(完整版)恒速恒频和变速恒频发电区别
风力发电中的变速恒频技术综述
风力发电中的变速恒频技术综述1引言风力发电技术是一种利用风能驱动风机浆叶。
进而带动发电机组发电的能源技术。
由于风能储量丰富、用之不竭、无污染等特点，被各国广泛重视，纷纷投入大量的人力物力财力来发展风力发电技术。
第一次世界大战后，丹麦首开先河，制造了仿螺旋桨高速风力发电机组。
随后美国、法国、前西德等国先后制造出了风力发电机组并投入运行。
前西德在风机桨叶制造上首次使用了质地轻、强度高的复合材料。
到20世纪60年代，由于石油廉价和内燃机的广泛运用，风力发电成本高的问题显得突出，和以内燃机为动力的发电技术相比失去竞争力，发展几近停止。
但1973年全世界的石油危机以及燃料发电带来的环境污染问题，使得风力发电技术重新受到重视。
风力发电又进入迅速发展阶段。
先后有美国研制的1000kW大型风力发电机、前西德的3000kW大型风力发电机、英国加拿大的3800kW大型风力发电机投入运行，自动控制技术日益成熟，并形成了能并网运行的风力发电机群(见图1)。
2002年，世界各国风电装机总量达到近40000MW，并且每年增长率达20％，发展势头强劲。
我国现代风力发电技术始于20世纪70年代。
2002年底，我国风力发电装机容量达473MW，遍布新疆、内蒙古、广东、辽宁、浙江等地[1]。
图1风力发电机群最近世界风力发电技术的发展取得很大进步，主要表现为以下几点：（1）风力发电机单机容量稳步变大。
现在单机容量已达到兆瓦级；（2）变桨距调节成为气动功率调节的主流方式。
目前，绝大多数的风力发电机采用这种技术；（3）变速恒频发电系统迅速取代恒速恒频发电系统，风能利用更加有效；（4）无齿轮箱风力发电系统市场份额增长迅速。
这主要是由于没有齿轮箱系统效率显著提高[2]。
2 风力发电机的气动功率调节方式气动功率调节是风力发电的关键技术之一。
风力发电机组在超过额定风速以后，由于桨叶、塔架等的机械强度、发电机变频器等的容量限制，必须降低风机吸收功率，使其在接近额定功率下运行，同时减少桨叶承受的载荷冲击，使其不致受到损坏。
新能源发电与控制技术复习题完整版全解
《新能源发电与控制技术》一、填空题1.一次能源是指直接取自自然界没有经过加匸转换的各种能虽和资源。
2.二次能源是指由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品。
3.终端能源是描供给社会生产、非生产和生活中直接用干消费的各种能源。
4.典型的光伏发电系统由光伏阵列、蓄电池组.控制湍x电力电子变换器和负载等组成。
5.光伏发电系统按电力系统终端供电模式分为独立光伏发电系统和并网光伏发电系统。
6•风力发电系统是将风能转换为电能,由机械.电气和控制3大系统组合构成。
7.并网运行风力发电系统有恒速恒频方式和变速恒频方式两种运行方式。
8•风力机又称为风轮.主婆有水平轴风力机和垂直轴风力机。
9.风力同步发电机组并网方法有自动准同期并网和自同步并网。
10.风力界步发电机组并网方法有直接并网.降压并网和晶闸管软并网。
11.太阳的主要组成气体为氢和氮。
12.太阳的结构从中心到边缘可分为核反应区、辐射区、对流区和太阳大气°13.太阳能的转换与应用包括了太能能的采集、转换、储存.运输与应用o14.光伏发电是根据光生伏特效应原理.利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。
15.光伏发电系统主要由太阳电池组件，中央控制器.充放电控制器.逆变器和蓄电池.蓄能元件及辅助发电设备3大部分组成。
