风力发电机 ppt
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风力发电ppt较详细PPT课件
市场推广
通过宣传和教育，提高公 众对风力发电的认识和接 受度，促进市场需求增长。
竞争环境
建立公平的市场竞争机制， 打破行业垄断，吸引更多 企业参与风力发电项目的 投资和建设。
技术瓶颈与解决方案
风能利用率
提高风能利用率，降低风能成本， 是当前面临的主要技术瓶颈之一。 通过研发更高效的风力发电机组 和优化风电场布局，可以提高风
能利用率。
储能技术
发展储能技术，解决风能发电的 间歇性问题。例如，利用电池、 抽水蓄能、压缩空气储能等技术， 实现风电场的有功无功调节和调
峰填谷。
输电技术
加强智能电网建设和特高压输电 技术的研究，提高风电并网和远
距离输送的能力，降低损耗。
环境保护与可持续发展
减少对环境的影响
合理规划风电场的位置和规模，避免对生态环境造成破坏。同时，加强风电设备 的噪声和视觉污染治理，降低对周边居民的影响。
海上风电发展
海上风电资源丰富，未来 将有更多的海上风电项目 建成并投入运营。
风力发电与其他可再生能源的结合
太阳能与风能结合
太阳能和风能在时间和地域上具有互补性，结合使用可提高可再 生能源的利用效率。
风能与水能结合
风能和水能在动力转换上具有协同效应，结合使用可实现能源的更 高效利用。
多种可再生能源的综合利用
风力发电的优势与局限性
优势
风能是一种可再生能源，利用风能发电有助于减少化石燃料的消耗和温室气体 排放；风能分布广泛，可利用风能资源丰富；风力发电技术成熟，经济效益逐 渐提高。
局限性
风能是一种间歇性能源，受天气和季节影响较大；风力发电机组占地面积较大， 对土地资源有一定需求；风力发电在建设、维护和拆除过程中可能对环境产生 一定影响。
风力发电技术PPT课件
控制策略实施
实施效果评估
采用最大功率点跟踪和电网电压定向控制 策略，确保风力发电机在并网过程中能够 稳定运行，并实现对电网的友好接入。
通过实际运行数据对并网效果进行评估， 结果显示该并网方案和控制策略能够有效 提高风能利用率和电网稳定性。
06
运行维护与故障排除
运行维护管理体系建立
制定运行维护计划
02
风力发电机组成与工作原理
风轮结构与类型
01
02
03
水平轴风轮
风轮旋转轴与地面平行， 适用于大型风力发电机， 具有高风能利用率和稳定 性。
垂直轴风轮
风轮旋转轴与地面垂直， 适用于小型风力发电机， 具有结构简单、维护方便 等优点。
风轮叶片
叶片形状和材料对风能利 用率和噪音等性能有重要 影响，现代风力发电机多 采用复合材料叶片。
运行。
03
风力发电机组设计与选型
设计原则与方法
01
02
03
04
安全性原则
确保风力发电机组在各种恶劣 环境下的稳定运行，防止意外
事故发生。
经济性原则
在保障安全性的前提下，追求 经济效益最大化，降低度电成
本。
可靠性原则
提高风力发电机组的可利用率 和寿命，减少维护成本和停机
时间。
适应性原则
适应不同风资源和环境条件， 确保风力发电机组的良好运行
控制系统与辅助设备
控制系统
实现对风力发电机的启动、停机 、调速、并网等控制功能，保证
风力发电机的安全稳定运行。
偏航系统
根据风向变化调整风轮迎风角 度，提高风能利用率和减少风 轮载荷。
刹车系统
在紧急情况下实现风力发电机 的快速停机，保证设备安全。
风力发电 ppt课件
提升风电并网性能
智能电网技术可以提升风电并网性能，解决风电间歇性问题，提高 电网稳定性。
促进能源互联网发展
智能电网与风力发电的融合发展可以促进能源互联网的发展，实现 能源的互联互通和优化配置。
绿色能源政策对风力发电的推动作用
政策支持力度加大
随着全球对气候变化和环境保护的重视程度不断提高，各 国政府纷纷出台绿色能源政策，加大对风力发电的支持力 度。
工作原理
性能参数
列出风力发电机组的主要性能参数， 如功率、效率、额定风速等，并解释 其含义和影响。
详细解释风力发电机组的工作原理， 包括风能捕获、能量转换和电能输出 等过程。
风力发电控制系统
01
02
03
