风力发电的基本原理

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风力发电系统的基本原理

风力发电系统的基本原理

风力发电系统的基本原理朋友们!今天咱们来聊聊这神奇的风力发电系统,看看它到底是怎么把那看不见摸不着的风,变成咱们生活中实实在在的电的。

想象一下,风就像是大自然这个超级大工厂里生产出来的一种特殊“原料”。

而风力发电系统呢,就是一个超级厉害的“加工厂”,专门负责把风这种“原料”加工成我们急需的电能。

这个“加工厂”的第一个重要“车间”就是风力发电机组啦。

你看那些高高耸立在原野、海边或者山顶上的大风车,它们可都是这个“车间”的核心“员工”。

这些大风车一般都有长长的叶片,就像巨人的手臂一样。

当风吹过来的时候,风就会使劲地吹在这些叶片上。

你可以把风想象成一群调皮的小精灵,它们在叶片上又蹦又跳,用力地推着叶片,让叶片开始快速地转动起来。

叶片转动可不是白转的哦,它们通过一个长长的传动轴,把转动的力量传递给了一个叫做发电机的神奇“机器”。

这个发电机就像是一个超级魔法师,它能把叶片转动产生的机械能,像变魔术一样地转化成电能。

具体怎么变的呢?这里面有个小秘密。

发电机里面有一些线圈和磁铁,当叶片带动发电机的转子转动的时候,线圈就会在磁铁的磁场里快速地转圈圈。

这一转啊,就会产生一种叫做感应电流的东西,简单来说,这就是电啦!但是啊,风这个“原料”可不像我们在工厂里用的原料那么稳定。

有时候风大得像发狂的公牛,有时候又小得像个害羞的小姑娘。

那怎么办呢?这时候,风力发电系统里的控制系统就派上用场啦。

这个控制系统就像是一个聪明的管家,它会时刻盯着风的大小和方向。

如果风太大了,它就会让叶片稍微转个角度,别让风把叶片吹坏了;要是风太小了,它又会调整叶片的角度,让叶片尽可能多地抓住风,多产生一些电。

除了发电机组和控制系统,风力发电系统还有一个重要的部分,那就是输电系统。

这就好比是“加工厂”的运输队,负责把生产出来的电安全、快速地送到需要用电的地方去。

通过一根根高高的电线杆和密密麻麻的电线,电就像一群勤劳的小蚂蚁,顺着线路跑到了城市、农村,跑进了我们的家里,让我们的电灯亮起来,电视、冰箱等电器都能正常工作。

风力发电机的原理运作

风力发电机的原理运作

风力发电机的原理运作风力发电机是一种利用风能转化为电能的装置。

它利用风的能量转动叶轮,通过传动装置将旋转的动能转化为电能。

下面我们详细介绍风力发电机的原理和运作过程。

一、风力发电机的原理1. 风的动能转换为叶轮的动能:当风经过叶轮时,叶轮所受到的风力会使其开始旋转。

这是因为风有一定的动能,当它与叶轮表面接触时,由于叶轮的形状和设计,风力会使叶轮开始转动。

2. 叶轮的转动驱动发电机:叶轮的转动会通过传动装置传递到发电机,从而驱动发电机产生电能。

传动装置通常由齿轮、轴等组成,可以将叶轮旋转的动能转换为发电机所需要的转动力。

3. 发电机的工作原理:发电机是将机械能转化为电能的关键部件。

它由转子、定子、磁场等构成。

当叶轮转动传递给发电机时,转子内的导线会受到磁场力的作用而产生电动势。

这个电动势经过适当的电路处理后,最终输出为可用的电能。

二、风力发电机的运作过程1. 风力发电机的启动:风力发电机需要一定的风速才能启动。

一般来说,需要的风速在3米/秒至5米/秒之间。

当风速达到或超过设定值时,发电机会自动启动。

