风电机组介绍
风力发电简介介绍
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风力发电的挑战与前景
风力发源，逐渐在全球范围内受 到关注。然而，风力发电也面临着一些挑战，同时也有着广 阔的前景。
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风力发电的原理
风力发电的原理可以概括为以下几个 步骤
2. 机械能转换：风轮的旋转通过传动 装置连接到发电机上，将风轮的机械 能传递给发电机。
1. 风能捕获：风力发电机的风轮叶片 受到风力的作用，开始旋转。叶片的 特殊设计使得风能能够有效地推动风 轮旋转。
3. 电能生成：发电机内部通过磁场和 导线的相对运动产生电流，即电能。 这个电能经过变压器升压，然后输送 到电网中供给用户使用。
风力发电的优势
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风力发电具有许多优势 ，包括
1. 可再生能源：风能是 一种无穷尽的可再生能 源，与化石燃料相比， 风力发电不会释放温室 气体，对环境友好。
2. 能源安全：通过多样 化能源供应，减少对传 统能源的依赖，提高能 源安全性。
3. 创造就业机会：风力 发电项目的建设和运营 为当地经济创造大量就 业机会，促进经济发展 。
风力发电简介介绍
汇报人： 2023-11-20
目 录
• 风力发电概述 • 风力发电机组的构成与运行 • 风力发电技术发展趋势 • 风力发电的挑战与前景
01
风力发电概述
风力发电的定义
• 风力发电，又称风电，是通过风力发电机将风能转换成电能的 过程。风能是一种清洁、可再生的能源，具有巨大的开发潜力 。
垂直轴风力发电机组：叶片和轴心垂直布置，适 用于城市和小型风电场，具有较低的噪音和较好 的景观效果。
这些类型的风力发电机组在风能利用、机组性能 、适用环境等方面各具特点，根据实际需求选择 合适的风力发电机组是实现风能高效利用的关键 。
风力发电机组的介绍1
• 211 风轮
• 风力机区别于其他机械的最主要特征就是风轮。风轮 一般由2～3 个叶片和轮毂所组成, 其功能是将风能 转换为机械能。
• 叶片的构造如图125 所示。小型风力机的常用优质木 材加工制成, 表面涂上保护漆, 其根部与轮毂相接处 使用良好的金属接头并用螺栓拧紧。有的采用玻璃纤 维或其它复合材料蒙皮则效果更好。
风力发电机的分类
①水平轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向平行； ②垂直轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向垂直。
风力发电机的分类
三一电气的机组特性
主动偏航 上风向 三叶片 水平轴
变桨距
变速 衡频
双馈
第三部分 风力机的结构组成
风力机的结构组成
从外部结构
风 力 发 电 机 组 风轮
风力发电机组内部结构
结构和功能
变桨电机： 每个叶片都有一个变桨电机，并带有刹车、测速传感器、绝对值传送器及强 制空冷装置。 超级电容：用于电网断电和安全链中断时叶片的变桨控制。 充电器：带有充电控制和电压检测装置。 转换器：三相两路装置，用于向变桨电机输送直流电。 叶片自动变桨控制器 除变桨电机，其余部件都在轴控制柜或公用控制柜内，每个叶片都有可控硅 片。
（二）沿海抗台风新型高效风电机
我国有很长的海岸线，沿海蕴藏着非常丰富的风能资 源，由于台风对风电机的破坏很大，严重阻碍了沿海风能 的开发。海上风电技术一直都是国外研发的重点，但在抗 台风技术上始终没有重大突破。
我国风电产业发展现状
（三） 大规模电网接入
由于风电机的并网稳定性没有保证，所以仍采用分散 入网的方式，风电场规模都较小，当风速和风向变化很大 时，风电机不稳定，不能满足并网条件，此时风电机可以 随时脱网；风电机稳定后，又可以随时入网，不会对电网 造成太大的冲击。
各种风力发电机组主要全参数
各种风力发电机组主要全参数风力发电机组是一种利用风能进行发电的装置，其主要由风轮、发电机和控制系统等组成。
风力发电机组的设计和参数主要包括风轮直径、额定功率、输出电压、转速范围、切入风速和切出风速等。
1.风轮直径：风轮直径是风力发电机组的关键参数之一，它决定了风轮受到的风能捕捉面积。
一般来说，风轮直径越大，所能捕捉的风能就越多。
2.额定功率：额定功率是指在额定工作条件下，风力发电机组能够输出的电功率。
