风力发电机组的分类及各自特点
风力发电机的分类总结
风力发电机的分类总结随着环保意识的不断提高，人们对可再生能源的需求也日益增加，风力发电作为可再生能源中的一种，正受到越来越多的关注与研究。
在风力发电的核心部件中，风力发电机起着至关重要的作用，不同类型的风力发电机也各具特点，本文将对风力发电机的分类作出总结。
1.风轮式发电机风轮式发电机是风力发电机中最常见的一种，主要是通过风轮将风的动能转换成机械能，从而驱动发电机发电。
风轮式发电机可以进一步分为两种类型：水平轴和垂直轴。
水平轴风轮式发电机的主轴安装在地面水平方向上，风轮则安装在轴的上方，垂直轴风轮式发电机则是主轴和风轮都在垂直方向上。
前者具有转速高、功率大等特点，而后者则具有耐风性强、适用范围广等优势。
2.柔性摆臂式风力发电机柔性摆臂式风力发电机是利用风能的背景下发展起来的创新型风力发电技术，它可以在低风速的情况下获得更高的效率。
柔性摆臂式风力发电机使用了独特的柔性摆臂设计，使得每个摆臂能够自由活动，从而最大程度地捕捉到风的能量，从而达到更高的效率。
该技术目前正处于实验研究阶段，但相信未来在风力发电的市场应用中将会有重要的地位。
3.桁架式风力发电机桁架式风力发电机是利用桁架牵引运动的原理来捕捉风能，其外形比较特殊，由于其设计的特殊性，可以在大风、台风等恶劣天气下依然保持安全、稳定的状态。
对于风力发电机而言，长时间的稳定发电是至关重要的，而桁架式风力发电机正是解决了这个问题。
4.喷气式风力发电机喷气式风力发电机是一种比较新颖的风力发电技术，它采用了长方体的设计，内部设有马达和喷射器，可以将风能转化为气压能，并进一步转化为机械能、电能。
该技术具有较高的效率，能够更好地获得平稳的发电量，适合应用于各种不同的风速环境。
除了以上几种类型的风力发电机外，还有一些比较小众的技术，比如带有大型水箱的垂直轴风力发电机、划船式风力发电机等，这些技术虽然规模较小，但从实用性和创新性来讲也不容忽视。
总的来说，不同类型的风力发电机在实际使用中各有特点，而未来风力发电技术的发展也将会有更加创新性、高效率的发展趋势。
风力发电机组的介绍1
• 211 风轮
• 风力机区别于其他机械的最主要特征就是风轮。风轮 一般由2～3 个叶片和轮毂所组成, 其功能是将风能 转换为机械能。
• 叶片的构造如图125 所示。小型风力机的常用优质木 材加工制成, 表面涂上保护漆, 其根部与轮毂相接处 使用良好的金属接头并用螺栓拧紧。有的采用玻璃纤 维或其它复合材料蒙皮则效果更好。
风力发电机的分类
①水平轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向平行； ②垂直轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向垂直。
风力发电机的分类
三一电气的机组特性
主动偏航 上风向 三叶片 水平轴
变桨距
变速 衡频
双馈
第三部分 风力机的结构组成
风力机的结构组成
从外部结构
风 力 发 电 机 组 风轮
风力发电机组内部结构
结构和功能
变桨电机： 每个叶片都有一个变桨电机，并带有刹车、测速传感器、绝对值传送器及强 制空冷装置。 超级电容：用于电网断电和安全链中断时叶片的变桨控制。 充电器：带有充电控制和电压检测装置。 转换器：三相两路装置，用于向变桨电机输送直流电。 叶片自动变桨控制器 除变桨电机，其余部件都在轴控制柜或公用控制柜内，每个叶片都有可控硅 片。
（二）沿海抗台风新型高效风电机
我国有很长的海岸线，沿海蕴藏着非常丰富的风能资 源，由于台风对风电机的破坏很大，严重阻碍了沿海风能 的开发。海上风电技术一直都是国外研发的重点，但在抗 台风技术上始终没有重大突破。
我国风电产业发展现状
（三） 大规模电网接入
