风力发电机组简介

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1、风力发电机组(1)一、风力机分类二、风力机基本原理三、风轮系统四、风轮特性一、风力机分类按风力机用途可分为风力提水机组和风力发电机组。风力提水机组风力发电机组按风力机风轮转轴相对地面的位置可分为垂直轴风力机和水平轴风力机。垂直轴风力机水平轴风力机垂直轴风力机垂直轴风力机的转轴垂直于地面。优点：可以吸收来自任意方向风的能量，不需要调向机构齿轮箱和发电机可以安装在地面，结构简单，维护方便垂直轴风力机缺点：最大功率系数较低要在相对较低的尖速比下运行不能自行启动大型垂直轴风力机的气弹性问题和机械振动问题也较为复杂垂直轴风力机D=64m，4200kWD=10m，20kW水平轴风力机水平轴风力机的转轴平

2、行于地面。优点：最大功率系数较高在较高的的尖速比下运行通过叶片失速或变桨矩可控制高风速下的功率输出水平轴风力机缺点：需要调向机构齿轮箱和发电机安装在位于塔顶的机舱内，安装维护不方便水平轴风力机5兆瓦风力发电机组1.2兆瓦直驱式风力发电机组水平轴风力发电机组按风力机功率调节方式可分为：水平轴风力机定桨距失速型风力发电机组变桨距失速型风力发电机组变速恒频型风力发电机组定桨距失速型风力发电机组定桨距失速型风力发电机组通过风轮叶片失速来控制风力发电机组在大风时的功率输出，通过叶尖扰流器来实现极端情况下的安全停机问题。变桨距失速型风力发电机组变桨距失速型（主动失速型）风力发电机组在低于额定风速时通过改

3、变桨距角，使其功率输出增加，或保持一定的桨距角运行；在高于额定风速时通过改变叶片桨距角来控制功率输出，稳定在额定功率。变速恒频型风力发电机组变速恒频型风力发电机组的风轮叶片桨距角可以调节，同时发电机可以变速，并输出恒频恒压电能。在低于额定风速时，它通过改变风轮转速和叶片桨距角使风力发电机组在最佳尖速比下运行，输出最大的功率；在高于额定风速时通过改变叶片桨距角使风力发电机组功率输出稳定在额定功率。变桨距失速型风力发电机组与变速恒频型风力发电机组不同之处是：当风速超过额定风速时，是将风轮叶片的入流角（迎角）向大的方向，即使桨距角变小来调节。当风速低于额定风速时，则将风轮叶片的入流角（迎角）向小的

4、方向，即使桨距角变大来调节变速恒频型风力发电机组变速恒频型风力发电机组又可分为：传统式风力发电机组直驱式风力发电机组混合式风力发电机组变速恒频型风力发电机组传统式风力发电机组传统式风力发电机组发电机刹车装置齿轮箱轴承轮毂机舱底座偏航轴承偏航传动装置整流罩直驱式风力发电机组直驱式风力发电机组是无齿轮箱的变桨距变速风力发电机组，风轮轴直接与低速永磁同步发电机连接。与传动式风力发电机组比较，直驱式风力发电机组的结构简单，运动部件少，传动、发电效率高，但需要采用低速多级永磁发电机，重量和成本高，制造较困难。直驱式风力发电机组直驱式风力发电机组231765489101.叶轮（叶片）2.轮毂3.变桨系统

5、4.电机转子5.电机定子6.偏航系统7.测风系统8.底座9.塔架10.提升机混合式风力发电机组混合式风力发电机组采用1级行星齿轮和低速永磁同步发电机，是直驱式风力发电机组和传统式风力发电机组的混合型式。混合式风力发电机组混合式风力发电机组轴承一级行星齿轮发电机变桨系统二、风力机基本原理风力机是将风的动能转换成机械能或电能的装置。风力机风轮叶片在风的作用下产成空气动力使风轮旋转，将动能转换成机械能，再通过传动系统和电气系统将机械能转换成电能。动量理论动量理论可用来描述作用在风轮上的力与来流速度之间的关系，回答风轮究竟能从风的动能中转换成多少机械能。风轮尾流不旋转时的动量理论vV1V2A1AA2

6、连续性假设：动量定理：能量方程：此值称为贝兹（Betz）极限，即在理想情况下，风轮最多能吸收59.3％的风的动能。风轮尾流不旋转时的动量理论,当考虑风轮尾流旋转时，风轮轴功率有损失，风轮功率系数要减小。风轮尾流旋转时的动量理论V1V2VA1AA2叶素理论叶素理论是将风轮叶片沿展向分成许多段（叶素），假设在每个叶素上的流动相互之间没有干扰，即叶素可看成是二维翼型，这时，将作用在每个叶素上的力和力矩沿展向积分，就可求得作用在风轮上的力和力矩。叶素理论阻力升力叶素理论风力机翼型风力机叶片的剖面形状称之为风力机翼型，它对于风力机性能有很大的影响。目前风力机叶片使用的翼型有NACA系列，FX系列，SE

7、RI系列，FFA-W系列和DU系列等。风力机翼型的特点：风电机组叶片是在低雷诺数下运行，一般在0.7×106～10×106范围，这时翼型的边界层特性变得很异常；风电机组叶片是在大迎角下运行，叶片各剖面处的入流角（迎角）可以在0～90°范围内变化。这时翼型的深失速特性显得十分重要；风电机组在偏航运行时，叶片各剖面处的入流角（迎角）是周期性变化，必须考虑翼型的动态失速特性。风电机组叶片在大气中运行，沙石、碎石、雨