一般来说，额定功率越高，风力发电机组的发电能力就越强。
3.输出电压：输出电压是指风力发电机组输出的电的电压值。
一般来说，输出电压为交流电，其常见的标准电压有220V、380V等。
4.转速范围：转速范围是指风力发电机组可以正常运行的转速范围。
风力发电机组一般会有最小转速和最大转速限制，以确保发电机组的正常运行。
5.切入风速：切入风速是指风力发电机组开始产生电能的最低风速。
当风速超过切入风速时，发电机组会开始转动并输出电能。
6.切出风速：切出风速是指风力发电机组停止发电的最低风速。
当风速低于切出风速时，发电机组会停止转动，以保护发电机组的安全运行。
此外，还有一些其他的参数也是关于风力发电机组的重要参数，比如：7.转子类型：转子类型主要包括水平轴和垂直轴两种类型。
水平轴风力发电机组是目前应用最广泛的一种，而垂直轴风力发电机组在一些特殊场景中也有应用。
8.材料和设计标准：风力发电机组的材料和设计标准是保证风力发电机组性能和安全运行的关键因素，常见的材料有碳钢、铝合金等，而设计标准一般参考国际认可的标准。
9.运行温度范围：运行温度范围是指风力发电机组能够正常运行的温度范围，通常是-20°C到50°C之间。
10.噪音水平：噪音水平是指风力发电机组在正常运行时产生的噪音大小，一般需要满足国家相关标准，以保护周围环境和居民的权益。
以上所述参数是风力发电机组的主要全参数，不同型号和厂商的风力发电机组具体参数可能会有所不同。
明阳1.5MW风电机组简介
SINOMA 40.25 (IEC TC3A+) SHFRP 37.5 (IEC TC2A+)
环境条件
用于北方地区的低温型风机:
待机环境温度范围:
-40～ +50℃
运行环境温度范围:
-30～ +40 ℃(至海拔 1250 m):
-30～+35 ℃(海拔 1250 至 1500 m)
• 20年寿命疲劳强度设计标准为年 平均风速 8.5 m/s（TC2a 标准）；
• 50年一遇极限风速设计标准为 70 m/s （TC1a标准）；
– 生存温度范围 -20°C - +50 °C
– 运行温度范围 -10 °C - +40 °C
技术指标
年平均风速 （m/s)
5
6
7
8
年发电量 (Leabharlann Wh)2038机舱辅助系统的组成及作用；
机舱辅助系统主要由齿轮箱强制润滑系统、水冷却 系统、机舱温度调节系统等组成，机舱辅助系统能根据 外界环境的变化，调节机舱内及各零部件的运行状态， 使风机保持长期运转，并延长其使用寿命，是风机不可 缺少的组成部分。
齿轮箱强制润滑系统
齿轮箱润滑方式为飞溅及强制润滑，齿轮箱强制润滑系统分别往轴 承内部灌注润滑油，并用喷溅的形式把润滑油喷洒在齿轮齿面上。
偏航系统参数
• 1）刹车，系统压力：160bar • 2）偏航，系统压力：45bar • 3）解缆，系统压力：0bar • 4）系统流量：0.6L/min • 5）补压（160bar）时间：小于20秒 • 6）两个电磁阀均为通电动作
主轴刹车系统
• 1）电磁阀采用断电动作以保证在断电情况下主轴处于刹车状 态，能够最大限度地保证人身安全。
风电机组基础形式
风电机组基础形式风电机组是利用风能转化为电能的装置，是风能利用的核心设备之一。
其基础形式主要包括风轮、轴、变速器、发电机、控制系统等组成。
风轮是风电机组的核心部件，也是能量转换的关键。
风轮通常由多个叶片组成，叶片的形状和数量根据风能利用的要求进行设计。
当风经过叶片时，叶片会受到风的作用力，产生转动运动。
风轮的转动速度与风速成正比，转动的动能将被传递到轴上。
轴是连接风轮和发电机的部件，它起到传递动能的作用。
轴通常由高强度的金属材料制成，以承受风轮转动时的巨大力量。
轴的设计要考虑到力学强度和刚度，以确保能够稳定地传递动能。
变速器是风电机组中一个重要的组成部分，其作用是将风轮转动的速度转换为适合发电机工作的转速。
由于风轮的转速会受到风速的影响，因此通过变速器可以调整风电机组的输出功率。
变速器通常采用齿轮传动的方式，通过不同大小的齿轮组合来实现转速的调节。
发电机是将风能转化为电能的装置，是风电机组中最关键的部件之一。
发电机通常采用电磁感应原理，通过转子和定子之间的相对运动产生电流。
转子由风轮带动，定子则固定在发电机内部。
发电机的设计需要考虑到输出功率、转速和效率等方面的要求。
控制系统是风电机组的智能化管理系统，用于监测和控制整个风电机组的运行。
控制系统可以实时监测风速、转速、温度等参数，并根据设定的策略调整发电机的输出功率。
此外，控制系统还可以对风电机组进行故障诊断和维护管理，提高风电机组的运行效率和可靠性。