控制策略
介绍风力发电系统的常用 控制策略，如最大功率跟 踪控制、恒速恒频控制等 。
控制系统组成
阐述风力发电控制系统的 基本组成，包括传感器、 控制器、执行器等。
提高风能利用率
高效能风电机组能够更好地捕捉风能，提高风能利用率，从而增 加发电量。
降低度电成本
高效能风电机组的发电效率更高，可以降低度电成本，使风电更 具竞争力。
保证风电稳定性
高可靠性风电机组可以保证风电的稳定性，减少设备故障和维护 成本。
智能电网与风力发电的融合发展
实现可再生能源的高效利用
智能电网技术可以实现可再生能源的高效利用，优化能源结构， 提高能源利用效率。
海上风力发电
定义
海上风力发电是指利用海洋上的风能资源建设大型风力发电设施 。
特点
海上风能资源丰富，风速稳定，发电量大，适合建设大型风电场。
案例
欧洲北海地区是全球最大的海上风力发电区域，其中英国、德国和 荷兰等国家在海上风电领域发展迅速。
智能电网技术可以提升风电并网性能，解决风电间歇性问题，提高 电网稳定性。
促进能源互联网发展
智能电网与风力发电的融合发展可以促进能源互联网的发展，实现 能源的互联互通和优化配置。
绿色能源政策对风力发电的推动作用
政策支持力度加大
随着全球对气候变化和环境保护的重视程度不断提高，各 国政府纷纷出台绿色能源政策，加大对风力发电的支持力 度。
工作原理
性能参数
列出风力发电机组的主要性能参数， 如功率、效率、额定风速等，并解释 其含义和影响。
详细解释风力发电机组的工作原理， 包括风能捕获、能量转换和电能输出 等过程。
风力发电控制系统
01
02
03
控制策略
介绍风力发电系统的常用 控制策略，如最大功率跟 踪控制、恒速恒频控制等 。
控制系统组成
阐述风力发电控制系统的 基本组成，包括传感器、 控制器、执行器等。
提高风能利用率
高效能风电机组能够更好地捕捉风能，提高风能利用率，从而增 加发电量。
降低度电成本
高效能风电机组的发电效率更高，可以降低度电成本，使风电更 具竞争力。
保证风电稳定性
高可靠性风电机组可以保证风电的稳定性，减少设备故障和维护 成本。
智能电网与风力发电的融合发展
实现可再生能源的高效利用
智能电网技术可以实现可再生能源的高效利用，优化能源结构， 提高能源利用效率。
海上风力发电
定义
海上风力发电是指利用海洋上的风能资源建设大型风力发电设施 。
特点
海上风能资源丰富，风速稳定，发电量大，适合建设大型风电场。
案例
欧洲北海地区是全球最大的海上风力发电区域，其中英国、德国和 荷兰等国家在海上风电领域发展迅速。
《风力发电》课件
《风力发电》PPT课件
风力发电是一种利用风能将其转化为电能的技术。本课件将介绍风力发电的 定义、原理、发展历程、优势、应用领域、挑战与解决方案，并对未来进行 展望。
什么是风力发电?
Байду номын сангаас定义
风力发电是将风能转化为电能的一种可再生能源技术。
原理
通过风轮驱动风力发电机转动，将机械能转化为电能。
风力发电技术的发展历程
农业领域
海洋利用
为农田提供电力，推动农业现代化。 开发海上风电场，利用海风发电。
风力发电的挑战与解决方案
风力强度不稳定
改进风力预测技术，提高发电效率。
环境影响
科学规划风电场，减少对野生动植物的干扰。
储能问题
发展储能技术，解决风力波动性带来的供电不稳定问题。
结论和展望
风力发电作为一种清洁、可再生的能源技术，具有巨大的潜力和前景。随着技术的进步和应用的推广，风力发电将 为人类提供可持续、稳定的能源供应。
1
古代
利用帆船、风车等形式利用风能。
2 0世纪初
2
发展出第一台风力发电机。
3
现代
引入大型风力发电机组，建设风电场。
风力发电的优势
1 清洁能源
无二氧化碳排放，对环境友好。
3 经济效益
能源成本低，助推经济发展。
2 可再生能源
风能源丰富，可持续利用。
风力发电的应用领域
工业用途
为工厂和工业设施提供可靠的电力 供应。
《风力发电原理》课件
风力发电机的组成部分
风轮
风轮是风力发电机最重要的 组成部分，它通过叶片的旋 转捕捉风能。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ风轮轴