2. 风力发电机的控制:发电机可以根据不同的风速自动调整叶轮的转速。

当风速过高时,会启动风速控制器,通过改变叶轮的角度来降低风力对叶轮的影响。

这种控制可以保证风力发电机在不同风速下都能正常工作,同时也可以保护发电机避免风力过大造成的损坏。

3. 风力发电机的发电:当风力发电机启动后,叶轮开始旋转,带动发电机转动。

发电机可以将机械能转化为电能,并通过输出端口输出。

这些电能可以进行储存或传输供给社会使用。

4. 风力发电机的维护和安全:风力发电机需要定期对设备进行维护和保养,以确保其正常工作。

同时,风力发电机也要注意安全问题,避免发电机受到恶劣天气或其他外部因素的影响。

三、风力发电机的优势和应用1. 可再生能源:风力发电是一种利用风能的可再生能源。

风是一种无尽的能源,而且对环境几乎没有污染。

2. 低碳环保:风力发电过程中不产生温室气体和空气污染物。

风力发电原理

风力发电原理

风力发电原理风力发电是一种利用风能转化为电能的可再生能源技术,具有环保、可持续的特点。

本文将详细介绍风力发电的原理及其基本组成部分。

一、原理介绍风力发电的原理是利用风轮叶片与风的相对运动,产生动能,通过风力发电机将动能转化为电能。

风能的转化主要经历以下几个步骤:1. 风轮捕捉风能:当风流经过风力发电机组时,风轮叶片因风的作用力而转动。

由于风速和风流是风能转化的决定因素,因此选择适宜的风场对于风力发电的利用至关重要。

2. 风力发电机转换动能:风力发电机是将风轮的旋转能量转化为机械能的装置。

其中,核心是发电机转子磁场与定子磁场之间的相对运动,在磁场作用下,通过电磁感应产生交流电能。

3. 输送和储存电能:通过变压器将风力发电机输出的低电压转化为高电压,以方便输送。

同时,通过电池组或其他储能设备对电能进行储存,以便在需要时供电。

二、基本组成部分风力发电的基本组成部分主要包括风轮、风力发电机和控制系统。

1. 风轮:风轮是风力发电机的核心部件,通常由数片轴对称的叶片组成。

叶片的形状和材料的选择对风力发电效率具有重要影响。

利用风能的转动力将风轮带动旋转。

2. 风力发电机:风力发电机是将风轮的机械能转化为电能的关键装置。

它由转子、定子和控制系统组成。

通过风轮带动转子旋转,转子与定子之间的相对运动通过电磁感应产生电能。

3. 控制系统:控制系统是风力发电系统的核心,用于监测和控制风轮、发电机和电网之间的各个环节。

其中包括风速监测、转速控制、电压调节等功能,以保证风力发电系统的正常运行和电能的安全输送。

三、风力发电的优势与挑战风力发电作为可再生能源的代表之一,具有以下优势:1. 环保:风力发电过程中不产生二氧化碳等温室气体,减少了对大气的污染,有利于缓解气候变化问题。

2. 可持续性:风力是一种源源不断的可再生资源,不会出现资源枯竭的问题,可以持续供应电能。

3. 分布广泛:地球上几乎每个地区都有一定的风能资源,风力发电具有广泛的适用性。

60. 风力发电机的发电原理是什么?

60. 风力发电机的发电原理是什么?

60. 风力发电机的发电原理是什么?60、风力发电机的发电原理是什么?在我们生活的这个时代,能源的获取和利用是至关重要的。

而在众多的能源来源中,风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式,正逐渐发挥着越来越重要的作用。