风电机组基础形式包括风轮、轴、变速器、发电机和控制系统等组成。
这些组件相互协作，实现将风能转化为电能的过程。
风电机组的设计和制造需要考虑到机械强度、转速、功率输出和可靠性等方面的要求，以提高风电机组的性能和经济效益。
随着科技的不断进步，风电机组的形式也在不断创新和发展，为清洁能源的利用提供了重要支持。
风电机组的分类和工作原理
风电机组的分类和工作原理
一、风电机组的分类：
1. 按照轴线方向分类：
a. 水平轴风力发电机组（Horizontal Axis Wind Turbine，缩写HAWT）
b. 垂直轴风力发电机组（Vertical Axis Wind Turbine，缩写VAWT）
2. 按照发电机类型分类：
a. 永磁发电机组
b. 感应发电机组
c. 同步发电机组
3. 按照机组结构分类：
a. 单机组
b. 机组组合
二、风电机组的工作原理：
1. 风资源获取：风能是风力发电的基础，风电机组通过转动叶片来转化风能为机械能。
2. 转换机械能为电能：机械能被传递到发电机，通过与发电机内部的转子和定子之间的电磁感应作用，机械能被转化为电能。
3. 控制系统：风电机组需要通过控制系统监测、控制和调整叶
片角度、旋转速度等参数，以优化风能转化效率，同时保护机组的安全稳定运行。
4. 输电系统：发电的电能经由变压器升压后，通过输电线路输送到电网。
风电机组与电网之间需要有配套的电力传输设施。
5. 并网：风电机组通过并网操作，将发电的电能注入到电网中，供电给用户使用。
风电机组类型有哪些？
风电机组类型有哪些？
目前国内风电机组的主要机型有3种，每种机型都有其特点。
1.1异步风力发电机
国内已运行风电场大部分机组是异步风电发电机。
主要特点是结构简单、运行可靠、价格便宜。
这种发电机组为定速恒频机组，运行中转速基本不变，风力发电机组运行在风能转换最佳状态下的几率比较小，因而发电能力比新型机组低。
同时运行中需要从电力系统中吸收无功功率。
为满足电网对风电场功率因数的要求，多采用在机端并联补偿电容器的方法，其补偿策略是异步发电机配有若干组固定容量的电容器。
由于风速大小随气候环境变化，驱动发电机的风力机不可能经常在额定风速下运行，为了充分利用低风速时的风能，增加全年的发电量，近年广泛应用双速异步发电机。
这种双速异步发电机可以改变极对数，有大、小电机2种运行方式。
1.2双馈异步风力发电机
国内还有一些风电场选用双馈异步风力发电机，大多来源于国外，价格较贵。
这种机型称为变速恒频发电系统，其风力机可以变速运行，运行速度能在一个较宽的范围内调节，使风机风能利用系数Cp得到优化，获得高的利用效率；可以实现发电机较平滑的电功率输出；发电机本身不需要另外附加无功补偿设备，可实现功率因数在一定范围内的调节，例如功率因数从领先0.95调节到滞后0.95范围内，因而具有调节无功功率出力的能力。
1.3直驱式交流永磁同步发电机
大型风力发电机组在实际运行中，齿轮箱是故障较高的部件。
采用无齿轮箱结构能大大提高风电机组的可靠性，降低故障率，提高风电机组的寿命。
目前国内有风电场使用了直驱式交流永磁同步发电机，运行时全部功率经A-D-A变换，接入电力系统并网运行。
与其他机型比较，需考虑谐波治理问题。
风电机组电气基础知识
风电机组电气基础知识风电机组是利用风能转换为电能的设备，具有清洁、可再生等特点，被广泛应用于发电领域。
在了解风电机组的电气基础知识之前，我们先简单介绍一下风电机组的工作原理。
风电机组的工作原理是利用风能驱动风轮旋转，通过风轮与发电机的联动转动，将机械能转化为电能。
风轮是由多个叶片组成的，当风力作用于叶片上时，风轮开始旋转。
旋转的风轮通过轴将机械能传递给发电机，发电机则将机械能转化为电能输出。
风电机组的电气基础知识主要包括以下几个方面：1. 发电机：风电机组中的发电机是将机械能转化为电能的关键设备。
发电机常见的类型有同步发电机和异步发电机。
同步发电机是最常见的类型，它的转速与电网频率同步，输出的交流电频率为50Hz或60Hz。
异步发电机则适用于小型风电机组，其转速可以根据风速的变化而调节。
2. 变频器：为了适应风速的变化，提高风能的利用效率，风电机组通常会配备变频器。
变频器可以调节发电机的转速，使其与电网频率保持同步。
当风速较低时，变频器可以提高发电机的转速，增加发电量；而当风速较高时，变频器则可以降低发电机的转速，保证发电机的安全运行。
3. 电网连接：风电机组通过电网连接实现电能的输送和分配。
