风力发电机整体结构
风力发电机ppt课件.pptx
1
风力发电机概述
2
风电机组传动系统
3
偏航系统
4
变桨系统
风力机主要部件
风轮
叶片 轮毂
Text in here
塔架
主要部件
机舱
齿轮箱 发电机 偏航系统 制动系统
基础
风力发电机分类
按风轮 结构划分
水平轴风力机 垂直轴风力机
叶片围绕一个水平轴旋转，旋转平面与风向垂直。 风轮围绕一个垂直轴进行旋转。
风力发电机分类
按功率调节方式划分:定桨距与变桨距
定桨距 风力机
叶片固定在轮毂上，桨距角不变，风力机的功率 调节完全依靠叶片的失速性能。当风速超过额定 风速时，在叶片后端将形成边界层分离，使升力 系数下降，阻力系数增加，从而限制了机组功率 的进一步增加。
优点: 缺点:
结构简单
不能保证功率恒定，并且由于阻力增大,导致叶片和 塔架等部件承受的载荷相应增大
变桨系统 功能
保障风机机组安全停机 气动刹车
超过安全风速时或故障停机、 紧急情况下，旋转桨叶到安全 位置，保护风力发电机组，实 现安全停车功能。
变桨系统相关部件
变桨轴承
变桨轴承安装在轮毂上， 通过外圈螺栓把紧。 其内齿圈与变桨驱动 装置啮合运动，并与 叶片联接。
外圈
内圈
变桨驱动装置
变桨齿轮箱
• 变桨驱动装置通过螺柱 与轮毂连接。
结构形式
由于要求的增速比往往很大，风电齿轮箱通 常需要多级齿轮传动。大型风电机组的增速 齿轮箱的典型设计，多采用行星齿轮与定轴 齿轮组成混合轮系的传动方案。
风电机组齿轮箱结构形式
图为一种一级行星+两级定轴齿轮传动的齿轮箱结构，低速轴为行 星齿轮传动后两级为平行轴圆柱齿轮传动，可合理分配传动比，提 高传动效率。
风电机组成部分及结构原理
异步双馈发电机 额定功率：1545kW 额定转速：1800rpm 重量：7t
齿轮箱（Gearbox）
作用： 将输入轴的低转 速经若干级齿轮 传动变换到输出 轴的高转速，传 输比为1:90。 结构： 三级行星齿轮传 动机构。
1.2 叶 片（Blade）
叶片主要作
用是吸收风 能。
3.7 低压开关和控制装置
主要元件: 低压配电盘 电压供应 开关部件，包括电脑 变频器
3.8 电源连接
转子叶片角度的调整是由三个转子叶片分别变 桨的，三个调整叶片用的驱动装置和各自的能 源缓冲器(不需外来的能源供应可用来关掉设备和一个 电子元件）与转子叶片角度的同步和实际值控制器一 起安放在转子轮毂里。由于三个转子叶片可分开调整， 三个制动系统也是各自独立的。 除此之外，在快速转动的驱动装置轴上还有一个机械 式制动装置。 当安全关机装置或手动关机装置启动 时，这个机械式制动装置就会起作用，最大的制动力 矩是风力发电设备的额定力矩的1,6倍。 机舱是透过球型旋转接口跟塔身联接， 风向追踪是 用电子方位驱动。
3.6 液压制动
液压机组的功能是打开刹车，或是在设备 运作中维持刹车在开着的状态。这套系统 以 “failsafe”的模式工作, 也就是说，系统 故障时弹簧会启动制动装置的闭合。 停电时，制动装置的液压阀门的开关继电 器的电压供应会中断。在无电压状态下阀 门通风所需的压力下降，制动垫层会被弹 簧推向制动片。
3.2 机 舱
机舱放置在塔的最上端，风力发电设备 的运转所需要的所有功能组件都安装在 机舱里。机舱的里面可供人行走，从塔 筒里面的梯子可进入机舱, 但必须事先启 动相关的锁定装置 (可参考安全指示)。 机舱的外壳是光纤强化塑料 ，上层的壳 盖可用吊车吊起。
上海电气风力发电 机组结构
fibre or copper
Rotor Controller
1100VDC
UDC
DClink voltage
fibre or copper
fFilitleterrbbaankk 2
1000/0,1A
iR1..3
dV/dT
μ Filter
1152uHH, 555500AA
rotor current feedback
• 如果所有叶片处于顺桨位置，转子端的锁紧装置只能用于风速低于10m/s （10 分钟平均风速）的时候。如果不是所有叶片都处于顺桨位置，转子端的 锁紧装置只能用于风速低于5.0m/s（10 分钟平均风速）的时候
• 如果所有叶片没有处于顺桨位置，叶轮旋转轴线必须旋转到与风向成90°位 置并且偏航系统在此位置锁定（偏航程序150）。
• 维护驱动链时，风轮必须被风轮刹车和转子刹车装置锁定。转子刹车装置只 能由专员操作。
• 如果所有叶片都处于顺桨位置（叶片与风轮扫风平面成90 度角），可以在风 速低于15m/s（10 分钟平均风速）时，利用发电机端齿轮轴的锁紧装置锁定 驱动链以进行维护工作。如果不是所有叶片都处于顺桨位置，则只能在风速 低于8m/s（10 分钟平均风速）时使用风轮锁紧装置锁定驱动链。