那么,风力发电机到底是如何将风的力量转化为电能的呢?这背后又有着怎样的科学原理呢?要理解风力发电机的发电原理,首先得从风的本质说起。

风,其实就是空气的流动。

当大气中的温度、压力等因素不均匀时,空气就会从高压区流向低压区,从而形成了风。

而风力发电机就是利用了风的这种动能来进行发电的。

风力发电机主要由几个关键部分组成,包括叶片、轮毂、机舱、塔筒和发电机等。

其中,叶片是最为关键的部件之一,它就像是风力发电机的“手臂”,负责捕捉风的能量。

叶片的形状和设计可不是随便来的,它们通常具有特殊的翼型,类似于飞机的机翼。

当风吹过叶片时,由于叶片的特殊形状,风在叶片的上表面流动速度快,下表面流动速度慢。

根据伯努利原理,流体速度越快,压力越低。

这样一来,叶片上下表面就产生了压力差,从而形成了一个向上的升力。

同时,由于风的阻力作用,还会产生一个向前的推力。

这两个力的合力使得叶片旋转起来。

叶片通过轮毂与机舱内的主轴相连,当叶片旋转时,就会带动主轴一起转动。

主轴再通过一系列的传动装置,将旋转的机械能传递给发电机。

发电机是实现能量转换的核心部件。

常见的风力发电机采用的是异步发电机或同步发电机。

在发电机内部,有一个由定子和转子组成的磁场系统。

当转子在定子内部旋转时,定子中的导线就会切割磁力线,从而产生感应电动势。

这个感应电动势的大小和频率与转子的转速以及磁场的强度有关。

通过一系列的电路和控制装置,将产生的交流电能进行整流、逆变等处理,使其符合电网的要求,最终实现电能的输出和并网。

为了让风力发电机能够高效地工作,还需要一些辅助系统的支持。

比如,偏航系统可以让风力发电机的机舱始终对准风向,以获得最大的风能;变桨系统则可以根据风速的大小调整叶片的角度,控制叶片的转速和受力,保护风力发电机在大风时不受到损坏。

风力发电原理(控制)

风力发电原理(控制)

风力发电原理(控制)一、风力发电的基本原理风力发电是指利用风能转换成电力的一种清洁能源,其基本原理是将风能转化为机械能,再由发电机将机械能转化为电能。

因此,风力发电系统主要包括风能转化系统和发电系统两大部分。

风能转化系统风能转化系统一般由风轮、变桨机构和转速限制器组成。

具体来说,风轮是通过风能驱动旋转,变桨机构可以改变风轮叶片的角度以便控制风轮的旋转速度和转向,而转速限制器则可以限制风轮的旋转速度,以防风轮过快损坏风力发电系统。

发电系统发电系统由发电机、变流器和电子控制系统组成。

发电机将机械能转化为电能并输出到电网中,变流器则将交流电转化为直流电,并控制电能输出的电压和频率。

电子控制系统则可以实现对风力发电系统的监控和维护。

二、风力发电的控制风力发电系统的控制方案主要分为以下几种:1. 恒功率控制恒功率控制是指在风速超过额定风速时,通过调节风轮的旋转速度来控制风力发电系统的输出功率,以便让发电机输出恒定的电功率。