在连接电网之前，需要经过变压器将输出的电能升压至电网的工作电压。
同时，为了确保风电机组与电网的稳定运行，还需要配备并网保护装置，并遵循相关的电网接入规范。
4. 控制系统：风电机组的控制系统起着监测、保护和调节的作用。
通过对风速、转速、电压等参数的实时监测，控制系统可以判断风电机组的运行状态，并在必要时采取保护措施，如停机、切除负荷等。
此外，控制系统还可以根据电网的需求，调节风电机组的输出功率。
5. 智能化技术：随着科技的不断进步，智能化技术在风电机组中得到了广泛应用。
智能化技术可以实现对风电机组的远程监控和管理，提高运行效率和可靠性。
通过传感器、数据通信等技术手段，可以实时获取风电机组的运行数据，并进行远程故障诊断和维护。
风力发电机结构介绍
绍结机构介风力发电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、发电该机组通过风力推动叶轮旋转，塔架和基础等组成。
机、控制与安全系统、机舱、有效的将风能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，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。
发电机是将叶轮转动的机械动能转换为电能的部件。
明阳）发电机4（．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。
轮箱转速比：）发电机：（41550kw 发电机额定功率：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。
风电机组工作原理及结构
风电机组工作原理及结构
概述：
随着清洁能源的发展，风力发电逐渐成为一种重要的可再生能源。
风电机组是将风能转化为电能的关键设备。
本文将介绍风电机组的工作原理及其结构。
一、工作原理：
风电机组的工作原理可以简单地描述为将风能转化为电能的过程。
具体来说，风能通过风轮转动传递到发电机，通过发电机的转动产生交流电能。
1. 风轮：
风轮是风电机组的核心组件，也称为风力涡轮机。
其作用是将风能直接转化为机械能。
风轮通常由数片叶片组成，可以根据所在地区的风能特征和设计要求来确定叶片的数量和形状。
当风刮过叶片时，叶片会因风压力的作用而转动，进而驱动传动系统。
2. 传动系统：
传动系统是连接风轮和发电机的重要部分。
其作用是将风轮产生的转动力矩转化为转速和转向适合于发电机的机械能。
传动系统通常包括齿轮箱、扭矩支撑装置等。
齿轮箱由一组齿轮组成，通过合理设置齿轮的大小和布局，可以实现风轮与发电机之间的匹配。
3. 发电机：
发电机是将机械能转化为电能的关键组件。
风电机组中常用的发电机有同步发电机和异步发电机两种。
- 同步发电机采用恒速运行，其转速与电网的基准频率一致。
因此，在风速变化时，需要通过调节传动系统来保持发电机的转速恒定。
同步发电机具有较高的效率和较好的稳定性，但需要额外的调速系统来控制电流输出。
- 异步发电机通过变频器控制转速，可以实现风速变化时的自动调节。
它具有较低的成本和较好的适应性，但在部分负载或低负载情况下，效率较低。
二、结构：。
风电发电机组介绍
优缺点
垂直轴风力发电机的优点包括结 构简单、维护方便、适应性强等； 缺点包括发电效率较低、启动风
速较高、噪音较大等。
其他类型风力发电机
悬浮式风力发电机
悬浮式风力发电机是一种新型的风力发电设备，其叶片和发电机通过磁悬浮技术悬浮在空 中，无需塔筒和齿轮箱。具有结构紧凑、重量轻、成本低等优点，但技术难度较大，目前 仍处于研发阶段。
叶片测试
进行静态和动态载荷测试，验 证叶片的结构强度和稳定性。
齿轮箱与传动系统
齿轮箱设计
根据机组功率和转速要 求，设计合理的齿轮传
动比和箱体结构。
轴承与润滑
传动链优化
选用高性能轴承和润滑 系统，确保齿轮箱高效、
可靠运行。
通过优化齿轮、轴承、联 轴器等部件的匹配，提高
传动效率和可靠性。
故障诊断与预防
03 风电发电机组关键部件与 技术
叶片设计与制造技术
叶片气动设计
根据空气动力学原理，设计叶 片形状以最大化风能捕获效率
。
材料选择
采用高强度、轻量化的复合材料， 如玻璃纤维增强塑料（GFRP）或碳 纤维增强塑料（CFRP）。
制造工艺
采用先进的模具制造、预浸料 铺放、真空灌注等工艺，确保 叶片质量和性能。
防腐与防雷保护
对塔筒进行内外防腐处理，并 安装避雷装置以保护机组免受
雷击损害。
04 风电发电机组性能评价指 标
额定功率与容量因子