风轮轴与风轮相连，将风能 转化为旋转能，提供给发电 机产生电能。
转向装置
转向装置用于调整风轮的朝 向，使其始终面向风的方向， 高效地捕捉风能。
发电机
发电机将风轮转动产生的旋转能转化为电能， 供电网络使用。
风力发电是一种可再生的、零排放的电力源。风力发电原理基于风轮叶片的旋转，将风能转化为电能。风力发 电在中国已迅速发展，成为世界最大的风电市场之一。
控制系统
控制系统用于监测和控制风力发电机的运行， 确保安全和高效的发电。
风力发电的优缺点
优点
• 可再生 • 零排放 • 易维护
缺点
• 受到天气的影响 • 稳定性差
风力发电在中国
• 截至2021年，中国风力发电已成为世界最大的风电市场。 • 2020年，中国风电装机容量已达254,000 MW。
总结
《风力发电原理》PPT课件
风力发电原理是利用风能转化为电能的过程。本课件将介绍风力发电的原理、 组成部分、优缺点以及在中国的发展情况。
什么是风力发电？
风力发电是利用风力发电机将风能转化为电能的过程。
风力发电原理是什么？
风力发电原理基于风轮叶片的旋转，将风能转化为旋转能，再通过发电机将 旋转能转化为电能。
风力发电机ppt课件
偏航驱动装置偏航驱动电动机一般选用转速较高体积小的电动机但由于偏航驱动所要求的输出转速又很低多采用多级行星轮系传动以实现大速比紧凑型传动的要求以满足偏航动作要偏航驱动电机偏航驱动电机偏航减速器偏航减速器21偏航制动装置风机机械液压系统对偏航刹车的控制偏航系统未工作时刹车片全部抱闸机舱不转动
1
目录
1
主轴起支承轮毂及叶片，传递扭矩到增 速器的作用，主轴轴承主要承受径向力， 其性能的好坏不仅对传递效率有影响， 而且也决定了主传动链的维护成本，所 以要求具有良好的调心性能、抗振性能
11
和运转平稳性。
风电机组齿轮箱
齿轮箱是风电机组传动系统中的主要部
件，需要承受来自风轮的载荷，同时要
承受齿轮传动过程产生的各种载荷。需
30
雷电保护装置
雷电保护爪主要由三部分组成，按照安装顺序从上到下 依次是垫片压板，碳纤维刷和集电爪。
31
雷电保护装置
雷电保护装置在变桨装 置中的具体位置见右图， 在大齿圈下方偏左一个 螺 栓 孔 的 位 置 装安第装位一置 个 工保作护原理爪，然后120度等分 安装另外两个雷电保护 爪。 雷电保护装置可以有效的将作用在轮毂和叶片上的电流通过集电爪导到地面，
偏航驱动部件一般由电动机、大速比减速机和开式齿轮传动副组成，通过法兰连接安
装在主机架上。
偏航驱动电机
根据传动比要求，偏航减速器通常需 要采用3-4级行星轮传动方案，继承了行星 齿轮传动平稳的优点。
偏航驱动电动 机一般选用转 速较高体积小 的电动机但由 于偏航驱动所
偏航减速器 21
偏航系统相关部件
偏航制动装置
最此后外风还机需采要用一机个械冗刹余车限 系位统开使关叶（轮用停于止95转°动限。
1
目录
1
主轴起支承轮毂及叶片，传递扭矩到增 速器的作用，主轴轴承主要承受径向力， 其性能的好坏不仅对传递效率有影响， 而且也决定了主传动链的维护成本，所 以要求具有良好的调心性能、抗振性能
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和运转平稳性。
风电机组齿轮箱
齿轮箱是风电机组传动系统中的主要部
件，需要承受来自风轮的载荷，同时要
承受齿轮传动过程产生的各种载荷。需
30
雷电保护装置
雷电保护爪主要由三部分组成，按照安装顺序从上到下 依次是垫片压板，碳纤维刷和集电爪。
31
雷电保护装置
雷电保护装置在变桨装 置中的具体位置见右图， 在大齿圈下方偏左一个 螺 栓 孔 的 位 置 装安第装位一置 个 工保作护原理爪，然后120度等分 安装另外两个雷电保护 爪。 雷电保护装置可以有效的将作用在轮毂和叶片上的电流通过集电爪导到地面，
偏航驱动部件一般由电动机、大速比减速机和开式齿轮传动副组成，通过法兰连接安
装在主机架上。
偏航驱动电机
根据传动比要求，偏航减速器通常需 要采用3-4级行星轮传动方案，继承了行星 齿轮传动平稳的优点。