这种控制方式可以保证风力发电系统的稳定运行,但是当风速超过一定限制时,风轮的旋转速度会超过允许范围,从而导致发电系统的停机或受损。

2. 变桨控制变桨控制是指通过改变风轮叶片的角度来控制风力发电系统的输出功率。

当风速超过额定风速时,风力发电系统会自动调节叶片角度,以减小叶片受到的风力,从而控制风力发电系统的输出功率。

这种控制方式可以确保风力发电系统的安全运行,但是其控制精度相对较低,且需要涉及到大量的机械运动部件,容易受到外部环境的影响。

3. 惯性控制惯性控制是指通过测量风轮旋转速度和转向来控制发电机的输出功率。

当风速超过额定风速时,惯性控制系统会立即闸掉风轮,以避免风力发电系统受到损坏。

这种控制方式可以使风力发电系统的响应速度更快,但是需要消耗大量的电能,不太适合长期运行。

三、风力发电系统的优点相比于传统的化石能源和核能发电技术,风力发电有以下几个优点:1.清洁能源。

风力发电不会产生任何污染物,对环境更加友好。

风力发电实验原理

风力发电实验原理

风力发电实验原理
风力发电实验原理是利用自然界的风能将其转化为电能。

具体原理如下:
1. 风能的捕捉:利用风能发电机的主轴上安装叶轮,当风经过叶轮时,会引起叶轮的旋转。

风能越强,叶轮旋转速度越快。

2. 动能转化为机械能:通过伺服马达或齿轮装置,将叶轮旋转的动能转化为一定速度的旋转运动。

3. 旋转运动转化为电能:在风能发电机的本体上安装电机和发电机。

随着旋转速度的增加,风能发电机上的电机产生的电能也随之增加。

4. 电能储存与利用:将风能发电机产生的电能储存到蓄电池中或将电能直接输出给使用设备,如家庭电器或灯光。

通过以上原理,我们可以利用风能发电实现可持续能源的利用。

风力发电实验可以帮助我们理解风能转化为电能的过程,并进一步研究如何优化风力发电系统的效率和稳定性。

风力发电的工作原理

风力发电的工作原理

风力发电的工作原理
风力发电的工作原理是利用风的动能转换成机械能来驱动发电机发电。

具体步骤如下:
1. 风轮转动: 当风吹过风轮时,风的动能被转化为风轮上的机械能。

风轮通常由数个叶片组成,设计成扇形或空心圆柱体,以捕捉风的动力。

2. 转轴带动发电机: 风轮通过转轴将机械能传递给发电机。

转轴与发电机之间通常通过一个传动系统(如齿轮)相连接,以提高转速和转矩的适应性。

3. 发电机发电: 发电机利用机械能转换为电能。

一般来说,发电机内部有一个旋转的磁场,其与定子上的线圈感应产生电磁感应,从而产生交流电。

4. 输电和储存: 发电机产生的电能会经由输电线路传输到变电站,经过适当的处理后再投入到电力网络中供人们使用。

时常也会将一部分电能储存起来,以备不时之需。

总的来说,风力发电是一种利用风能转换为电能的可再生能源,具有环保、可持续发展的特点。

风能利用的基本原理

风能利用的基本原理

风能利用的基本原理风能是一种清洁、可再生和可持续的能源,其利用的基本原理是将风能转化为机械能或电能。

当风通过风力发电机时,风能可以驱动叶轮旋转,进而驱动发电机产生电力。

风力发电是目前应用最广泛的风能利用方式之一。

风力发电的基本原理是利用风的动能来驱动转子旋转。

风是由地球上的气流形成的,当地球表面受到太阳辐射热量的不均匀时,空气会产生温差。

温差导致空气的密度和压力发生变化,从而引起气流的形成。

这些气流就是我们所说的风。

风力发电主要分为两个过程:风能的捕捉和风能的转化。

风能的捕捉可以通过风力发电机来完成。

风力发电机通常由塔筒、转子和发电机组成。

塔筒用于支撑整个发电机,将叶轮提升到足够高的高度,以便能够接触到较高速度的风流。

转子通常由多个叶片组成,叶片的形状和数量可以根据具体需求进行设计。

叶片的设计目的是最大化捕捉到的风能,并将其转化为机械能。

转子连接到发电机的轴上,当转子旋转时,轴也随之旋转。

发电机是将机械能转化为电能的关键部件。

风力发电机的另一个关键组成部分是发电机。

发电机可以将转子旋转产生的机械能转化为电能。

当转子旋转时,轴上的磁场会与发电机中的线圈产生相互作用,从而产生感应电流。

这些感应电流可以通过导线传输到电网中,供人们使用。

风能的转化是指通过风力发电机将机械能转化为电能。

当风流通过叶片时,叶片会受到风的作用力,并开始旋转。

风的作用力越大,叶片的旋转速度就越快。

叶片旋转的速度和能量捕捉效率取决于多个因素,包括风的速度、叶片的形状和数量等。

当叶片旋转时,转子也会随之旋转,最终驱动发电机产生电能。

风力发电的利用还需要考虑到风速和风向的变化。

由于地理位置的不同,不同地区的风速和风向都有所差异。

为了最大化风能的利用,风力发电机通常被安装在具有较高风速和稳定风向的地区,比如海岸线、山地和开阔地区。

此外,风力发电机还需要根据风速和风向的变化进行自动调整,以保持最佳的工作状态。

综上所述,风能利用的基本原理是将风能转化为机械能或电能。

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1 引言风是最常见的自然现象之一,是太阳对地球表面不均衡加热而引起的“空气流动”,流动空气具有的动能称之为风能。