额定功率
指风力发电机组在标准空气密度下，设计风速（通常为11-15m/s）时能够输 出的最大功率，是评估风力发电机组发电能力的重要指标。
容量因子
表示风力发电机组实际发电量与理论最大发电量之比，反映了风力发电机组的 运行效率。
风电机组的工作原理
风电机组的工作原理
风电机组是一种利用风能转化为电能的设备。
其工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 风能捕捉：风电机组通过风叶（也称叶片）捕捉风能。
当风吹过风叶时，风叶产生一定的扭矩和力，将其转化为机械能。
2. 传动装置：风叶旋转后的机械能需要经过传动装置传递给发电机。
通常采用的传动装置是风轮轴、主轴和齿轮箱等部件构成的传动系统。
这些部件将轴的旋转运动转化为高速旋转的运动。
3. 发电机转换：高速旋转的轴经过齿轮箱传动后，驱动发电机工作。
发电机内部的转子通过电磁感应原理将机械能转化为电能。
当转子旋转时，会产生磁场，使线圈中的电子流动，从而产生电流。
4. 电能输出：通过发电机产生的交流电经过调整和控制后，输出到电网或用于供电使用。
交流电需要经过变压器提高电压，以便输送到远距离的电网。
风电机组的工作原理实际上就是将风能转化为机械能，然后再将机械能转化为电能。
通过合理的系统设计和运行控制，可以提高风能的利用效率，实现可持续的清洁能源供应。
明阳风电机组相关知识讲解
整流罩顶盖
限位开关 叶片锁定装置
轮毂
一、叶轮系统
变桨编码器 变桨驱动齿轮 中控箱
0度指针
变桨轴承 轴控箱
变桨驱动
一、叶轮系统
材料： 低温 球墨铸铁EN-GJS-350-22U-LT 常温 球墨铸铁QT400-AL
一、叶轮系统
变桨编码器 限位开关
轴控箱
中控箱
二、机舱
前轴承座
后轴承座
齿轮箱
发电机
主轴
机座
偏航系统
联轴器
2、主轴是连接叶片和齿轮箱的传动机构，用来支撑轮毂及叶片并传递 转矩到齿轮箱；
3、联轴器，主要用于轴与轴之间的联接，并传递转矩。用联轴器联接 的两根轴，只有在停机刹车后，经过拆卸才能将之分离。
35
传动系统
传动系统
4、齿轮箱是一个重要的机械部件，其主要作用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。由于风轮的转速 低而发电机转速高，为匹配发电机要在低速的风轮轴与高速的发电机 之间接一个增速器。对于低极对数发电机都是通过齿轮箱的增速作用 来实现。发电机转速与风轮转速的比就是齿轮箱的传动比。
▪ 第17号强台风“纳沙”2011年，9 月29日21时15分在广东省徐闻县 角尾乡沿海地区再次登陆，登陆时 中心风力12级。
▪ 2014年第9号台风“威马逊”逊极 限风速高达66.7米/秒，明阳风场 所有风机无一发生倒塌、塔架屈曲 ©或SP叶IC 2片016断. All裂Righ等ts R事ese故rve，d. 并且迅速恢复
第一部分 风机概述
•超低温机组 •高原型机组 •超低风速机组 •超一类机组
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风力发电设备
1、风力发电设备的分类1.1、按安装场地分为：陆上风电机组和海上风电机组。
1.2、按叶片数量分为：单叶片风电机组、双叶片风电机组、三叶片风电机组和多叶片风电机组。
目前安装最多的是三叶片风电机组。
1.3、按驱动方式分为：直驱式风电机组和双馈式风电机组。
直驱式风电机组：直驱式风电机组没有齿轮箱，叶轮直接带动发电机转子旋转。
相对双馈机组少了齿轮箱，降低了风机机械故障率。
直驱机具有结构简单、可靠性强、效率高、维护成本低等优点。
并且直驱式风电机组在低风速运转时性能良好，特别适合在国内三类风区安装使用。
由于直驱式发电机永磁材料在振动、冲击、高温情况下容易出现失磁现象；同时由于永磁材料存在永久的强磁场，无法在现场条件下检修，所以一旦出现问题只有返厂维修。
双馈式风电机组：双馈式机组是在叶轮与发电机之间增加了变速箱，避免了发电机直接与叶轮直接连接而增加叶片的冲击载荷，并且将其直接传递到发电机上，降低了发电机的故障率。
1.4、按风叶的可调性分为：定桨距风电机组和变桨距风电机组定桨距风电机组：浆叶与轮毂固定连接，浆叶的迎风角度不随风速变化，依靠浆叶的气动特性自动失速，即当风速大于额定风速时依靠叶片的失速特性保持输入功率基本稳定，以及通过叶尖扰流器（即风轮制动）来实现极端情况下的安全停机问题。
变桨距风电机组：浆叶可在轮毂上自由转动，通过改变桨距角实现风电机组从风中吸收功率。