由于风电机的并网稳定性没有保证，所以仍采用分散 入网的方式，风电场规模都较小，当风速和风向变化很大 时，风电机不稳定，不能满足并网条件，此时风电机可以 随时脱网；风电机稳定后，又可以随时入网，不会对电网 造成太大的冲击。
风力发电机分类及特点分析
齿轮箱
DFIG
电网
转子侧 变换器
网侧 变换器
双馈式变速恒频风力发电系统结构框图
电气工程与自动化学院
第三章 风力发电
3）运动部件少，由磨损等引起的 故障率很低，可靠性高。
4）采用全功率逆变器联网，并网、 解列方便。
5）采用全功率逆变器输出功率完 全可控，如果是永磁发电机则 可独立于电网运行。
缺点是： 由于直驱型风力发电机组 没有齿轮箱，低速风轮直接 与发电机相连接，各种有害 冲击载荷也全部由发电机系 统承受，对发电机要求很高。 同时，为了提高发电效率， 发电机的极数非常大，通常 在100极左右，发电机的结构 变得非常复杂，体积庞大， 需要进行整机吊装维护。
风力发电机分类及特点
李少龙
第三章 风力发电
课件
2020/3/3
了解风力发电机的分类 双馈式和直驱式风力发电机介绍
电气工程与自动化学院
第三章
课件
按照风轮形式分类
风力发电
2020/3/3
（1）垂直轴风力发电机组
垂直轴风轮按形成转矩的机理分为阻力型和升力型。 阻力型的气动力效率远小于升力型，故当今大型并网型垂 直轴风力机的风轮全部为升力型。
直驱式风力发电系统大多都使用永磁同步发电机发电，无需励磁 控制，电机运行速度范围宽、电机功率密度高、体积小。随着永磁 材料价格的持续下降、永磁材料性能的提高以及新的永磁材料的出 现，在大、中、小功率、高可靠性、宽变速范围的发电系统中应用 的越来越广泛。
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。
风力发电装置种类及应用
风力发电装置种类及应用风力发电是一种利用自然界风能转化为电能的技术，其工作原理是通过风轮叶片受到风的推动而转动，进而驱动发电机产生电能。
风力发电具有环保、可再生、分布广泛等优势，在全球范围内得到了广泛的应用。
根据发电装置的类型和应用场景的不同，可以将风力发电装置分为以下几种类型：1.风力发电机组：风力发电机组是指由风轮、传动装置、发电机等组成的完整发电设备。
根据风轮的种类和结构不同，风力发电机组可分为水平轴风力发电机组和垂直轴风力发电机组。
水平轴风力发电机组是目前应用最广泛的一种风力发电装置，其风轮采用水平转轴的结构。
水平轴风力发电机组具有高效率、稳定性好等优势，适合用于大型的风场、风电场等大容量发电场景。
垂直轴风力发电机组是一种相对较新的风力发电技术，其风轮采用垂直转轴的结构。
垂直轴风力发电机组具有360度风向接受能力、噪音低、适应性强等优点，适用于城市、农村、居民区等分散发电场景。
2.小型风力发电装置：小型风力发电装置主要是指功率较小的风力发电设备，通常用于家庭、农村、小岛、山区等远离电网或有电力供应不足的区域。
小型风力发电装置可以根据实际用电需求进行选择，一般有独立供电型和并网型两种。
独立供电型的小型风力发电装置主要用于远离电网的地区，其发电主要是为了满足自身用电需求。
该类型的装置多采用蓄电池储能系统，将电能储存起来以备不时之需。
并网型的小型风力发电装置主要用于有电力供应但供电不足的区域。
该类型的装置可将通过风力发电产生的电能与电网连接，通过电网实现电能的传输与共享。
3.离岸风电：离岸风电是指在近海或海上建设的风力发电场。
由于海面上的风能较陆地上的丰富，离岸风电具有潜力巨大的优势。
离岸风电通常采用大型的水平轴风力发电机组，其装置庞大、发电能力强，可以满足大型城市的电力需求。
离岸风电具有对陆地资源的节约、环境污染低、风速稳定等特点，已经成为陆上风电的重要补充，逐渐成为风力发电领域的热点。
4.混合能源系统：混合能源系统是指将风力发电与其他可再生能源（如太阳能、水能等）相结合的发电系统。