16.太阳电池主要有尬晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、非晶硅太阳电池、晞化镉太阳电池与铜钢硒太阳电池5种类型。
17.生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的能虽。
18.天然气是指地层内自然存在的以碳氢化合物为主体的可燃性气体。
19.燃气轮机装直主要由燃烧室、压气机和轮机装宜3部分组成。
二. 简答题1.简述能源的分类？答：固体燃料.液体燃料、气体燃料、水力、核能.电能、太阳能.生物质能.风能、海洋能、地热能、核聚变能。
还可以分为：一次能源、二次能源、终端能源.可再生能源、非可再生能源，新能源. 常规能源.商品能源.非商品能源。
几种类型的风力发电机组特点总结
风力发电机组按运行方式可以分为恒速恒频（Constant Speed Constant Frequency，简称CSCF）风力发电机组和变速恒频（Variable Speed Constant Frequency，简称VSCF）风力发电机组两大类。
当风力发电机组与电网并联时，要求风力发电机的频率与电网频率保持一致，这便是恒频的含义。
下面分别介绍恒速恒频和变速恒频风力发电机组。
1 恒速恒频风力发电机组恒速恒频风力发电系统的基本结构如下图所示：图1 恒速鼠笼异步风力发电系统可以看出，这里采用的是异步电动机，也正是基于此，恒速恒频风力发电系统也称作异步风力发电系统。
异步发电机尽管带一定滑差运行，但在实际运行中滑差s是很小的，不仅输出频率变化较小，而且叶片转速变化范围也很小，看上去似乎是在“恒速”，故称之为恒速恒频。
就风力机的调节方式而言，恒速恒频风力发电系统又分为定桨距失速调节型和变桨距调节型两种。
1.1 定桨距失速调节型风力发电机组定桨距是指桨叶与轮毅之间是固定连接，即当风速变化时，桨叶的迎风角不能随之变化。
失速调节是指桨叶翼型本身所具有的失速特性，当风速高十额定风速时，气流的攻角增大到失速条件，使桨叶的表面产生涡流，效率降低，来限制发电机的功率输出。
定桨距失速调节型风力发电机组的优点是失速调节简单，运行可靠性高，当风速变化引起的输出功率的变化只通过桨叶的被动失速调节而控制系统不作任何控制，使控制系统大为减化。
其缺点是机组的整体效率较低，对电网影响大，常发生过发电现象，加速机组的疲劳损坏。
目前这种机组在欧美国家已经停产，但是在中国还有一定需求。
1.2 变桨距型风力发电机组变桨距是指风机的控制系统可以根据风速的变化，通过桨距调节机构，改变其桨距角的大小以调整输出电功率，以便更有效地利用风能。
其工作特性为：在额定风速以下时，桨距角保持零度附近，可认为等同十定桨距风力发电机，发电机的输出功率随风速的变化而变化；当风速达到额定风速以上时，变桨距机构发挥作用，调整桨距角，保证发电机的输出功率在允许的范围内。
风力发电系统的拓扑结构
、试论述现有风力发电系统的拓扑结构及各自特点风力发电系统主要有三种运行方式：一是独立运行方式，通常是一台小型风力发电机向一户或几户提供电力，采用蓄电池进行蓄能；二是风力发电与其他发电方式（如太阳能发电）相结合形成互补发电系统向一个单位或一个村庄或一个海岛供电；三是风力发电并入常规电网运行，向大电网提供电力。
（一）独立运行的风力发电系统风力发电机组独立运行是一种比较简单的运行方式。
由于风能的不稳定性，需要配置充电装置，最普遍使用的充电装置为蓄电池，当风力发电机在运转时，为用电装置提供电力，同时将多余的电能向蓄电池充电。
根据供电系统的不同可分为直流系统和交流系统。