2、风力发电机组的组成2.1、直驱式风电机组：主要由塔筒（支撑塔）、机舱总成、发电机、叶轮总成、测风系统、电控系统和防雷保护系统组成。
发电机位于机舱与轮毂之间。
直驱式风电机组机舱里面取消了发电机、齿轮变速系统，将发电机直接外置到轮毂连接部分。
2.2、双馈式风电机组：主要由塔筒、机舱、叶轮组成。
机舱内集成了发电机系统、齿轮变速系统、制动系统、偏航系统、冷却系统等。
3、风力发电机组的性能风力发电机组是将风能转化为电能的设备。
风力发电机组的性能参数很多，其中额定功率和叶轮直径是风力发电机组的最重要的参数。
风电机组工作原理
风电机组工作原理
风电机组是一种利用风能转换成电能的设备。
它由风轮、发电机、控制系统和塔架等部分组成。
风力通过风轮传递给发电机。
风轮通常由三个或更多的叶片组成，这些叶片可以根据风的方向和速度旋转。
当风轮旋转时，传动轴也随之旋转。
传动轴连接到发电机，将旋转的动能转化为电能。
发电机是风电机组的核心部件。
它通过内部的磁场和导电线圈之间的相对运动来产生电能。
当传动轴旋转时，磁场和导电线圈相互作用产生电流。
这个电流经过一系列的转换和调整后可供家庭或工业用电。
控制系统是保证风电机组正常运行的重要部分。
它包括风向传感器、转速传感器和电子控制器等。
通过监测风向和风速，控制系统可以调整风轮的角度和旋转速度，确保风能转化为最大的电能输出。
塔架是支撑风轮和发电机的结构。
它需要足够的高度，使风轮可以接收到较高的风速。
塔架通常是由钢材制成，具有足够的稳定性和强度。
总的来说，风电机组通过风轮将风能转化为旋转能量，再通过发电机将旋转能量转化为电能。
控制系统保证风电机组高效运行。
这种工作原理使得风电机组成为一种可再生能源的重要发电设备。
风力发电机组及变桨系统基础知识培训
备注 F插
F插 DC200V
三、变桨系统常见部件-双馈
以LUST变桨系统为例（主要进行电气回路梳理）： 轴控柜：
连接信号
轴控柜
部件
AC400V电源 A/B/C/N/PE
蓄电池供电
AC400V轴控柜供电 DC220V供电
1Q1—1T1—1A1 1Q2—1A1/2F5(电池刹车释放)
AC230V轴控 柜供电1/2/3
f2
np 60
n 30
2200 - 1500 30
23.33HZ
这个值就是我们超速模块上设定发电机超速频率设定值。
二、机组发电原理介绍-直驱
金风直驱永磁发电机组采 用水平轴、三叶片、上风 向、变速变桨调节、直接 驱动、外转子永磁同步发 电机。其中永磁体为钕铁 硼永磁（第三代稀土永磁）
变频恒频控制是在电机的定子电路中实现的（见上图），由于风速的不断变化，风 力机和发电机也随之变速旋转，产生频率变化的电功率。发电机发出的频率 变化的
XS1_A(1) XS1_A(2/3) XS1_A(4)
123X7(1) 123X7(2/3) 123X7(4)
XS6(B1) XS6(B2/B3)
XS6(B4)
三、变桨系统常见部件-直驱
以天成同创变桨系统为例（主要进行电气回路梳理）： 变桨控制柜：
连接信号
变桨控制柜
部件
AC400V电源
过电压保护
F插
三、变桨系统常见部件-双馈
以LUST变桨系统为例（主要进行电气回路梳理）： 中控柜：
连接信号
主控柜
部件
AC230VUPS 电源L/N
AC230V轴控柜供电1/2/3 AC230V2G1供电
2F1/2F2/2F3 2F4—2G1—2F6—L+B
两种常用风电机组的特性介绍
图 ２ 异 步发 电机负荷等值电路
异 步 发 电机 采 用 考虑 转子 暂态 的三 阶机 电 暂态 模 型 ，如 式 （ — ２
风 电并 网对 系 统 的 影 响 成 为 电网运 行 的必 要 课 题。 风 电 的随 机 性 给 发 电和 运 行 计 划 的 制 定 都 带来 许 多困 难 ，诸如 风 电场 出力 变 化 对 系 统频 率 的影 响 ； 风力 发 电功 率 及 无 功 特 性 对 系统 电压 的影 响 ； 力 发 风 电对 电网 暂态 稳 定 的影 响 ：因 此 对 电 网某 一 接 入 点 能够 接纳 风 电 的 最 大 容量 等 内容 都 亟 需 深 入 研 究。 要 进 行 机理 的研 究 必须 把 握 风 力
各变量归算为系统统一基准值下的标 幺值。机械部分模型中， 各参数
及 状态 变量 若 采 用 有 名 值 ， 其 物 理 意 义 更加 明确 ， 则 但在 计 算 过 程 中 不 可避 免 的 需要 经 常进 行 有名 值 与标 幺值 之 间 的转 换 。 另 外 ， 电场 风 中 各种 型 号 风力 机 的机 械 特性 （ 比如 叶 轮 直径 ， 定 叶 轮 转 速 ） 额 有所 不
