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超全麵風力發電係統介紹——CAMILLE BAUER工業儀表

點擊次數：1802 更新時間：2022-05-26

超全麵風力發電係統介紹——CAMILLE BAUER工業(ye) 儀(yi) 表

風力發電原理

原理是風帶動葉輪旋轉，葉輪帶動發電機旋轉切割磁力線，將風能轉換為(wei) 機械能，機械能帶動發電機轉子旋轉，最終產(chan) 生電能。風力發電包含陸上和海上風電。

風力發電係統介紹——係統組成和各部件功能

•葉片

•變槳係統

•偏航係統

•製動器

•低速軸

•高速軸

•齒輪箱

•主控係統

•變流器

•發電機

•機艙

•風速計

•風向標

•風塔

•升壓站

•變電站

Anemometer 風速計：

測量風速並將風速數據傳(chuan) 輸給控製器

Blades 葉片：

當風吹過它們(men) 時，提升和旋轉，引起轉子旋轉。大多數風機都有兩(liang) 個(ge) 或三個(ge) 葉片。

Brake 製動器：

在緊急情況下以機械，電氣或液壓方式停止轉子。

Controller 控製器：

以大約8到16英裏/小時（mph）的風速啟動機器，並以大約55 mph的速度關(guan) 閉機器。渦輪機不能以高於(yu) 每小時55英裏的風速運轉，因為(wei) 它們(men) 可能會(hui) 被強風損壞。

Gear box 齒輪箱 :

將低速軸連接到高速軸，並將轉速從(cong) 每分鍾約30-60轉（rpm）增加到約1,000-1,800 rpm；這是大多數發電機發電所需的轉速。齒輪箱是風力渦輪機中昂貴（又沉重）的一部分，工程師正在研究以較低轉速運行且不需要齒輪箱的“直接驅動"發電機。

Generator 發電機：

產(chan) 生周期的交流電，它通常是現成的感應發電機。主流發電機類型包括鼠籠式異步感應發電機，雙饋式異步感應發電機，直驅永磁同步感應發電機。

High-speed shaft 高速軸：

驅動發電機

Low-speed shaft 低速軸：

以30-60 rpm的速度旋轉低速軸。

Nacelle 機艙：

坐在塔頂上，並包含齒輪箱，低速和高速軸，發電機，控製器和製動器。一些機艙足夠大，足以讓直升機降落。

Pitch system 葉片變槳係統：

變槳係統是閉環驅動係統。渦輪主控製器根據一組條件（例如風速，發電機速度和發電量）計算所需的俯仰角。所需的俯仰角作為(wei) 設定值傳(chuan) 輸到變槳係統。

Rotor 旋轉體(ti) ：

葉片和輪轂共同形成旋轉體(ti) 。

Tower 風塔：

由管狀鋼，混凝土或鋼格製成。支撐渦輪的結構。
由於(yu) 風速隨高度增加而增加，因此更高的塔使渦輪機能夠捕獲更多的能量並產(chan) 生更多的電力。

Wind vane 風向標 :

測量風向並與(yu) 偏航係統通信，以使渦輪相對於(yu) 風正確定向。

Yaw System 偏航係統：

調整迎風渦輪機的方向，以使它們(men) 在風向改變時始終麵對風。

Power Converter 變流器：

主要功能是在轉子轉速n變化時，通過變流器控製勵磁的幅值、相位、頻率等，使定子側(ce) 能向電網輸入恒頻電。包括功率模塊、控製模塊、並網模塊。這裏包含了逆變和整流的電力變換，進行上述電力變換的技術稱為(wei) 變流技術。

Transformer 升壓站：

安裝在風塔底座，升壓站中的升壓變壓器功能是將風機電能傳(chuan) 輸給變電站，一般從(cong) 發電機出口電壓690v升至10KV或23KV或35KV

Substation 變電站：

風塔升壓站，再次升壓到110KV或220KV後進行並網電能分配。

風力發電係統介紹——重點部件介紹

l發電機

目前主流采用的發電機類型有鼠籠式異步發電機（SCIG），雙饋式異步發電機（DFIG），直驅永磁同步發電機（PMSG）.

SCIG, Squirrel Cage Induction Generator

DFIG, Doubly-Fed Induction Generator

PMSG, Permanent Magnet Synchronous Generator

•SCIG 定速異步發電機在風電中的工作圖示

是指電動機的定子上為(wei) 三相繞組，轉子為(wei) 籠式的導條。因為(wei) 該導條形狀與(yu) 鼠籠相似，故稱之為(wei) 鼠籠式異步發電機。電動機在定子繞組加三相交流電後，會(hui) 形成旋轉磁場，其轉子上的閉合的導條會(hui) 因為(wei) 切割定子磁場的磁力線而感應出電勢和電流，而通電的導體(ti) 在磁場中就會(hui) 受到安培力，從(cong) 而驅動轉子運動。電動機轉子就旋轉起來了。這就是鼠籠式三相異步電動機的工作原理。