1、直流系统独立运行的直流风力发电系统为由一个风力机驱动的小型直流发电机经蓄电池蓄能装置想电阻性负载供电。
当风力减小，风力机转速降低，致使直流发电机电压低于蓄电池组电压时，发电机不能对蓄电池充电，而蓄电池却要向发电机反向送电。
为了防止这种情况的发生，在发电机电枢电路与蓄电池组之间装有由逆流继电器控制的动断出点，当直流发电机电压低于蓄电池组电压时，逆流继电器工作断开动断触点，使蓄电池不能向发电机反向供电。
如图1-1所示。
图1-1独立运行的直流风力发电系统2、交流系统如果在蓄电池的正负极两端直接接上直流负载，则构成了一个由交流发电机经整流器组成整流后向蓄电池充电及向直流负载供电的系统。
如图1-2所示。
女口果在蓄电池的正负极接上逆变器，则可向交流负载供电。
如图1-3所示。
图1-2交流发电机向直流负载供电独立运行的风力发电系统特点：结构简单，规模小，但只能向独立的小用户 提供电力。
（二） 互补运行的风力发电系统在互补运行的风力发电系统中，除了有风力发电装置之外，还带有一套备用 的发电系统，经常采用的是柴油机，也有利用太阳能电池。
风力发电机和柴油发 电机构成一个混合系统。
在风力发电机不能提供足够的电力时由柴油机提供备用 的电力，以实现连续、稳定的供电。
风力发电的三种运行方式介绍及特点
交流励磁双馈变速恒频风力发电机不仅可以通过控制交流励磁的幅值、相位、频率来实现变速恒频，还可以实现有功、无功功率控制，对电网而言还能起无功补偿的作用。
交流励磁变速恒频双馈发电机系统有如下优点:
·允许原动机在一定范围内变速运行，简化了调整装置，减少了调速时的机械应力。同时使机组控制更加灵活、方便，提高了机组运行效率。
变距调节的缺点是对阵风反应要求灵敏。失速调节型风机由于风的振动引起的功率脉动比较小，而变距调节型风力机则比较大，尤其对于采用变距方式的恒速风力发电机，这种情况更明显，这样不要求风机的变距系统对阵风的响应速度要足够快，才可以减轻此现象。
2 变速恒频风力发电机
变速恒频风力发电机常采用交流励磁双馈型发电机，它的结构类似绕线型感应电机，只是转子绕组上加有滑环和电刷，这样一来，转子的转速与励磁的频率有关，从而，使得双馈型发电机的内部电磁关系既不同于异步发电机又不同于同步发电机，但它却变频控制的功率仅是电机额定容量的一部分，使变频装置体积减小，成本降低，投资减少。
·调节励磁电流幅值，可调节发出的无功功率；调节励磁电流相位，可调节发出的有功功率。应用矢量控制可实现有、无功功率的独立调节。
在风力发电系统中两个主要部件是风力机和发电机。风力机向着变浆距调节技术、发电机向着变速恒频发电技术，这是风力发电技术发展的趋势，也是当今风力发电的核心技术。下面简单介绍这两方面的情况。
1 风力机的变浆距调节
风力机通过叶轮捕获风能，将风能转换为作用在轮毂上的机械转矩。
变距调节方式是通过改变叶片迎风面与纵向旋转轴的夹角，从而影响叶片的受力和阻力，限制大风时风机输出功率的增加，保持输出功率恒定。采用变距调节方式，风机功率输出曲线平滑。在额定风速以下时，控制器将叶片攻角置于零度附近，不做变化，近似等同于定浆距调节。在额定风速以上时，变浆距控制结构发生作用，调节叶片攻角，将输出功率控制在额定值附近。变浆距风力机的起动速度较定浆距风力机低，停机时传递冲击应力相对缓和。正常工作时，主要是采用功率控制，在实际应用中，功率与风速的立方成正比。较小的风速变化会造成较大的风能变化。
风力发电机原理及风力发电技术
风力发电机原理及风力发电技术能源问题是一个世界性的难题，其直接影响着社会的发展与时代的进步。
我国为了环境能源危机问题，加强了对能源结构的调整，进一步开发清洁能源。