发 电的机 理 ， 文通 过 对恒 速 恒 频 风 力 发 电机 组 、 本 变速 恒 频 风 力 发 电
，
｛ 《＋ 警１ 十 一
… …。 … 书
机 组 特 性 进行 介绍 ， 帮助 从 事 电力 系 统 分析 工作 者 简 单 了解 。 以
去 ｊｘ－ ， －－Ｉ （＇ ｘ） ａ
图 ３ 变速风机模型示意图
２２１ 发 电机模 型 发 电机 ／ ＿． 变频 器 模 型 如 图 ４所 示 。
ｔ
；
风电机组技术参数
风电机组技术参数风电机组是利用风能进行发电的装置，由风轮、发电机、控制系统和可调整叶片等组成。
下面将详细介绍风电机组的技术参数。
1.风电机组的容量：风电机组的容量是指机组能够输出的电功率。
通常以千瓦（KW）或兆瓦（MW）为单位。
风电机组的容量越大，其发电能力就越强。
2.风轮的直径：风轮是风电机组的核心部件，它由多片叶片组成。
风轮的直径是指叶片的最大距离（通常为叶片的两端之间的距离）。
直径越大，风轮捕捉风能的面积就越大，从而能够转化更多的风能为电能。
3.风速范围：风电机组适用的风速范围是指机组能够正常运行的风速范围。
风速太低，机组无法启动；风速太高，机组需要停机以避免损坏。
具体的风速范围会根据机组的设计和制造商的规定而有所不同。
4.额定风速和额定功率：额定风速是机组设计时设定的风速，当风速达到额定风速时，机组的额定功率可以稳定输出。
额定功率是机组在额定风速下能够输出的电功率。
5.切入风速和切出风速：切入风速是指机组开始发电的最低风速。
切入风速以下的风速，机组不会发电。
切入风速可以控制机组启动的时机，避免在风速太低的情况下浪费能量。
切出风速是指机组停止发电的风速。
切出风速以上的风速，机组需要停机以保护设备。
6.发电机类型：风电机组的发电机一般采用异步发电机或同步发电机。
异步发电机具有结构简单、价格便宜的优点，但效率相对较低；同步发电机具有效率较高、响应速度快的优点，但价格较贵。
7.控制系统：风电机组的控制系统可以监测和控制机组的运行状态，包括风速、频率、电压等参数。
控制系统可以自动调整叶片角度和发电机输出功率，以保持机组在不同风速下的最佳运行状态。
8.噪音：风电机组运行时会产生噪音，噪音水平是评估机组的重要指标之一、设计合理的风电机组可以有效降低噪音水平，减少对周边环境和居民的影响。
9.维护和维修：风电机组需要定期进行维护和维修，以确保其安全可靠地运行。
维护和维修包括检查叶片和轴承的磨损情况、清洁机组表面、检查控制系统的运行状况等。
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的各种交变载荷和冲击。后机架通过螺栓联接到主机架上。
1.1.9 偏航系统
3
偏航装置能够自动解缆，在满足设定条件情况下可保证绕缆后自动解缆并复位，
而且设有绕缆保护功能，一旦自动解缆功能失灵或绕缆到一定程度时，通过绕缆保
护装置发出事故信号使机组紧急停机。 偏航系统由环形外齿圈和滑动轴承组成。偏航系统由四个安装在主机架的电
1.1.11 塔架
风机的塔架为圆筒+圆锥形管结构，通过顶部内螺栓法兰联接而成，具有很 高的维护安全性。塔架内部设置通往机舱的梯子，配备了蹬梯安全保护系统以防止 掉落。同时塔架在法兰联接处设置了工作平台，每段塔架还设置了休息平台，并设 置工作应急灯。塔基部分安装了防盗门。
1.2风电机组概览
2.1 轮毂
1.1.6 发电机
双馈异步发电机冷却效率高，噪音小。 可变转速范围宽，确保机组在低风速下获得较高的发电效率。
1.1.7 机械制动
机械制动装置是一个安装制动钳的制动盘，安装在齿轮箱的高速轴上。液压 解除制动，弹簧弹力恢复制动。
1.1.8 机架
机架分为主机架和后机架。主机架为铸造结构，可有效抵御风机运行过程中
2.4 减振系统
2.4.1 概述
风电机组中，齿轮箱通过其自身箱体固定在主机架上。当齿轮箱转速达到系统固 有频率时，系统即产生剧烈振动， 为减少这种振动对塔筒本身的损坏，需要降低系统 本身的固有频率，一个重要的措施即设置减振元件。
2.4.2 减振系统的组成
为降低各种振动对塔筒的振动冲击， 风电机组在风机的多个部位设置减振 元件。如图 2.11 所示。