因此,风能是一种广义的太阳能。

据世界气象组织(WMO )和中国气象局气象科学研究院分析,地球上可利用的风能资源为200亿kW ,是地球上可利用水能的20倍。

中国陆地10m 高度层可利用的风能为2.53亿kW ,海上可利用的风能是陆地上的3倍,50m 高度层可利用的风能是10m 高度层的2倍,风能资源非常丰富。

风能是一种技术比较成熟、很有开发利用前景的可再生能源之一。

风能的利用方式不仅有风力发电、风力提水,而且还有风力致热、风帆助航等。

因此,开发利用风能对世界各国科技工作者具有极强的魅力,从而唤起了世界众多的科学家致力于风能利用方面的研究。

在本文中,将对风力发电技术的基本原理和发电机的发展方向进行论述。

1.1 温度、大气压力和空气密度通过温度计和气压计测试出实验地点的环境温度和大气压,由下式计算出空气密度。

101325)273(99.352h t +=ρ (1) 式中的ρ是空气密度,H 是当地大气压力,T 是温度(单位是摄氏度)。

从空气密度公式可以看出,空气密度的大小与大气压力、温度有关。

1.2 风能的计算公式空气运动具有动能。

风能是指风所具有的动能。

如果风力发电机叶轮的断面面积为A ,则当风速为V 的风流经叶轮时,单位时间风传递给叶轮的风能为(本论文公式中的物理量除特殊情况说明外均采用国际单位)mv p 21=2 (2) 其中:单位时间质量流量m=ρAV ρAV P 21= 3221AV V ρ= (3) 而风能发电机实际转换的有用功率是:321AV C P e m p w ρηη= (4) 式中的W P 是每秒空气流过风力发电机叶轮断面面积的风能,即风能功率,单位W ,P C 是叶轮的风能利用系数,m η是齿轮箱和传动系统的机械效率,一般为0.80—0.95,直驱式风力发电机为1.0,e η是发电机效率,一般为0.70—0.98,ρ是空气密度,A 是风力发电机叶轮旋转一周所扫过的面积,V 是风速。

1.3 贝茨(Betz )理论第一个关于风轮的完整理论是由德国哥廷根研究所的A ·贝茨于1926年建立的。

贝茨假定风轮是理想的,也就是说没有轮毂,而叶片数是无穷多,并且对通过风轮的气流没有阻力。

因此这是一个纯粹的能量转换器。

此外还进一步假设气流在整个风轮扫掠面上的气流是均匀的,气流速度的方向无论在风轮前后还是通过时都是沿着风轮轴线的。

通过分析一个放置在移动空气中的“理想”风轮得出风轮所能产生的最大功率为 3max 278AV P ρ= (5) 式中的m ax P 是风轮所能产生的最大功率,ρ是空气密度,A 是风力发电机叶轮旋转一周所扫过的面积,V 是风速。

这个表达式称为贝茨公式。

其假定条件是风速与风轮轴方向一致并在整个风轮扫掠面上是均匀的。

将(5)式除以气流通过扫掠面A 时风所具有的动能,可推得风力机的理论最大效率 593.027162127821313131maxmax ====V A V A V A P ρρρη (6) (6)式即为有名的贝兹(Betz )理论的极限值。

