糊控制技术的使用推动了其向着智能化控制的方向发展，优化了风力发电机组的控制效果。例如，在变桨距并网型风力发电机组中，通过模糊控制技术的使用，能有对风力机转速进行控制，并对抖振现象进行了降低，提升了风力发电机组的运行效率。 4.3滑模变结构控制技术风力发电机组是一种非线性的系统，在实际的运行过程中，有着复杂且多变的特性。当在实际运行的过程中，发生了风向变化、风力

风力发电控制技术

风力发电及其控制技术摘要: 风力发电是将风能转换成电能，风能推动叶轮旋转，叶轮带动转动轴和增速机，增速机带动发电机，发电机通过输电电缆将电能输送地面控制系统和负荷。风力发电技术是一项多学科的，可持续发展的，绿色环保的综合技术。风力发电系统中的控制技术和伺服传动技术是其中的关键技术，这是因为自然风速的大小和方向是随机变化的，风力发电机组的切入（电网）和切出（电网）、输入功率的限制、风轮的主动对风以及对运行过程中故障的检测和保护必须能够自动控制。同时，风力资源丰富的地区通常都是海岛或边远地区甚至海上，分散布置的风力发电机组通常要求能够无人值班运行和远程监控，这就对风力发电机组的控制系统的可靠性提出了很高的要求一、风电控制系统简述风电控制系统包括现场风力发电机组控制单元、高速环型冗余光纤以太网、远程上位机操作员站等部分。现场风力发电机组控制单元是每台风机控制的核心，实现机组的参数监视、自动发电控制和设备保护等功能；每台风力发电机组配有就地HMI人机接口以实现就地操作、调试和维护机组；高速环型冗余光纤以太网是系统的数据高速公路，将机组的实时数据送至上位机界面；上位机操作员站是风电厂的运行监视核心，并具备完善的机组状态监视、参数报警，实时/历史数据的记录显示等功能，操作员在控制室内实现对风场所有机组的运行监视及操作。风力发电机组控制单元（WPCU）是每台风机的控制核心，分散布置在机组的塔筒和机舱内。由于风电机组现场运行环境恶劣，对控制系统的可靠性要求非常高，而风电控制系统是专门针对大型风电场的运行需求而设计，应具有极高的环境适应性和抗电磁干扰等能力。风电控制系统的现场控制站包括：塔座主控制器机柜、机舱控制站机柜、变桨距系统、变流器系统、现场触摸屏站、以太网交换机、现场总线通讯网络、UPS电源、紧急停机后备系统等。风力发电的基本原理风能具有一定的动能，通过风轮机将风能转化为机械能，拖动发电机发电。风力发电的原理是利用风带动风车叶片旋转，再通过增速器将旋转的速度提高来促使发电机发电的。依据目前的风车技术，大约3m/s的微风速度便可以开始发电。风力发电的原理说起来非常简单，最简单的风力发电机可由叶片和发电机两部分构成如图1-1所示。空气流动的动能作用在叶轮上，将动能转换成机械能，从而推动片叶旋转，如果将叶轮的转轴与发电机的转