传动链典型的组成由前至后依次是风轮，主轴，齿轮箱，联轴器，发电机及附 加在它上面与安全有关的机械制动，过载限制器等。现有的传动链主要可分为直驱 和有齿轮箱的结构，直驱的传动链系统指将风轮与发电机转子直接相连，其优点在于 发电机只承受风轮传递扭矩，不承受其他载荷，设计相对简单，但缺点在于主轴及其相 关的轴承、支座等构件，结构稍复杂，成本增加。有齿轮箱的传动链系统指风轮通过齿 轮箱与发电机相连，其优点在于技术较为成熟，价格较低， 缺点在于机组整体重量较 大。
轮毂是风电机组连接叶片和主轴的主要结构件，承受了风力作用在叶片上的 推力、扭矩、弯矩及陀螺扭矩。
图 2.1 轮毂结构总图
2.2 主机架
图 2.2 轮毂外形图
主机架总成是风机机舱的基础部件，对各个零部件起支撑连接的作用。同时 也是承载风机载荷的重要部件，其主要构成如下：
序号 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21
名称
图 2.4 主机架总成结构图 数量 序号
名称
机舱罩顶部支架
1
2 主机架
机舱前支架
1
4 U 型材一
机舱悬梯
2
6 主机架内爬梯
踏板
1
8 波纹板一
波纹板二
1
10 横梁
缓冲器
8
12 U 型材二
电缆桥架
1
14 格栅
后机架托架
1
16 后机架
机舱柜支撑
2
18 动力电缆支架
发电机减震器
4
20 逃生装置支架
联轴器罩
机来驱动。偏航电机制动装置能保证机舱在一个固定的位置，直到因实际风向改变 而重新调整风机位置。机舱转动时，解除电机制动。即使偏心风载荷很高时， 偏航 执行结构也能保证机舱在一个固定位置。
1.1.10 控制系统
风电的控制系统由机舱控制柜和塔底控制柜组成，是基于工业级 PLC 系统 构建的。通过机舱柜内的显示屏等装置，可以查看风机的运行状态。
箱体是齿轮箱的重要部件，用于承受风轮转动及齿轮箱传动产生的各种作用 力。箱体须具有足够机组齿轮箱箱体一般采用高韧性球墨铸铁铸造。
主轴是齿轮箱的主要受力构件，工作环境十分恶劣，所用材料除了要满足机械强度外， 还应满足各种极端条件下所具备的各种材料特性。
2.3.3 功能描述
A. 风轮
风轮是将风能转化为旋转机械能的主要运动机构，是风力发电机组关键的部 件之一，其几何形式直接决定了风电机组的空气动力学特性，因此需高度重视风轮 的结构设计。
风轮的设计是一个多学科的问题，涉及到空气动力学、机械设计、结构动力 学、材料学、控制技术及载荷特性等多方面的知识。
B. 齿轮箱
双馈风电机组介绍
1
1 风力发电机组介绍
1.1 特点介绍
1.1.1 风轮
三叶片，上风向布置，叶片采用高性能复合材料；叶片通过变桨轴承与轮毂相 连。每个叶片单独设立变桨机构，主动对叶片进行变桨调节；配备完备的雷电保护 系统。
1.1.2 变桨系统
变桨机构采用内齿轮啮合传动，且配备自动润滑装置；通过改变叶片的桨距 角，从而改变风电机组获取风能的大小。
1.1.3 轮毂
轮毂为铸造结构，通过法兰连接至集成传动链上。
1.1.4 传动链
轮毂通过螺栓与风轮法兰连接。斜齿行星级和斜齿平行轴级采用优化构型和齿 线补偿。行星级太阳轮采用自调节补偿负载。为了维护安全，在输入轴安装了风 轮锁定装置，确保驱动链能机械锁死。
1.1.5 联轴器
齿轮箱和发电机通过柔性联轴器连接，补偿齿轮箱和发电机位移误差。 联轴器上装有安全离合器，防止发电机短路的突发情况下瞬时力矩转移到齿 轮箱，以保护齿轮箱不受损坏。
1
数量 1 2 1 1 1 1 3 1 1 1
2.3 传动链系统 2.3.1 概述
传动链系统是指风轮动力传递到发电机的路径及其构成，是风电机组将风能 转化为机械能并最终转化为电能的主要运动机构，其性能的高低直接影响风电机 组的整体性能，因此选择合适的传动链对于风电机组尤为重要。
2.3.2 传动链系统组成
齿轮箱是风电机组的关键部件之一，其主要功能是将风轮在风力作用下所产生 的动力传递给发电机并获得相应的转速。根据机组的总体布置要求，有时将与风轮轮 毂直接相连的传动轴与齿轮箱的输入轴合为一体，其轴端形式为法兰盘连接结构， 也 有将传动轴与齿轮箱分别布置，其间利用涨紧套或联轴节连接的结构。
2.3.4 部件特征
图 2.11 风电机组减振元件说明简图
2.4.3 功能说明
齿轮箱转动产生的振动是风电机组主要的振动来源，其减振效果直接决定风 机整体的安全。
齿轮箱元主要是靠内、外侧减振垫实现风机运行过程中的载荷缓冲。由于内 侧减振垫结构为多凸台形式，与之相配合的齿轮箱安装孔也是相应的多阶梯孔形 式，风机运行产生的径向载荷可通过结合面实现缓冲，外侧减振垫支撑在过渡套管 上，径向载荷可以通过过渡套管作用于外侧减振垫上，从而实现缓冲；风机产生的 轴向载荷可以通过轴向结合面作用于内外侧减振垫上实现缓冲。