它说明,风力机从自然风中所能索取的能量是有限的,其功率损失部分可以解释为留在尾流中的旋转动能。

能量的转换将导致功率的下降,它随所采用的风力机和发电机的型式而异,因此,风力机的实际风能利用系数Cp<0.593。

1.4 风力机的主要组成1.4.1 小型风力发电机小型水平轴风力机主要组成部分有:风轮、发电机、塔架、调向机构、蓄能系统、逆变器等。

风轮是风力机从风中吸收能量的部件,其作用是把空气流动的动能转变为风轮旋转的机械能。

水平轴风力发电机的风轮是由1~3个叶片组成的。

在风力发电机中,已采用的发电机有3种,即直流发电机、同步交流发电机和异步交流发电机。

小型风力发电机多采用同步或异步交流发电机,发出的交流电通过整流装置转换成直流电。

塔架用于支撑发电机和调向机构等。

因风速随离地面的高度增加而增加,塔架越高,风轮单位面积捕捉的风能越多,但造价、安装费等也随之加大。

垂直轴风力机可接受任何方向吹来的风,因此不需要调向机构。

对于水平轴风力机,为了得到最高的风能利用效率,应用风轮的旋转面经常对准风向,需要对风装置。

常用的调向机构主要有尾舵、舵轮、电动对风装置。

当风速高于风力机的设计风速时,为了防止叶片损坏,需要对风轮转速进行控制需要限速装置。

贮能装置对独立运行的小型风力机是十分重要的。

其贮能方式有热能贮能、化学能贮存。

逆变器用于将直流电转换为交流电,以满足交流电气设备用电的要求。

1.4.2 大型风力发电机大型风力发电机组由两大部分组成:气动机械部分和电气部分。

气动机械部分包括风轮、低速轴、增速齿轮箱、高速轴,其功能是驱动发电机转子,将风能转换为机械能。

电气部分包括异步发电机、电力电子变频器、变压器和电网,其功能是将机械能转换为频率恒定的电能。

近年来,又研制成功了直驱式变速恒频风力发电机组(无增速齿轮箱)。

1.5 风力发电的功率曲线在风速很低的时候,风电机风轮会保持不动。

当到达切入风速时(通常每秒3到4米),风轮开始旋转并牵引发电机开始发电。

随著风力越来越强,输出功率会增加。

当风速达到额定风速时,风电机会输出其额定功率。

之後输出功率大致会保持不变。

当风速进一步增加,达到切出风速的时候,风电机会剎车,不再输出功率,为免受损.风力发电机的性能可以用功率曲线(参见图1)来表达。

功率曲线是用作显示在不同风速下(切入风速到切出风速)风电机的输出功率。

1.6 风力发电机的额定输出功率风力发电机的额定输出功率是配合特定的额定风速而设定的。

由于能量与风速的立方成正比,因此,风力发电机的功率随风速变化会很大。

同样构造和风轮直径相同的风电机可以配以不同大小的发电机。

因此两座同样构造和风轮直径相同的风电机可能有相当不同的额定输出功率值,这取决于它的设计是配合强风地带(配较大型发电机)还是弱风地带(配较小型发电机)而定。

图1 V52-850 千瓦风力发电机功率曲线2 风力发电的过程以及原理2.1 风力发电机的工作过程及原理总体来说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。

小型风力发电系统效率很高,但它不是只由一个发电机头组成的,而是一个有一定科技含量的小系统(如图2所示):风力发电机+充电器+数字逆变器。

风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。

每一部分都很重要,各部分功能为:叶片用来接受风力并通过机头转为电能;尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能;转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能;机头的转子是永磁体,定子绕组切割磁力线产生电能。

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。

现代风力发电机的设计符合空气动力学原理,就像飞机的机翼一样。

风并非" 推" 动风轮叶片,而是吹过叶片形成叶片正反面的压差,这种压差会产生升力,令风轮旋转并不断横切风流。

风力发电机的风轮并不能提取风的所有功率。

根据Betz 定律,理论上风电机能够提取的最大功率,是风的功率的59.6% 。

大多数风电机只能提取风的功率的40% 或者更少。

风力发电机主要包含三部分∶风轮、机舱和塔杆。

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图2 风力发电机的工作流程图片风轮,并安装在直立管状塔杆上(参见图3)。

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Vestas 公司的V52-850 千瓦风电机(参见图3)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)。

在风电工业中,配有变速箱的风力发电机是很普遍的。

不过,为风电机而设计的多极直接驱动式发电机,也有显著的发展。

设于塔底的变压器(或者有些设于机舱内)可提升发电机的电压到配电网电压。

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。

使用失速调节的风电机,超过额定风速的强风会导致通过叶片的气流产生扰流,令风轮失速。

当风力过强时,叶片尾部制动装置会动作,令风轮剎车。

使用斜角调节的风电机,每片叶片能够以纵向为轴而旋转,叶片角度随著风速不同而转变,从而改变风轮的空气动力性能。

当风力过强时,叶片转动至迎气边缘面向来风,从而令风轮剎车。

叶片中嵌入了避雷条,当叶片遭到雷击时,可将闪电中的电流引导到地下去。

图3 风力发电机图4 Vestas V52-850 风力发电机机舱内的组成部份2.2 风力发电机组的控制系统的工作过程及原理风力发电机组的控制系统是综合性控制系统,不仅要监视电网、风况和机组运行参数,对机组进行并网、脱网控制,以确保运行过程的安全性和可靠性,而且还要根据风速、风向的变化,对机组进行优化控制,以提高机组的运行效率和发电量。

风力发电控制系统的基本目标分为3 个层次:保证可靠运行、获取最大能量、提供良好的电力质量。

风力发电机组控制系统的作用是对整个风力发电机组实施正常操作、调节和保护。

控制系统对风力发电机组实现控制功能的过程为(如图5所示):①启动控制当风速检测系统在一段持续时间内测得风速平均值达到切入风速,并且系统自检无故障时,控制系统发出释放制动器命令,机组由待风状态进入低风速起动;②并/ 脱网控制当风力发电机转速达到同步转速时,执行并网操作。

为了减小对电网的冲击,通常采用晶闸管软切入并网。

软切入时,限制发电机并网电流并监视三相电流的平衡度,如果不平衡度超出限制则需停机。

除此之外,软切入装置还可以使风力发电机在低风速下起动。

当风速低于切入风速时,应控制已并网的发电机脱离电网,并在风速低于4 m/ s 时进行机械制动;③偏航与解缆偏航控制即根据风向自动跟风。

由于连续跟踪风向可能造成电缆缠绕,因此控制系统还具有解缆功能;④限速及刹车当转速超越上限发生飞车时,发电机自动脱离电网,桨叶打开实行软刹车,液压制动系统动作,抱闸刹车,使桨叶停止转动,调向系统将机舱整体偏转90o侧风,对整个塔架实施保护。

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