硬件结构
SEG变频柜（正面）
SEG变频柜（背面）
1S1
1S2 1S3 1S4
硬件结构
热交换器
电机侧du/dt滤波器
电机侧变换器和网侧变换器 电网侧电抗器
过压保护器
硬件结构
3相自耦变压器
dc-link测量单元
to转子
SU网侧变换器 控制模块
硬件结构
电网解列继电器
霍耳传感器电源模块 滤波器组1
风力发电机组的结构及组成
风力发电机组的结构及组成在当今追求清洁能源的时代，风力发电作为一种可持续、无污染的能源获取方式，正发挥着越来越重要的作用。
要了解风力发电的工作原理，首先得清楚风力发电机组的结构及组成。
风力发电机组主要由风轮、机舱、塔筒和基础等部分构成。
风轮是风力发电机组中最为关键的部件之一，它就像是一个巨大的“风车”，负责捕捉风能并将其转化为机械能。
风轮通常由叶片、轮毂和变桨系统组成。
叶片的形状和材质对风能的捕获效率有着至关重要的影响。
一般来说，叶片采用高强度、轻质的复合材料制造，如玻璃纤维增强塑料或碳纤维增强塑料。
叶片的外形设计经过精心计算和优化，以确保在不同风速下都能高效地吸收风能。
轮毂则是连接叶片和主轴的部件，起到支撑和传递扭矩的作用。
变桨系统则可以根据风速的变化调整叶片的角度，以优化风能的捕获和机组的运行效率。
机舱位于塔筒的顶部，里面容纳了风力发电机组的核心设备。
其中包括主轴、齿轮箱、发电机、控制系统等。
主轴将风轮的旋转动力传递给齿轮箱，齿轮箱通过变速将低速的旋转运动转化为高速的旋转运动，以适应发电机的工作要求。
发电机则将机械能转化为电能，常见的有异步发电机和同步发电机两种类型。
控制系统就像是机组的“大脑”，负责监测和控制整个风力发电机组的运行状态，确保其安全、稳定、高效地发电。
它可以根据风速、风向、温度等参数，对机组的运行进行实时调整，如启动、停机、变桨、偏航等操作。
塔筒是支撑机舱和风轮的结构，它通常由钢材制造，高度可达数十米甚至上百米。
塔筒的高度对于风能的利用效率有着重要影响，一般来说，越高的塔筒可以接触到更强更稳定的风资源。
为了保证塔筒的稳定性和强度，其内部通常会设置爬梯和平台，以便人员进行维护和检修。
基础是风力发电机组的“根基”，它要承受整个机组的重量和运行时产生的各种载荷。
常见的基础类型有混凝土基础和桩基础。
混凝土基础通常适用于地质条件较好的地区，而桩基础则适用于地质条件较差或者海上风电场。
除了上述主要部件外，风力发电机组还配备了一系列辅助系统，以确保其正常运行和维护。
风力发电机组的基本构成
风力发电机组的基本构成
风力发电机组是将风能转化为电能的装置，通常由以下几个部分构成：
1. 风轮：风轮是风力发电机组的核心部件，它由叶片、轮毂和轴组成。
风轮的作用是捕捉风能并将其转化为机械能。
2. 机舱：机舱内装有风力发电机组的主要设备，如发电机、变速器、控制器等。
机舱通常安装在塔顶，通过塔筒与地面相连。
3. 塔筒：塔筒是支撑机舱和风轮的结构，它通常由钢材制成，具有足够的强度和稳定性，以承受风轮和机舱的重量以及风载荷。
4. 发电机：发电机是将机械能转化为电能的设备，它通常采用异步发电机或同步发电机。
发电机的输出功率与风轮的转速和风速有关。
5. 变速器：变速器的作用是将风轮的低速旋转转化为高速旋转，以适应发电机的转速要求。
变速器通常采用齿轮箱或液力耦合器。
6. 控制器：控制器是风力发电机组的控制中心，它负责监测风速、风向、风轮转速、发电机输出功率等参数，并根据预设的控制策略对风力发电机组进行调节和控制。
7. 基础：基础是支撑塔筒和风力发电机组的结构，它通常由混凝土制成，具有足够的承载能力和稳定性。
8. 电缆：电缆用于将发电机的输出电能传输到地面的变压器或配电柜。
以上是风力发电机组的基本构成部分，不同类型和规格的风力发电机组可能会有所不同，但总体结构和功能基本相似。
风力发电机结构介绍
风力发电机结构介绍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。
该机组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。
风力发电机组结构示意图如下。
1、叶片2、变浆轴承3、主轴4、机舱吊5、齿轮箱6、高速轴制动器7、发电机8、轴流风机9、机座10、滑环11、偏航轴承12、偏航驱动13、轮毂系统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械能。
叶轮的转动是风作用在叶片上产生的升力导致。
由叶片、轮毂、变桨系统组成。