风能作为一种可再生能源，其具有清洁、高效等一系列优点，因此近年来风力发电技术的发展十分迅速。
本文重点介绍了风力发电机以及风力发电技术，以期促进我国风力发电行业的进一步发展。
标签：新能源；风力发电机；风力发电技术；应用1 风力发电机及其分类1.1 风力发电机风力发电机是根据传统的风车改造而来的，其能够将风能转换为机械能，然后通过发电装置将机械能转变为电能。
风力发电机在运作的过程中主要是通过叶片来收集风能，然后再通过增速机对叶轮进行加速，从而实现发电。
1.2 风力发电机分类1.2.1 按照机组容量划分按机组容量划分可分为小型机组、中型机组、大型机组和巨型机组。
小型机组的机组容量为0.1-1kW；中型机组容量为1-1000kW；大型机组容量为1-10MW；巨型机组容量为10MW以上。
1.2.2 按运行特征和控制方式划分按风力发电机的运行特征和控制方式划分可以将其分为恒速恒频风力发电系统与变速恒频风力发电系统两种。
恒速恒频风力发电系统结构简单、控制方便、可靠性高，但是风能利用率不高。
变速恒频风力发电系统转速可调节，从而适应风速变化，最大限度利用分能，提高系统发电率。
1.2.3 风力发电机风轮轴位置分类风力发电机风轮轴按位置分为垂直轴风力发电机和水平轴风力发电机，其中，垂直轴风力发电机装机成本相对较低，机组维护检修方便，机组使用寿命长。
水平轴风力发电机技术成熟，单机容量大，启动性相对较好。
1.2.4 按结构以及运行原理对于常用的风力发电机，根据其具体的结构以及运行原理，可以将其具体的分为直流电机、感应异步电机和同步电机几大类。
不同的发电系统所用的发电机不同，恒速恒频风力发电系统常使用异步感应电机和电励磁同步电机，异步感应电机运行稳定、结构简单、使用维护方便、环境适应性强，但运行范围较宅。
电力电子在风力发电中的应用
电力电子技术在风力发电中的应用专业：班级：姓名：学号：指导老师：日期：年月日摘要：本文主要收集了风力发电系统中电力电子技术的应用，简单介绍了风电并网技术、恒速恒频发电和变速恒频发电以及电力电子技术在风力发电储能、输电技术、滤波补偿中的应用，并电力电子技术对风电系统运行性能的改善作了探讨。
关键词：电力电子技术、风力发电系统、性能改善开发和利用新能源及可再生能源是解决中国能源和环保问题的重要战略措施之一。
在众多可再生能源中，风力发电技术是目前为止最适用于大规模发电的技术之一，而在风力发电中应用电力电子技术，能使风电机组的运行特性大为改善，在风电并网及正常运行中也发挥着重要作用。
1.风力发电系统的组成及其特点不论是独立运行的风电系统还是并网运行的风电系统，其主要的组成部分都包括以下几个模块：风机、发电机和控制系统。
由于风力发电的一次能源即风能是间歇性的，发电机会经常处于启停状态，因此发电机类型常选为异步发电机。
而正是这些因素才使得风力发电系统有着不同于常规发电系统的特点：（1）输入风能的变化具有随机性，如果不采取任何措施，风力发电机输出的功率将随着风速的变化而波动，从而影响发电系统的电能质量。
（2）含异步发电机的风力发电机组运行时输出有功功率，同时要吸取无功功率。
不与电网连接的风电系统必须配有无功补偿装置，这种补偿装置可以是固定电容器组，也可以是电力电子器件组成的补偿设备。
如果与电网相连，异步发电机吸收的无功可以部分或全部从电网获取，但依然要根据风力发电机的类型及电网的要求来确定是否增设无功补偿装置。
（3）异步发电机无电压控制能力，电压波动容易超出允许范围。
以上这些风力发电系统的特点，也可以说是缺点，随着电力电子技术的应用正日益得到改善。