Soft starter 軟啟動器（基於(yu) SCR可控矽整流器）：

是定速的風機與(yu) 電網連接期間使用的一種簡單且便宜的電氣組件。它的功能是通過在發電機中緩慢建立磁通量來減少浪湧電流，從(cong) 而限製對電網並網時的衝(chong) 擊幹擾。

By-pass 旁路開關(guan) ：

通過軟啟動器完成穩定並網後，風機係統通過旁路開關(guan) 合閘直接連接到電網。可以幫助在運行狀態下的SCR散熱。

Capacitor bank 電容櫃：

無功補償(chang) 裝置，並網後立即並入無功補償(chang) 裝置，提供功率因數至0.95以上。

•DFIG 雙饋異步發電機在風電中的工作圖示

雙饋式發電就是指感應電機的定子，轉子同時能發出電能，雙饋發電機其轉子和定子都最終連於(yu) 電網，轉子和定子都參與(yu) 勵磁，其定子和轉子都可以與(yu) 電網有能量的交換。

工作原理：通過葉輪將風能轉變為(wei) 機械轉矩，通過主軸傳(chuan) 動鏈，經過齒輪箱增速到異步發電機轉速後，通過勵磁變流器勵磁而將發電機的定子電能並入電網。如果超過發電機同步轉速，轉子也處於(yu) 發電狀態，通過變流器向電網饋電。

雙饋發電機正是由葉片通過齒輪箱變速，帶動以達到定子側(ce) 輸出相對正弦波，同時額定轉速下，轉子側(ce) 也能同時發出電流，已達到最大利用風能效果。

•PMSG 直驅永磁同步發電機在風電中的工作圖示

永磁同步發電機是一種同步發電機，其中勵磁場由永磁體(ti) 而不是線圈提供。術語“同步"是指轉子和磁場以相同的速度旋轉的事實，磁場是通過安裝在軸上的永磁機構產(chan) 生的，並且電流會(hui) 感應到固定電樞中。

永磁同步發電機取消了增速齒輪箱，發電機軸直接連接到風機軸上，隨著風電機轉速的變化，永磁風力發電機所發電力的頻率也是不斷變化的，所以還必須用一台全功率變流器，將這些電能改變為(wei) 恒頻恒壓的交流電，才能並入電網，即變速恒頻技術。

l變流器

p雙饋式變流器

基本工作原理：

雙饋發電機定子通過並網開關(guan) 直接與(yu) 電網連接，而轉子通過雙饋變流器（網側(ce) 變流器，機側(ce) 變流器）與(yu) 電網連接。當風速變化導致發電機轉速變化時，變流器通過控製轉子的勵磁電流頻率來改變轉子磁場的旋轉，使發電機的輸出電壓，頻率和電網保持一致。

係統構成：

配電櫃實現變流器與(yu) 電網，發電機定子的連接。內(nei) 外部供電以及保護開關(guan) 設置。

控製櫃主要完成信號調理，控製信號產(chan) 生，通訊以及與(yu) 主控係統的信號交換。

功率櫃實現轉子轉差功率和電網的交換與(yu) 傳(chuan) 輸，對轉子勵磁電流進行控製，從(cong) 而實現對定子電壓，頻率，有功和無功的控製。

l變流器

p全功率型變流器

基本工作原理：

發電機定子直接與(yu) 變流器機側(ce) 相連接，而變流器的網側(ce) 與(yu) 電網連接。發電機的全部功率都通過變流器傳(chuan) 送至電網。變流器跟蹤電網電壓的頻率和相位，使輸出電流，頻率和電網保持一致。

係統構成：

變流器包含若幹個(ge) 子變流器係統，每個(ge) 子變流器係統包括一個(ge) 機側(ce) 變換器和一個(ge) 網側(ce) 變換器。

l偏航係統

與(yu) 發電機組的控製係統相互配合，使葉片始終處於(yu) 迎風狀態，充分利用風能，提高發電效率。

基本工作原理：

風向標作為(wei) 傳(chuan) 感器將風向的變化用電信號傳(chuan) 遞到偏航電機的控製回路的處理器裏，經過比較後處理器給偏航電機發出順時針或逆時針的偏航命令，為(wei) 了減少偏航時的陀螺力矩，電機轉速將通過同軸聯接的減速器減速後，將偏航力矩作用在回轉體(ti) 大齒輪上，帶動風輪偏航對風，當對風完成後，風向標失去電信號，電機停止工作，偏航過程結束.

l變槳係統

變槳係統是閉環驅動係統。風機主控製器根據一組條件（如風速，發電機轉速和發電量等）計算所需的俯仰角。所需的俯仰角作為(wei) 設定值傳(chuan) 輸到變槳係統，

調節葉片的槳距角。變槳控製係統與(yu) 變速恒頻技術相配合，最終提高了整個(ge) 風力發電係統的發電效率和電能質量。