偏航驱动电动 机一般选用转 速较高体积小 的电动机但由 于偏航驱动所
偏航减速器 21
偏航系统相关部件
偏航制动装置
最此后外风还机需采要用一机个械冗刹余车限 系位统开使关叶（轮用停于止95转°动限。
风力发电机PPT课件
整流器 转子励磁绕组 定子三相绕组
励磁调节器
蓄电池组
2024/1/12
图3-18硅整流自励式交流同步发电机电路原理图
第30页/共119页
（4）电容自励式异步发电机
电容自励式异步发电机是在异步发电机定子绕组的输出端接上电
容，以产生超前于电压的容性电流建立磁场，从而建立电压。其电路
示意图如下图所示。
A B
2024/1/12
第34页/共119页
2024/1/12
第35页/共119页
2024/1/12
双馈异步发电机工作原理：
异步发电机中定、转子电流产生的旋转磁场始终是相对静止的，当
发电机转速变化而频率不变时，发电机转子的转速和定、转子电流的频
率关系可表示为：
f1
p n 60
f2
式中
f1——定子电流的频率（Hz），f1=pn1/60，n1 为同步转速；
风力等级与风速的关系： N 0.1 0.824N 1.505
式中 VN——N级风的平均风速(m/s)； N——风的级数。
2024/1/12
第10页/共119页
4、风能
（1） 风能密度，空气在一秒钟内以速度ν流过单位面积产生的动
能。
E 0.5 3
表达式为：
（2） 风能，空气在一秒钟时间内以速度ν流过面积为S截面的动能。
SSW S
SSE
2024/1/12
第9页/共119页
2、风速
由于风时有时无、时大时小，每一瞬时的速度都不相同，所以 风速是指一段时间内的平均值，即平均风速。
3、风力
风力等级是根据风对地面或海面物体影响而引起的各种现象， 按风力的强度等级来估计风力的大小。国际上采用的为蒲福风级， 从静风到飓风共分为13个等级。
励磁调节器
蓄电池组
2024/1/12
图3-18硅整流自励式交流同步发电机电路原理图
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（4）电容自励式异步发电机
电容自励式异步发电机是在异步发电机定子绕组的输出端接上电
容，以产生超前于电压的容性电流建立磁场，从而建立电压。其电路
示意图如下图所示。
A B
2024/1/12
第34页/共119页
2024/1/12
第35页/共119页
2024/1/12
双馈异步发电机工作原理：
异步发电机中定、转子电流产生的旋转磁场始终是相对静止的，当
发电机转速变化而频率不变时，发电机转子的转速和定、转子电流的频
率关系可表示为：
f1
p n 60
f2
式中
f1——定子电流的频率（Hz），f1=pn1/60，n1 为同步转速；
风力等级与风速的关系： N 0.1 0.824N 1.505
式中 VN——N级风的平均风速(m/s)； N——风的级数。
2024/1/12
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4、风能
（1） 风能密度，空气在一秒钟内以速度ν流过单位面积产生的动
能。
E 0.5 3
表达式为：
（2） 风能，空气在一秒钟时间内以速度ν流过面积为S截面的动能。
SSW S
SSE
2024/1/12
第9页/共119页
2、风速
由于风时有时无、时大时小，每一瞬时的速度都不相同，所以 风速是指一段时间内的平均值，即平均风速。
3、风力
风力等级是根据风对地面或海面物体影响而引起的各种现象， 按风力的强度等级来估计风力的大小。国际上采用的为蒲福风级， 从静风到飓风共分为13个等级。
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优点：没有了齿轮箱所带来的噪声、故障率高等问题，提高了运行 可靠性，减少了传动链能量损失，能量利用率高，发电质量好。 缺点：发电机极对数高，体积比较大，结构复杂，同时增加了制造 难度与成本；需要全功率变频器，成本高，损耗大。
联轴器
齿轮箱高速轴与发电机轴的连接构件一
般采用柔性联轴器，以弥补机组运行过