风力发电机组的分类介绍
风力发电机组的分类介绍风力发电机一般按风轮轴安装形式、功率控制方式、风轮转速调节、主传动驱动方式等进行分类。
1、风轮轴安装形式按照风轮轴安装形式可分为水平轴风力机和垂直轴风力机。
（1）水平轴风力机风轮的旋转轴线与风向平行。
水平轴风力机必须具有对风装置，跟随风向的变化而转动，以便吸收来自各个方向的风能。
对于小型风力机，这种对风装置常采用尾舵，而对于大型风力机，则利用风向传感器测量风向，经微处理器调整后控制偏航系统进行对风。
水平轴风力机按照风轮相对于塔架的位置可分为上风向风力机和下风向风力机。
风轮位于塔架前面的为上风向风力机，风轮位于塔架后面的为下风向风力机。
目前风电场采用并网型风力发电机组多为上风向水平轴风力机。
（2）垂直轴风力机风轮的旋转轴线垂直于地面或气流方向。
垂直轴风力机能吸收来自各个方向的风能，无需对风装置，这是相对于水平轴风力机的一大优点，并且传动装置和发电设备均安装在地面，便于维护；但是受叶片制造工艺的限制及拉线式塔架占用大量土地面积等因素，垂直轴风力机一直未得到发展。
2、功率控制方式按照功率控制方式可分为定桨距风力机、变桨距风力机和主动失速风力机。
（1）定桨距风力机叶片与轮毂固定连接。
在风轮转速恒定的条件下，风速增加超过额定风速时，随着叶片攻角的增加，气流与叶片表面分离，叶片将处于失速状态，叶片吸收的风能不但不会增加，反而有所下降，以确保风轮输出功率在额定范围以内。
定桨距风力机的特点：结构简单不需要变桨机构，同时控制系统也较简单。
但风轮吸收风能的效率较低，特别在风速超过额定风速后，由于叶片的失速作用，输出功率还会有所下降；机组承受的载荷大；机组重量比同类型变桨距风力机重。
（2）变桨距风力机叶片与轮毂通过变桨轴承连接，可以通过变桨系统控制叶片的安装角。
当风速低于额定风速时，保证叶片在最佳攻角状态，以获得最大风能；当风速超过额定风速后，变桨系统减小叶片的攻角，保证输出功率在额定范围内。
变桨距风力机的特点：结构复杂，需要增加变桨轴承和一套变桨驱动装置，同时控制系统也变得很复杂。
风电机组类型有哪些？
风电机组类型有哪些？
目前国内风电机组的主要机型有3种，每种机型都有其特点。
1.1异步风力发电机
国内已运行风电场大部分机组是异步风电发电机。
主要特点是结构简单、运行可靠、价格便宜。
这种发电机组为定速恒频机组，运行中转速基本不变，风力发电机组运行在风能转换最佳状态下的几率比较小，因而发电能力比新型机组低。
同时运行中需要从电力系统中吸收无功功率。
为满足电网对风电场功率因数的要求，多采用在机端并联补偿电容器的方法，其补偿策略是异步发电机配有若干组固定容量的电容器。
由于风速大小随气候环境变化，驱动发电机的风力机不可能经常在额定风速下运行，为了充分利用低风速时的风能，增加全年的发电量，近年广泛应用双速异步发电机。
这种双速异步发电机可以改变极对数，有大、小电机2种运行方式。
1.2双馈异步风力发电机
国内还有一些风电场选用双馈异步风力发电机，大多来源于国外，价格较贵。
这种机型称为变速恒频发电系统，其风力机可以变速运行，运行速度能在一个较宽的范围内调节，使风机风能利用系数Cp得到优化，获得高的利用效率；可以实现发电机较平滑的电功率输出；发电机本身不需要另外附加无功补偿设备，可实现功率因数在一定范围内的调节，例如功率因数从领先0.95调节到滞后0.95范围内，因而具有调节无功功率出力的能力。
1.3直驱式交流永磁同步发电机
大型风力发电机组在实际运行中，齿轮箱是故障较高的部件。
采用无齿轮箱结构能大大提高风电机组的可靠性，降低故障率，提高风电机组的寿命。
目前国内有风电场使用了直驱式交流永磁同步发电机，运行时全部功率经A-D-A变换，接入电力系统并网运行。
与其他机型比较，需考虑谐波治理问题。
风力发电机主要种类及应用技术浅析
