风力发电机及其系统
风力发电机及其系统
风力发电机的效率
风力发电机的效率是指其将风能转换为电能的效率。影响风力发电机效率的因素有很多，包括风机的 设计、制造质量、安装角度、自然风况等。提高风机的设计水平和制造质量，以及合理选择安装地点 和角度，都是提高风力发电机效率的有效途径。
目前，大型商业风力发电机的主流机型一般为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。水平轴风力发 电机的效率相对较高，但受风向影响较大；垂直轴风力发电机的效率略低，但受风向影响较小，适合 在复杂地形和狭小空间中使用。
大型化风力发电机还可以提高电网的稳定性，减少对化石燃料的依赖，降低环境污 染。
海上风电
随着陆上风电资源的逐渐减少，海上 风电成为风力发电的重要发展方向。
海上风电的建设需要克服海洋环境的 影响，如台风、海浪、海流等，因此 需要更高的技术要求和投资成本。
海上风电具有丰富的资源，离岸距离 近，风速稳定，风能品质高等优点。
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风力发电机系统
风力发电机组
风力发电机组是风力发电系统的核心组成部分，它利 用风能转化为电能，为电网提供清洁能源。
输标02入题
风力发电机组主要包括风轮、发电机、塔筒等部分。 风轮捕获风能，驱动发电机产生电能，塔筒支撑风轮 和发电机，使其能够旋转并从风中获取能量。
01
03
风力发电机组的性能和可靠性对整个风力发电系统的 运行和维护至关重要。
风力发电机的工作流程
风力发电机的工作流程包括以下几个步骤：风的捕获、能量的转换、电能的输送和分配。风的捕获主要依靠风车叶片将自然 风的动力转化为机械能；能量的转换是将机械能转化为电能，这一过程由发电机的电磁场和转子完成；电能的输送和分配则 是将电能输送到电网，供用户使用。
风力发电机的工作流程需要配合控制系统来实现，控制系统能够自动调节风力发电机的运行状态，使其在各种风况下都能保 持高效稳定的工作。
风电机组发电机系统
风电机组发电机系统1. 简介风电机组发电机系统是风能转化为电能的关键部分，它负责将风能转化为旋转机械能，再通过励磁控制使其产生电能。
本文将从风电机组发电机系统的组成、工作原理、性能指标以及维护等方面进行介绍。
2. 组成风电机组发电机系统主要由以下几个部分组成：2.1 风轮风轮是风电机组的关键部件，它通过捕捉和利用风能来转动发电机。
风轮通常由多个叶片组成，这些叶片的形状和数量会对风能的捕捉效率产生影响。
2.2 塔架塔架是支撑整个风电机组的结构，它通常是由钢铁材料构建的，以提供足够的稳定性和抗风能力。
2.3 发电机发电机是风电机组的核心组件，它将风轮产生的旋转机械能转化为电能。
发电机的类型可以分为同步发电机和异步发电机两种，其中同步发电机在风电机组中更加常见。
2.4 变流器变流器是将发电机输出的交流电转化为适用于电网的电能的装置。
它可以将发电机输出的电能进行调整和稳定，以满足电网的要求。
3. 工作原理风电机组发电机系统的工作原理如下：1.风能通过风轮被捕捉和利用，使风轮产生旋转。
2.风轮的旋转通过轴将旋转机械能传递给发电机。
3.发电机接收到机械能后，通过励磁控制产生感应电流。
4.产生的电流经过变流器转化为适用于电网的电能。
5.变流器输出的电能通过电网传输和使用。
4. 性能指标风电机组发电机系统的性能指标通常包括以下几个方面：4.1 发电效率发电效率是指发电机将机械能转化为电能的效率，通常以百分比表示。
高发电效率意味着更多的风能被有效转化为电能。
4.2 功率因数发电机的功率因数是指发电机输出电能的正弦波形与电压波形之间的相位差。
功率因数越接近1，表示发电机输出的电能质量越高。
4.3 响应速度响应速度是指发电机在遇到电网故障或电网负荷变化时，重新建立稳定运行状态所需的时间。
响应速度越快，表示发电机对电网变化的适应能力越强。
4.4 可靠性发电机系统的可靠性是指其在长时间运行中能够保持稳定工作的能力，并且在出现故障时能够自动检测和隔离故障，以保证风电机组的正常发电运行。
风力发电机及其系统讲解
双馈异步风力发电机系统
系统主回路构成： 双馈异步发电机 ＋交直交双向功率变换器
双馈异步风力发电机系统
国产1MW双馈异步风力发电机
双馈异步风力发电机的运行原理
引入转子交流励磁变流器，控制转子电流； 转子电流的频率为转差频率，跟随转速变化； 通过调节转子电流的相位，控制转子磁场领先 于由电网电压决定的定子磁场，从而在转速高 于和低于同步转速时都能保持发电状态； 通过调节转子电流的幅值，可控制发电机定子 输出的无功功率； 转子绕组参与有功和无功功率变换，为转差功 率，容量与转差率有关（约为全功率的S倍）。