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 变桨驱动电机
雷电保护装置
雷电保护爪主要由三部分组成，按照安装顺序从上到下 依次是垫片压板，碳纤维刷和集电爪。
雷电保护装置
雷电保护装置在变桨装置中的具体位置见右 图，在大齿圈下方偏左一个螺栓孔的位置装 第一个保护爪，然后 120 度等分安装另外两 个雷电保护爪。
安装位置
工作原理
雷电保护装置可以有效的将作用在轮毂和叶片上的电流通过集电爪导到地面， 避免雷击使风机线路损坏。炭纤维刷是为了补偿静电的不平衡，雷击通过风机 的金属部分传导。
1 5 工作流程 4 3 2
将变桨命令分配至 三个轴柜
通过减速齿轮箱传递扭 矩至变桨齿轮带动每个 叶片旋转至精确的角度
轴柜通过各自独立 的整流装置同步变 换直流来驱动电机
91° 限位开关
95° 限位开关
此外还需要一个冗余限位开关（用于95° 限 位），在主限位开关（用于91° 限位）失效 时确保变桨电机的安全制动。
编码器
绝对式编码器 偏转角度 增量式编码器 发电机转速
特点是：①可以直接读出角度坐标的绝对值；②没有累积误差；③电源 切除后位置信息不会丢失。 因此，测位置多采用绝对编码器，抗干扰特性强、数据的可靠性大。
偏航减速器
偏航系统相关部件
偏航制动装置
风机机械液压系统对偏航
刹车的控制，偏航系统未 工作时刹车片全部抱闸， 机舱不转动； 机舱对风 偏航时，所有刹车片半松 开，设置足够的阻尼，保 持机舱平稳偏航。 自动 解缆时，偏航刹车片全松 开。
偏航系统工作原理
工作原理
风向标作为感应元件将风向的变化用电信号传递到偏航电机的控制 回路的处理器里，经过比较后处理器给偏航电机发出顺时针或逆时 针的偏航命令，电机转速将通过同轴联接的减速器减速后，通过安 装在驱动部件上的小齿轮与大齿圈啮合，带动主机架和机舱旋转使 风轮对准风向。
可靠的支撑与连接，同时将载荷平轮箱通
结构形式
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。
目录
1 风力发电机概述 风电机组传动系统
2 3 4
偏航系统
变桨系统
风力机主要部件
风轮
叶片 轮毂
机舱
齿轮箱
发电机
偏航系统 制动系统
主要部件
Text in here
塔架
基础
风力发电机分类
按风轮 结构划分 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。
水平轴风力机
垂直轴风力机
高传动比齿轮箱
高传动比 齿轮箱
优点：发电机、齿轮箱等大部件易拆卸，可维护性较好； 技术
成熟，设计制造难度低，发电机由于极对数小，结构简单，体积 小。 缺点：传动系统结构复杂，齿轮箱增速比高，存在齿轮磨损、 润滑油更换频繁、机械噪声、振动等问题。
直驱型
直驱型
直接驱动型：采用多级同步风力发电机，让风轮直接带动发电机低 速旋转。
径向力，其性能的好坏不仅对传递效率有影响，而且也决定了主传动链
的维护成本，所以要求具有良好的调心性能、抗振性能和运转平稳性。
风电机组齿轮箱
齿轮箱是风电机组传动系统中的主要部件，需要承受来自风轮的载荷 ，同时要承受齿轮传动过程产生的各种载荷。需要根据机组总体布局
设计要求，为风轮主轴、齿轮传动机构和传动系统中的其他构件提供
程轴系的安装误差，解决主传动链的轴 系不对中问题。同时，柔性联轴器还可 以增加传动链的系统阻尼，减少振动的 传递。
联轴器必须有大于等于100 MΩ的阻抗，并 且承受2 kV 的电压。这将防止寄生电流通
过联轴器从发电机转子流向齿轮箱，这可能
带给齿轮箱极大的危害。
偏航系统
偏航系统功能 一、根据风向的变化，偏航操作装置按系统控制单元 发出指令，使风轮处于迎风状态，以提高风力发电机 组的发电效率。 二、同时还应提供必要的锁紧力矩，以保证机组的安 全运行和停机状态的需要。
目前的大型兆瓦级风电机组普遍采用变桨距控制技术
水平轴风力机构造
风力机组传动系统
传动系统用来连接风轮与发电机，将风轮产生的机械转矩传递给发电机，同 时实现转速的变换。 图为一种目前风电机组较多采用的带齿轮箱风电机组的传动系统结构示意图。