国内金风科技生产的1.2 MW、1.5 MW机型、湘 电股份研制的2MW机型都是采用了直驱式结构，已 经实现了批量生产和安装。由于齿轮箱是目前在兆 瓦级风机中损坏率较高和损耗较大的部件，而永磁 同步发电机的转子采用稀土永磁材料制作，不需电 励磁，没有转子绕组和集电环组件，因此，大大提 高了机组可靠性和效率，具有结构简单、噪声低、 寿命长、机组体积小、低风速时效率高、运行维护 成本低等诸多优点。 EM
变桨距控制主要有两个作用：一是在高于额定风 速的情况下通过增大桨距角改变气流对叶片的攻角， 将输出功率稳定在额定功率下，保证功率曲线的平 滑，防止风机过负荷。二是在风机失电脱网等紧急状 态下进行空气动力制动，配合高速轴制动器对风机叶 轮快速刹车。风机变桨执行机构的动力形式可分为两 种，即电-液伺服变桨和电动伺服变桨。
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风力发电机组的分类及各自特点
风力发电机组的分类及各自特点
风力发电机组主要由两大部分组成：
风力机部分――它将风能转换为机械能；
发电机部分――它将机械能转换为电能。
根据风机这两大部分采用的不同结构类型、以及它们分别采用的技术方案的不同特征，再加上它们的不同组
合，风力发电机组可以有多种多样的分类。
(1) 如依风机旋转主轴的方向（即主轴与地面相对位置）分类，可分为：
“水平轴式风机”――转动轴与地面平行，叶轮需随风向变化而调整位置；
“垂直轴式风机”――转动轴与地面垂直，设计较简单，叶轮不必随风向改变而调整方向。
(2) 按照桨叶受力方式可分成“升力型风机”或“阻力型风机”。
(3) 按照桨叶数量分类可分为“单叶片”﹑“双叶片”﹑“三叶片”和“多叶片”型风机；叶片的数目由很
多因素决定，其中包括空气动力效率、复杂度、成本、噪音、美学要求等等。
大型风力发电机可由1、2 或者3 片叶片构成。
叶片较少的风力发电机通常需要更高的转速以提取风中的能量，因此噪音比较大。
而如果叶片太多，它们之
间会相互作用而降低系统效率。
目前3 叶片风电机是主流。
从美学角度上看，3
叶片的风电机看上去较为平衡和美观。
(4) 按照风机接受风的方向分类，则有“上风向型”――叶轮正面迎着风向（即在塔架的前面迎风旋转）和
“下风向型”――叶轮背顺着风向，两种类型。
上风向风机一般需要有某种调向装置来保持叶轮迎风。
而下风向风机则能够自动对准风向, 从而免除了调向装置。
但对于下风向风机,
由于一部分空气通过塔架后再吹向叶轮, 这样, 塔架就干扰了流过叶片的气流而形成所谓塔影效应,使性能有所降低。
(5) 按照功率传递的机械连接方式的不同，可分为“有齿轮箱型风机”和无齿轮箱的“直驱型风机”。
有齿轮箱型风机的桨叶通过齿轮箱及其高速轴及万能弹性联轴节将转矩传递到发电机的传动轴,联轴节具有很
好的吸收阻尼和震动的特性，可吸收适量的径向、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。
而直驱型风机则另辟蹊径，配合采用了多项先进技术，桨叶的转矩可以不通过齿轮箱增速而直接传递到发电
机的传动轴，使风机发出的电能同样能并网输出。
这样的设计简化了装置的结构，减少了故障几率，优点很多，现多用于大型机组上。
(6) 根据按桨叶接受风能的功率调节方式可分为：
“定桨距（失速型）机组”――桨叶与轮毂的连接是固定的。
当风速变化时，桨叶的迎风角度不能随之变化。
由于定桨距（失速型）机组结构简单、性能可靠，在20 年来的风能开发利用中一直占据主导地位。
“变桨距机组”――叶片可以绕叶片中心轴旋转，使叶片攻角可在一定范围内（一般0－90度）调节变化，其
性能比定桨距型提高许多，但结构也趋于复杂，现多用于大型机组上。
(7) 按照叶轮转速是否恒定可分为：
“恒速风力发电机组”――设计简单可靠，造价低，维护量少，直接并网；缺点是：气动效率低，结构载荷