双馈发电机的功率转速关系
双馈发电机功率转速曲线
1600 1400 1200 1000
输出功率 定子有功 转子有功
功率(kW)
800 600 400 200 0 -200 700.00
800.00
900.00
1000.00 发电机转速(r/min)
1100.00
1200.00
1300.00
双馈发电机的负载电流关系
转子电流受控的异步风力发电机 系统(Rotor Current Control， RCC)
绕线型转子异步发电机
转子采用类似于定子的三相交流绕组，一般 接成Y接； 转子三相绕组可在转子内部联接，也可经滑 环—电刷装置将转子三相绕组端接线引出； 转子三相绕组的端接线在转子内部短接时， 发电机的机械特性类似于笼型异步发电机；外 接附加电阻时，机械特性变软。
• 叶尖速比
TSR m R V
TSR: Tip Speed Rate
风力发电机组及其分类
• • • • • • 风力发电机组的分类： 按风轮桨叶分类 按风轮转速分类 按传动机构分类 按发电机分类 按并网方式分类
风力发电机及其系统ppt课件
风力发电机系统
恒速恒频同步风力发电机系统
三要素： （1）同步发电机 （2）调速器 （3）励磁调节器
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恒速恒频同步风力发电机系统
同步风力发电机的定、转子结构
定子铁心
定子绕组
转子磁极 19
恒速恒频同步风力发电机系统
同步风力发电机的基本工作原理 — 产生感应电动势
（1）风力机拖着发电机的转子以恒定 转速n1沿发电机组的结构
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直驱永磁同步风力发电机组
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风力发电机组的基础知识
桨叶的升力与阻力
桨叶的距角
桨叶围绕翼展长度方向的轴 线旋转的角度。显然，桨距角的 变动对桨叶的升力影响很大。
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风力机风能转换效率特性
• 风轮的功率
P
1 2
AV 3Cp
• 风能转换率
Cp f (TSR, )
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风力发电机系统
风力发电机系统的分类：
恒速恒频风力发电机系统
（1）同步发电机系统 （2）笼型异步发电机系统 （3）绕线转子RCC异步发电机系统
变速恒频风力发电机系统
（1）变速恒频鼠笼异步发电机系统（高速） （2）变速恒频双馈异步发电机系统（高速） （3）变速恒频电励磁同步发电机系统（中、低速） （4）变速恒频永磁同步发电机系统（中、低速） （5）变速恒频横向磁通发电机系统（中、低速）
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风力发电机组
风电机组的分类：
（3）按传动机构分类 升速型：用齿轮箱连接低速风力机和高速发电机。 直驱型：将低速风力机和低速发电机直接连接。
（4）按发电机分类 异步型：笼型单速异步发电机、笼型双速变极异步 发电机；绕线式异步发电机。 同步型：电励磁同步发电机；永磁同步发电机。
（5）按并网方式分类 并网型：直接或间接并入电网，可省却储能环节。 离网型：需配储能环节，也可与柴发、光伏并联运行。
风力发电机及偏航系统
风力发电机及偏航系统引言：风力发电是一种利用风能将其转化为电能的发电方式。
它是一种环保、可再生的能源，可以帮助减少对传统化石燃料的依赖，并减少排放。
风力发电机是风力发电的核心设备，而偏航系统是确保风力发电机能够高效运行的关键部件。
本文将从风力发电机的原理、构造和工作原理以及偏航系统的功能、原理和优化等方面进行阐述，以帮助读者更好地理解风力发电机及偏航系统的工作原理与应用。
一、风力发电机1.原理2.构造3.工作原理当风力吹过风力发电机的叶片时，叶片产生升力，并形成一个扭转力矩。
这个扭转力矩通过轴传递给发电机，进而带动发电机转子旋转。
转子内部的磁场与绕组相互作用，产生感应电动势，从而产生电能。
二、偏航系统1.功能偏航系统是风力发电机中的重要部分，其主要功能是使风力发电机始终面向风向，以利用风能的最大化。