每个叶片有一套独立的变桨机构，主动对叶片进行调节。
叶片配备雷电保护系统。
风机维护时，叶轮可通过锁定销进行锁定。
（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。
明阳1.5s/se机组采用是带滑环三相双馈异步发电机。
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的。
（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。
MY1.5s/se型风电机组主要技术参数如下：（1）机组：机组额定功率：1500kw机组起动风速：3m/s机组停机风速： 25m/s机组额定风速： 10.8/11.3 m/s（2）叶轮：叶轮直径：82.6m叶轮扫掠面积：5316m2叶轮速度：17.4rpm叶轮倾角： 5o叶片长度：40.25m叶片材质：玻璃纤维增强树脂（3）齿轮箱：齿轮箱额定功率：1663kw齿轮箱转速比：100.48（4）发电机：发电机额定功率：1550kw发电机额定电压：690v发电机额定电流：1120A发电机额定频率：50Hz发电机转速：1750rpm发电机冷却方式：空-空冷却发电机绝缘等级：H级主刹车系统：变浆制动二级刹车系统：圆盘制动器（5）塔架：塔架型式：直立三段锥形塔架塔架高度：61830mm塔架底部直径：4200mm塔架重量：107t（6）偏航系统型式：主动对风齿轮圆盘星形驱动（7）控制器型式：PLC TwinCAT。
风力发电机结构图
• 提高风力发电机的转换效率，降低成本 • 发展大型化、高效化的风力发电机 • 加强风力发电机的智能化和自适应控制技术
发展方向
• 海上风力发电：利用海上风能资源，建设大型海上风力发电场 • 分布式风力发电：在分散地区建设小型风力发电系统，为电网提供电力支持 • 风能储存技术：研究风能储存设备，实现风能的连续稳定输出
控制系统的作用
• 控制风力发电机的启动、停止和运行 • 保证风力发电机在各种风速下的安全运行 • 实现风力发电机的最大功率输出
控制系统的组成
• 主控制器：负责整个控制系统的管理和协调 • 速度控制器：控制风轮的转速，实现最佳风能转换效率 • 电压控制器：控制发电机的输出电压，保证稳定并网 • 并网控制器：负责风力发电机与电网的并网和脱网
02
风力发电机的主要组成部分
塔筒的结构设计与功能
塔筒的结构设计
• 塔筒为圆柱形或圆锥形结构，高度一般为30-80米 • 塔筒材质一般为钢结构，内壁涂有防腐层 • 塔筒底部设有基础，与地基连接
塔筒的功能
• 支撑风轮和发电机组的重量 • 保证风力发电机在各种风速下的稳定性 • 便于安装和维护
风轮的结构设计与功能
风力发电机的发展前景与挑战
发展前景
• 风力发电机作为一种可再生能源，具有广阔的发展前景 • 随着技术进步和成本降低，风力发电将在全球能源结构 中占据越来越重要的地位
挑战
• 风力发电机的并网和稳定性问题仍需解决 • 风力发电机的噪音和视觉污染问题需要关注 • 风力发电机的技术创新和市场推广仍需加强
CREATE TOGETHER
风力发电机的应用领域与市场需求
应用领域
• 风力发电：为电网提供电力支持 • 风力提水：利用风力驱动水泵，进行农田灌溉和工业生 产 • 风力热泵：利用风力驱动热泵，提供热水和供暖
风力发电技术与风电场工程
第3章风力发电机组整体结构
3.1概述
并网型风力发电机组的功能是将风轮获取的空气动能转换成机械能，再将机械能转换成电能，输送到电网中。
对风力发电机组的基本要求是能在风电场所处的气候和环境条件下长期安全运行，以较低的成本获取最大的年发电量。
风力发电机地处气候变化多端的高山、荒原和海岸，风的速度和方向不断变化，有时甚至非常激烈。
装有发电设备的狭小机舱安装在高高的塔架上，各个部件随时承受着复杂多变的载荷作用，出现故障的概率高处地面设备好几倍。
并且在机舱内对故障的处理也十分困难，许多情况下要动用大型起重机械，花费大量的人力物力。
因此风力发电机组对零部件的要求极其严格，对结构设计、材料选用、加工工艺和质量控制都提出了远高于普通设备的要求。
并网型风力发电机组的整体结构分为风轮（包括叶片、轮毂和变桨距系统）、机舱（包括传动系统、发电机系统、辅助系统、控制系统等）、塔架和基础等几大部分。
图3-1为风力发电设备示意。
机械传动、偏航、液压、制
动、发电机和
控制等系统大部分都装在机舱内部，机械外伸部分则是轮毂支撑的风轮。
偏航机构直接安装在机舱底部，机舱通过偏航轴承与偏航机构连接，并安装在塔架上，可随时依据风向变化调整迎风方向。