包括风轮主轴（低速轴）、主轴轴承、增速齿轮箱、高速轴（齿轮箱输出轴）
偏航系统相关部件
偏航驱动装置
偏航驱动部件一般由电动机、大速比减速机和开式齿轮传动副组成，通过法兰连接安
装在主机架上。
偏航驱动电机
根据传动比要求，偏航减速器通常需 要采用3-4级行星轮传动方案，继承了行星 齿轮传动平稳的优点。
偏航驱动电动机一般选用 转速较高体积小的电动机 但由于偏航驱动所要求的 输出转速又很低，多采用 多级行星轮系传动，以实 现大速比、紧凑型传动的 要求，以满足偏航动作要 求。
联轴器、及机械刹车制动装置等部件。
作用在风轮上的各 种气动载荷和重力 载荷通过主机架及 偏航系统传递给塔 架。
主轴
3.1主轴
主轴是风力发 电机组的重要 零件之一，用 来支持旋转的 机械零件。
主轴轴承
目前，主轴轴承主要有圆锥滚子轴承、调心滚子轴承、2-3 列圆柱滚 子轴承等形式，为使轴承有更长的使用寿命和更强的承载能力，往 往采用多列滚子轴承排布。 主轴起支承轮毂及叶片，传递扭矩到增速器的作用，主轴轴承主要承受
P130-23
禁止偏航条件
禁止偏航条件
以下情况不会自动偏航 • 产生偏航故障； • 偏航解缆动作； • 风机处于维护模式； • 30s平均风速 <2.5m/s； • 紧急停机过程； • 发生液压故障；
变桨系统
通过改变风机的桨叶角度 来调节风力发电机的功率 以适应随时变化的风速。 调节功率 在额定风速以下时，桨叶全开， 最大限度捕获风能；额定风速之 上时，根据主控器指令调节叶片 角度，保证机组的输出功率。
顺风式风力机
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
变桨系统的工作原理
当风速发生变化时，通过变桨驱动电机带动变桨轴承转动，从而改变叶片对风向
地迎角，使叶片保持最佳的迎风状态，由此控制叶片的升力，以达到控制作用在
叶片上的扭矩和功率的目的。 风向 顺桨位置
90度的调节范围
工作位置
变桨电机
变桨系统的工作流程
机组主控系统通过滑环 传输控制指令
将该叶片的角度值反馈 至主控系统
风力发电机分类
变桨距 风力机
叶片和轮毂不是固定连接，叶片桨距角可调。在超过额 定风速范围时，通过增大叶片桨距角，使攻角减小，以 改变叶片升力与阻力的比例，达到限制风轮功率的目的， 使机组能够在额定功率附近输出电能。
优点: 缺点:
高于额定风速区域可以获得稳定的功率输出 需要变桨距调节机构，设备结构复杂。
风电机组齿轮箱结构形式
图为二级行星+平行轴齿轮传动的齿轮箱结构
风电机组齿轮箱结构形式
有些齿轮箱采用多级行星轮系的传动形式，如图三级行星轮加一级平 行轴齿轮的传动结构。多级行星轮结构壳可以获得更加紧凑的结构， 但也使齿轮箱的设计、制造与维护难度和成本大大增加。因此，齿轮 箱的设计和选型过程，应综合考虑设计要求、齿轮箱总体结构、制造 能力，以及与机组总体成本平衡等因素间的关系，尽可能选择相对合 理的传动形式。
偏航系统构成
风力发电机组的偏航 系统主要由风向标、 偏航轴承、偏航驱动 器、偏航制动器、偏 航计数器、润滑泵、 偏航位置传感器组成。
偏航系统相关部件
风向标
风向标目的： 风向
风向标是偏航系统风向信号的采集装置，正常工作时能根据风向的 变化传递不同的电压信号给主控，主控通过接收到的电压信号的不 同能够分析外界风向情况，然后通过比较，决定是否发出偏航指令。 为了减少突变风对风机偏航系统的影响，主控接收的一分钟内的平 均风向。
风力发电机分类
按照风轮与塔架相对位置划分
逆风式风力机
以空气流向作为参考，风轮在塔架前迎风旋转的 风力机为逆风式风力机。需要调风装置，使风轮 迎风面正对风向。 风轮在塔架的下风位置旋转的风力机。能够自动对 准风向，不需要调向装置。缺点：空气流先通过 塔架然后再流向风轮，会造成塔影效应，风力机 性能降低。
安装位置
• 变桨驱动装置通过螺柱
与轮毂连接。 • 变桨齿轮箱前的小齿轮
与变桨轴承内圈啮合，
并要保证啮合间隙。 • 间隙由加工精度保证，
无法调整。
联轴器
齿轮箱高速轴与发电机轴的连接构件一