风力发电机及风力发电控制技术综述刘涛

风力发电机及风力发电控制技术综述刘涛发表时间：2018-05-14T10:53:29.810Z 来源：《电力设备》2017年第36期作者：刘涛 [导读] 摘要：随着现代社会经济的迅猛发展，世界能源发展也在逐步的改变，目前面临着资源紧张、环境污染、气候变化的三大难题。（国华（通辽）风电有限公司内蒙古通辽 028000）摘要：随着现代社会经济的迅猛发展，世界能源发展也在逐步的改变，目前面临着资源紧张、环境污染、气候变化的三大难题。在我国风能发电可再生资源中作为广泛的运用，如太阳能、生物质能、地热能、海洋能等，在自然界都可循环再生资源，这些都是与人类紧密相连的能源。这些取之不尽，用之不竭的能源可谓是一项朝阳产业，本文主要对现在风力发电技术和风力发电机原理进一步分析入手，并对我国风能发电机的特点进一步的探讨与研究。关键词：风力发电机；可再生能源；控制技术；探讨研究前言随着风力发电技术水平的提高，风力发电由早期的直流发电机、笼型异步发电机等演变为当前的低速直驱永磁同步发电，风能是一种可再生、永不枯竭、无污染且储量巨大的绿色可再生能源。相对而言风能的利用比较简单，不同于其他能源的利用那么复杂，因此，风力发电机整体的技术进步使变速恒频风力发电也得以实现，根据当地的实际情况合理利用风力发电，具有重要的现实意义。所以我们应该不断加强风力发电技术的探索和实践，为我国的经济发展提供能源保障。 1 风力发电机及风力发电控制技术发展现状风力发电系统主要由风轮、齿轮箱、发电机、功率变换器、变压器等部分构成，因此风力发电机是风电系统中实现风能转换为电能的核心部件。对于不同类型的风力发电机，控制单元会有所不同，但主要是因为发电机的结构或类型不同而使得控制方法不同的方案。根据目前风力发电技术不断地提高，更有利于的促进了风力发电整体技术的进步，也成为当前风力发电系统的主流。 2 发展技术前景 2.1 目前，风力发电机组中的发电机一般采用高滑差异步发电机和变速恒频的双馈异步发电机，目前全国各地正朝着怎样增大单机容量，减轻每单位容量的自重大型风力发电机组，来提高转换效率的方向发展，这样就可以使机组的运行风况范围大大增加，但同样的发电机的效率是不会降低的。因此，各国研究人员为了提高风力发电机组的效率和可靠性、降低大型发电机的制造难度等各个角度出发，提出有效的地商业化潜力的风力发电机，并且发出电能的频率也符合电网要求，使发电机组的噪声降低，达到一定的可靠性。 2.2 同步发电机的并网一般有两种方式，一种是交并网，控制技术主要交任务是对最佳叶尖速比的测量监控，另一种是准同期直接并网，这种方法在大型风力发电中极少采用，控制技术主要交任务是对最佳叶尖速比的测量监控。如果以异步发电机为主流的发电机，其结构简单、坚固耐用、价格便宜等优点，被作为电动机广泛使用。但也有自身的缺点，由于运行范围窄、功率因数较低等，发展空间也有限。如今，大型风力发电厂一般都采用变速风力发电机组，关键技术则是利用了绕线型异步发电机或同步电机，使得机组在允许风速的任何情况下都可以获得理想的功率输出。 2.3 根据以上分析，部分国外学者也提出了永磁异步电机的概念，不仅具备了效率高、功率密度高、功率因素高等优点，而且在实际运行中也提高了功率因数和发电效率，大大的降低了维护成本。至今，永磁异步电机具备广阔的发展前景；在实际应用中越来越受到关注，并得到广泛的运用。 2.4 风能是一种可再生、永不枯竭、无污染且储量巨大的绿色可再生能源。目前风力发电已经成为世界各地的发展重点能源之一，近年来，风力发电系统的不断增加，风力发电机与发电系统共同发展，相互促进，使各种新型化的风力发电机和控制系统不断的流向社会，总之，风力发电机的制造也会成为新兴的制造产业，更快的促进风力发电机控制技术的发展前景。 3 风力发电掌控技术 3.1 定桨距失速风力发电技术对于变桨距叶片运行的方式：它主要是改变叶片剖面攻角，依据对桨距角的改变。如何适应风速的变化，是在其低风速运行的状态下最大限度的发挥风能的利用价值，发电机转速是由电网频率限制，输出功率由桨叶本身性能限制，当风速比额定转速高时，桨叶能够通过失速调节功能将功率控制在额定值范围之内，提高气动输出的性能，使发动机的效率降低来达到限制功率的目的，风力发动机的这一特性控制发电系统安全可靠。发电机转速是由电网频率限制，输出功率由桨叶本身性能限制，要降低叶片的气动性能，可以对攻角进行改变，降低叶片在高风速运行下的功率，从而达到在低功率下进行调速的目的。 3.2 变桨距风力发电技术在并网过程中，变桨距控制还可实现快速无冲击并网，一方面保证获取较大的能量，另一方面减少风力对风力机的冲击，在并网过程中，快速无冲击并网还可使用变浆距控制，变桨距控制系统与变速恒频技术相配合，最终会提高整个风力发电机系统的发电效率和电能质量。如果要增加风力发电机的年发电量也会存在一定的缺点，不仅需要具备一套相对复杂的变浆距机构，并且在变浆距结构的设计上也会有一定的要求，要对阵风的响应速度足够快，变桨距执行机构及液压驱动系统较复杂，运行可靠性难以有效保证，如果以减小由于风的波动引起的功率脉动同时，其成本也会随之翻倍。所以以上所述，在使用电动变桨距系统就是可以允许三个桨叶独立实现变桨，它提供给风力发电机组功率输出和足够的刹车制动能力，这样还可以避免对过载风机的破坏。 3.3 混合失速/主动失速发电技术风力发电在并网的过程中也是一个操作起来极其复杂的非线性工作，并且风力发电机组存在着随机扰动大、不确定因素过多，还有难以准确的描述并网特性的各个特点。所以根据反馈量的多少，在规定的并网时间内，可使导通角逐步增加，电机的定子电压逐步提高，使之达到软并网、限制电流的目的。在并网过程结束机组进入正常工作状态，上述两种技术的组合也就是所谓的混合失速/主动失速发电技术。 4 风力变速发电技术 4.1 风能本就是绿色、环保、无污染的可再生资源，由于其本身稳定性较差，无法正常控制风速等特性。所以在利用风能发电时，根据风向的变化性和风机叶不断的变化，一定要合理利用并掌控好操作技术，否则会影响风能发电的工作效率，影响用电质量。做好调整工作，考虑发电机在运行时会出现的各种变化，完全可以保证风能发电的最大化利用。另外，在我国目前的风能发电机控制系统中，最常采