2.电力电子技术在风力发电系统中的应用2.1 在风力发电机系统中电力电子技术的应用。
除水力发电之外，风力发电是当今世界上可再生能源开发利用中技术最成熟、最具规模开发和商业化发展前景的发电技术。
变速恒频风力发电技术综述
变速恒频风力发电技术综述摘要：随着世界经济的深入发展和国际工业化进程的加快，世界各国对能源的需求日益增加，能源消耗速度不断增长，煤炭、石油等常规能源逐渐枯竭。
为了缓解能源危机，人类越来越重视可再生能源的利用，而风能作为一种取之不尽、用之不竭、清洁无污染、具有大规模开发利用前景的能源，是可再生能源中最廉价、最具潜力的“绿色能源”。
风力发电是利用风能的一种有效形式，它通过风力发电机的旋转将风能转化为可以方便利用的电能。
利用风能发电由于其“环保节能”的特点，已经引起了许多国家的关注。
关键词：风力发电；风力机；变速恒频；发展趋势；风力发电正在以前所未有的速度发展,变速恒频风力发电是一门新技术。
介绍了风力发电机的组成和分类。
通过和恒速恒频风力发电机进行比较,分析了变速恒频风力发电技术的优点。
展望了风力发电的前景。
一、变速恒频风力发电技术的优点风力发电机主要由风力机、发电机和其他辅助部件组成。
大中型风力发电机组大多采用异步发电机,因为它制造简单,并网容易,励磁功率可直接从电网中获得。
风力机组主要有两种类型:定桨距失速型风力机和变桨距风力机。
定桨距失速型风力机利用风轮叶片翼型的气动失速特性来限制叶片吸收过大的风能,功率调节由风轮叶片来完成,对发电机的控制要求比较简单。
这种风力机的叶片结构复杂,成型工艺难度较大。
而变桨距风力机则是通过风轮叶片的变桨距调节机构控制风力机的输出功率。
由于采用的是异步发电机,无论是定桨距还是变桨距风力发电机,并网后发电机磁场旋转速度由电网频率所固定,异步发电机转子的转速变化范围很小,转差率一般为3%～5%,故属于恒速恒频风力发电机。
恒速恒频风力发电机的主要缺点有以下几点:一是风力机转速不能随风速而变,从而降低了对风能的利用率;二是当风速突变时,巨大的风能变化将通过风力机传递给主轴、齿轮箱和发电机等部件,在这些部件上产生很大的机械应力;三是并网时可能产生较大的冲击电流。
变速恒频风力发电技术是目前国内外风力发电技术的最优化方案,这是20世纪70年代发展起来的一种新型发电方式,它将电力电子技术、矢量变换控制技术和微机信息处理技术引入发电机控制之中,获得了一种全新的、高品质的电能获取方式。
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当风力发电机与电网并联运行时，要求风力发电机的频率与电网频率保持一致，即恒频。
恒速恒频指在风力发电过程中，保持发电机的转速不变，从而得到恒定的频率；变速恒频是指在风力发电过程中发电机的转速可随风速变化，通过其他控制方式来得到恒定的频率。
过去采用的恒速恒频发电机存在风能利用率低、需要无功补偿装置、输出功率不可控、叶片特性要求高等不足，成为制约并网风电场容量和规模的严重障碍变速恒频发电是2O世纪70年代中后期逐渐发展起来的一种新型风力发电技术，通过调节发电机转子电流的大小、频率和相位，或变桨距控制．实现转速的调节．可在很宽的风速范围内保持近乎恒定的最佳叶尖速比，进而实现追求风能最大转换效率；同时又可以采用一定的控制策略灵活调节系统的有功、无功功率，抑制谐波．减少损耗．提高系统效率，因此可以大大提高风电场并网的稳定性。
尽管变速系统与恒速系统相比．风电转换装置中的电力电子部分比较复杂和昂贵．但成本在大型风力发电机组中所占比例并不大．因而发展变速恒频技术将是今后风力发电的必然趋势。