般采用柔性联轴器，以弥补机组运行过
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 变桨驱动电机
雷电保护装置
雷电保护爪主要由三部分组成，按照安装顺序从上到下 依次是垫片压板，碳纤维刷和集电爪。
雷电保护装置
雷电保护装置在变桨装置中的具体位置见右 图，在大齿圈下方偏左一个螺栓孔的位置装 第一个保护爪，然后 120 度等分安装另外两 个雷电保护爪。
安装位置
工作原理
雷电保护装置可以有效的将作用在轮毂和叶片上的电流通过集电爪导到地面， 避免雷击使风机线路损坏。炭纤维刷是为了补偿静电的不平衡，雷击通过风机 的金属部分传导。
1 5 工作流程 4 3 2
将变桨命令分配至 三个轴柜
通过减速齿轮箱传递扭 矩至变桨齿轮带动每个 叶片旋转至精确的角度
轴柜通过各自独立 的整流装置同步变 换直流来驱动电机
91° 限位开关
95° 限位开关
此外还需要一个冗余限位开关（用于95° 限 位），在主限位开关（用于91° 限位）失效 时确保变桨电机的安全制动。
编码器
绝对式编码器 偏转角度 增量式编码器 发电机转速
特点是：①可以直接读出角度坐标的绝对值；②没有累积误差；③电源 切除后位置信息不会丢失。 因此，测位置多采用绝对编码器，抗干扰特性强、数据的可靠性大。
偏航减速器
偏航系统相关部件
偏航制动装置
风机机械液压系统对偏航
刹车的控制，偏航系统未 工作时刹车片全部抱闸， 机舱不转动； 机舱对风 偏航时，所有刹车片半松 开，设置足够的阻尼，保 持机舱平稳偏航。 自动 解缆时，偏航刹车片全松 开。
偏航系统工作原理
工作原理
风向标作为感应元件将风向的变化用电信号传递到偏航电机的控制 回路的处理器里，经过比较后处理器给偏航电机发出顺时针或逆时 针的偏航命令，电机转速将通过同轴联接的减速器减速后，通过安 装在驱动部件上的小齿轮与大齿圈啮合，带动主机架和机舱旋转使 风轮对准风向。
可靠的支撑与连接，同时将载荷平轮箱通
结构形式
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。
目录
1 风力发电机概述 风电机组传动系统
2 3 4
偏航系统
变桨系统
风力机主要部件
风轮
叶片 轮毂
机舱
齿轮箱
发电机
偏航系统 制动系统
主要部件
Text in here
塔架
基础
风力发电机分类
按风轮 结构划分 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。
水平轴风力机
垂直轴风力机
高传动比齿轮箱
高传动比 齿轮箱
优点：发电机、齿轮箱等大部件易拆卸，可维护性较好； 技术
成熟，设计制造难度低，发电机由于极对数小，结构简单，体积 小。 缺点：传动系统结构复杂，齿轮箱增速比高，存在齿轮磨损、 润滑油更换频繁、机械噪声、振动等问题。
直驱型
直驱型
直接驱动型：采用多级同步风力发电机，让风轮直接带动发电机低 速旋转。
径向力，其性能的好坏不仅对传递效率有影响，而且也决定了主传动链
的维护成本，所以要求具有良好的调心性能、抗振性能和运转平稳性。
风电机组齿轮箱
齿轮箱是风电机组传动系统中的主要部件，需要承受来自风轮的载荷 ，同时要承受齿轮传动过程产生的各种载荷。需要根据机组总体布局
设计要求，为风轮主轴、齿轮传动机构和传动系统中的其他构件提供
程轴系的安装误差，解决主传动链的轴 系不对中问题。同时，柔性联轴器还可 以增加传动链的系统阻尼，减少振动的 传递。
联轴器必须有大于等于100 MΩ的阻抗，并 且承受2 kV 的电压。这将防止寄生电流通
过联轴器从发电机转子流向齿轮箱，这可能
带给齿轮箱极大的危害。
偏航系统
偏航系统功能 一、根据风向的变化，偏航操作装置按系统控制单元 发出指令，使风轮处于迎风状态，以提高风力发电机 组的发电效率。 二、同时还应提供必要的锁紧力矩，以保证机组的安 全运行和停机状态的需要。
目前的大型兆瓦级风电机组普遍采用变桨距控制技术
水平轴风力机构造
风力机组传动系统