高，给电网造成电网波动，从电网吸收无功功率。
“变速风力发电机组”――气动效率高，机械应力小，功率波动小，成本效率高，支撑结构轻。
缺点是：功
率对电压降敏感，电气设备的价格较高，维护量大。
现常用于大容量的主力机型。
(8) 根据风力发电机组的发电机类型分类，可分为两大类：
“异步发电机型” “同步发电机型”
只要选用适当的变流装置，它们都可以用于变速运行风机。
异步发电机按其转子结构不同又可分为：
(a)
笼型异步发电机――转子为笼型。
由于结构简单可靠、廉价、易于接入电网，而在小、中型机组中得到大量的使用；
(b) 绕线式双馈异步发电机――转子为线绕型。
定子与电网直接连接输送电能，同时绕线式转子也经过变频器
控制向电网输送有功或无功功率。
同步发电机型按其产生旋转磁场的磁极的类型又可分为：
(a) 电励磁同步发电机――转子为线绕凸极式磁极，由外接直流电流激磁来产生磁场。
(b) 永磁同步发电机――转子为铁氧体材料制造的永磁体磁极，通常为低速多极式，不用外界激磁，简化了
发电机结构，因而具有多种优势。
(9) 如根据风机的输出端电压高低化分，一般可分为：
“高压风力发电机”――风力发电机输出端电压为10~20kV，甚至40kV，可省掉风机的升压变压器直接并网。
它与直驱型，永磁体磁极结构一起组成的同步发电机总体方案，是目前风力发电机中一种很有发展前途的机型。
“低压风力发电机”――输出端电压为1kV 以下，目前市面上大多为此机型。
(10) 如根据风机的额定功率化分，一般可分为：
微型机：10 kW 以下
小型机：10 kW 至100 kW
中型机：100 kW 至1000 kW
大型机：1000 kW 以上（MW 级风机）
直驱永磁同步风力发电机
永磁同步发电机由于结构简单、无需励磁绕组、效率高的特点而在中小型风
力发电机中应用广泛，随着高性能永磁材料制造工艺的提高，大容量的风力发电
系统也倾向于使用永磁同步发电机。
永磁风力发电机通常用于变速恒频的风力发
电系统中，风力发电机转子由风力机直接拖动，所以转速很低。
由于去掉了增速齿轮箱，增加了机组的可靠
性和寿命；利用许多高性能的永磁磁钢组成磁极，不像电励磁同步电机那样需要结构复杂、体积庞大的励磁绕组，提高了气隙磁密和功率密度，在同功率等级下，减小了电机体积。
永磁同步发电机从结构上分有外转子和内转子之分。
对于典型的外转子永磁同步发电机结构，外转子内圆上有高磁能积永磁材料拼贴而成的磁极，内定子嵌有三
相绕组。
外转子设计，使得能有更多的空间安置永磁磁极，同时转子旋转时的离心力，使得磁极的固定更加牢固。
由于转子直接暴露在外部，所以转子的冷却条件较好。
外转子存在的问题是主要发热部件定子的冷却和大尺
寸电机的运输问题。
内转子永磁同步发电机内部为带有永磁磁极、随风力机旋转的转子，外部为定子铁心。
除具有通常永磁电机
所具有的优点外，内转子永磁同步电机能够利用机座外的自然风条件，使定子铁心和绕组的冷却条件得到了有效改善，转子转动带来的气流对定子也有一定的冷却作用。
另外，电机的外径如果大于4m，往往会给运输带来一些困难。
很多风电场都是设计在偏远的地区，从电机出厂到安装地，很可能会经过一些桥梁和涵洞，如果电机外径太大，往往就不能顺利通过。
内转子结构降低了电机的尺寸，往往给运输带来了方便。
内转子永磁同步发电机中，常见有四种形式的转子磁路，分别为径向式、切向式、和轴向式。
相对其它转子
磁路结构而言，径向磁化结构因为磁极直接面对气隙，具有小的漏磁系数，且其磁轭为一整块导磁体，工艺实现方便；而且径向磁化结构中，气隙磁感应强度接近永磁体的工作点磁感应强度，虽然没有切向结构那么大的气隙磁密，但也不会太低，所以径向结构具有明显的优越性，也是大型风力发电机设计中应用较多的转子磁路结构。
原文地址：/tech/21667.html。