传动系统用来连接风轮与发电机，将风轮产生的机械转矩传递给发电机，同 时实现转速的变换。 图为一种目前风电机组较多采用的带齿轮箱风电机组的传动系统结构示意图。
包括风轮主轴（低速轴）、主轴轴承、增速齿轮箱、高速轴（齿轮箱输出轴）
偏航系统相关部件
偏航驱动装置
偏航驱动部件一般由电动机、大速比减速机和开式齿轮传动副组成，通过法兰连接安
装在主机架上。
偏航驱动电机
根据传动比要求，偏航减速器通常需 要采用3-4级行星轮传动方案，继承了行星 齿轮传动平稳的优点。
偏航驱动电动机一般选用 转速较高体积小的电动机 但由于偏航驱动所要求的 输出转速又很低，多采用 多级行星轮系传动，以实 现大速比、紧凑型传动的 要求，以满足偏航动作要 求。
联轴器、及机械刹车制动装置等部件。
作用在风轮上的各 种气动载荷和重力 载荷通过主机架及 偏航系统传递给塔 架。
主轴
3.1主轴
主轴是风力发 电机组的重要 零件之一，用 来支持旋转的 机械零件。
主轴轴承
目前，主轴轴承主要有圆锥滚子轴承、调心滚子轴承、2-3 列圆柱滚 子轴承等形式，为使轴承有更长的使用寿命和更强的承载能力，往 往采用多列滚子轴承排布。 主轴起支承轮毂及叶片，传递扭矩到增速器的作用，主轴轴承主要承受
P130-23
禁止偏航条件
禁止偏航条件
以下情况不会自动偏航 • 产生偏航故障； • 偏航解缆动作； • 风机处于维护模式； • 30s平均风速 <2.5m/s； • 紧急停机过程； • 发生液压故障；
变桨系统
通过改变风机的桨叶角度 来调节风力发电机的功率 以适应随时变化的风速。 调节功率 在额定风速以下时，桨叶全开， 最大限度捕获风能；额定风速之 上时，根据主控器指令调节叶片 角度，保证机组的输出功率。
顺风式风力机
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
变桨系统的工作原理
当风速发生变化时，通过变桨驱动电机带动变桨轴承转动，从而改变叶片对风向
地迎角，使叶片保持最佳的迎风状态，由此控制叶片的升力，以达到控制作用在
叶片上的扭矩和功率的目的。 风向 顺桨位置
90度的调节范围
工作位置
变桨电机
变桨系统的工作流程
机组主控系统通过滑环 传输控制指令
将该叶片的角度值反馈 至主控系统
风力发电机分类
变桨距 风力机
叶片和轮毂不是固定连接，叶片桨距角可调。在超过额 定风速范围时，通过增大叶片桨距角，使攻角减小，以 改变叶片升力与阻力的比例，达到限制风轮功率的目的， 使机组能够在额定功率附近输出电能。
优点: 缺点:
高于额定风速区域可以获得稳定的功率输出 需要变桨距调节机构，设备结构复杂。
风电机组齿轮箱结构形式
图为二级行星+平行轴齿轮传动的齿轮箱结构
风电机组齿轮箱结构形式
有些齿轮箱采用多级行星轮系的传动形式，如图三级行星轮加一级平 行轴齿轮的传动结构。多级行星轮结构壳可以获得更加紧凑的结构， 但也使齿轮箱的设计、制造与维护难度和成本大大增加。因此，齿轮 箱的设计和选型过程，应综合考虑设计要求、齿轮箱总体结构、制造 能力，以及与机组总体成本平衡等因素间的关系，尽可能选择相对合 理的传动形式。
偏航系统构成
风力发电机组的偏航 系统主要由风向标、 偏航轴承、偏航驱动 器、偏航制动器、偏 航计数器、润滑泵、 偏航位置传感器组成。
偏航系统相关部件
风向标
风向标目的： 风向
风向标是偏航系统风向信号的采集装置，正常工作时能根据风向的 变化传递不同的电压信号给主控，主控通过接收到的电压信号的不 同能够分析外界风向情况，然后通过比较，决定是否发出偏航指令。 为了减少突变风对风机偏航系统的影响，主控接收的一分钟内的平 均风向。
风力发电机分类
按照风轮与塔架相对位置划分
逆风式风力机
以空气流向作为参考，风轮在塔架前迎风旋转的 风力机为逆风式风力机。需要调风装置，使风轮 迎风面正对风向。 风轮在塔架的下风位置旋转的风力机。能够自动对 准风向，不需要调向装置。缺点：空气流先通过 塔架然后再流向风轮，会造成塔影效应，风力机 性能降低。
安装位置
• 变桨驱动装置通过螺柱
与轮毂连接。 • 变桨齿轮箱前的小齿轮
与变桨轴承内圈啮合，
并要保证啮合间隙。 • 间隙由加工精度保证，
无法调整。