偏航系统可以通过调整发电机的方向来适应风的变化，确保叶片始终相对于风的方向。
2.原理偏航系统通常由风向传感器、控制器和驱动器等组成。
风向传感器负责感知风的方向，控制器根据风向数据和预设参数进行判断和计算，驱动器则通过调整发电机的方向来控制风力发电机的偏航。
3.优化为了提高风力发电系统的效益，偏航系统的优化也尤为重要。
通过采用更先进的风向传感器、控制算法和驱动器技术，可以提高偏航系统的准确性和响应速度，进而提高风力发电机的发电效率。
结论：风力发电机及偏航系统是风力发电的重要组成部分，其工作原理和优化对风力发电系统的效益起到至关重要的作用。
理解和掌握风力发电机及偏航系统的原理和应用，对于推广和应用风力发电具有重要的指导意义。
随着技术的不断进步，风力发电的效率和可靠性将继续提升，为可持续发展和环境保护做出积极贡献。
风电机组电气系统
风电机组电气系统1. 简介风电机组电气系统是指风力发电机组中包含的所有电气设备和组件，用于将风能转化为电能并进行供电。
它包括风力发电机、变压器、电缆、控制系统等。
本文将对风电机组电气系统的组成、工作原理和常见故障进行介绍。
2. 组成风电机组电气系统主要由以下几个组成部分组成：2.1 风力发电机风力发电机是将风能转化为机械能的关键设备。
它通常由风轮、发电机和传动系统组成。
风轮通过风力的作用转动，驱动发电机发电。
风力发电机的类型有水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机两种。
2.2 变压器变压器用于将风力发电机输出的低电压电能升压为适用于输送的高电压电能。
它起到了电能传输和分配的关键作用。
常见的变压器包括升压变压器和降压变压器。
2.3 电缆电缆用于将变压器输出的高电压电能输送到外部电网或用于风力发电机组内部的供电。
它要具备良好的绝缘性能和导电性能，以确保电能的安全传输和有效利用。
2.4 控制系统控制系统是风电机组电气系统的大脑，用于监控和控制机组的运行状态。
它由集中控制器、传感器和执行器等组成。
通过对风力发电机和变压器进行监测和调节，控制系统可以确保风电机组的安全运行和最大发电效率。
3. 工作原理风电机组电气系统的工作原理如下：1.风力发电机受到风的作用，风轮开始转动；2.转动的风轮通过传动系统将机械能传递给发电机；3.发电机利用转动的风轮产生的机械能，将其转化为电能；4.通过变压器将低电压的电能升压为高电压，便于输送；5.输送电能的电缆将电能传输到大型电网中，或者供电给其他设备；6.控制系统监测发电机、变压器和电缆的运行状态，并控制风力发电机组的运行。
4. 常见故障及处理风电机组电气系统可能会遇到一些常见故障，下面是其中一些故障及处理方法：4.1 发电机故障发电机故障可能包括电气故障和机械故障。
电气故障可能是由于线圈短路、绝缘破损等原因导致的。
机械故障可能是由于轴承磨损、风轮损坏等原因导致的。
处理方法包括维修或更换故障部件。
风力发电设备的运行与监控系统介绍
风力发电设备的运行与监控系统介绍随着能源需求的不断增长和环境保护的重要性逐渐凸显，可再生能源已成为解决能源危机的重要途径之一。
而风力发电作为最具代表性的可再生能源之一，具有资源广泛、清洁环保的特点，逐渐成为各国能源发展的重要方向。
为了确保风力发电设备的高效运行和可靠性，运行与监控系统起着关键的作用。
一、风力发电设备的运行系统风力发电设备的运行系统主要包括风机传动系统、电力传输系统和液压系统。
1. 风机传动系统风机传动系统由风轮、轴承、风机箱和发电机组成。
风轮通过风力的作用产生转动，随后通过轴承传递转动力矩到发电机，进而将风力转化为电能。
风机箱在整个系统中起到承载和保护作用，同时也是调整风轮朝向的关键部件。
2. 电力传输系统电力传输系统主要包括发电机、变压器、电缆和配电装置等。
发电机将机械能转化为电能，通过变压器将电压升高，并通过电缆将电能输送到连接电网的地方。
配电装置则用于控制电能的输出和管理。
3. 液压系统液压系统主要包括控制技术、传感器和执行器等，用于实现风机的角度调整和灵活性控制。
通过液压系统，可以迅速调整风机的朝向和角度，以适应不同风向和风力的变化，提高风机的发电效率。
二、风力发电设备的监控系统风力发电设备的监控系统主要用于对设备的运行状态进行实时监测和故障诊断，以实现设备的高效运行和预防性维护。
1. 实时监测系统实时监测系统通过传感器和数据采集设备，对风力发电设备的温度、振动、压力、转速、功率等运行参数进行实时监测。
监测数据通过数据传输网络传输到中央控制中心，实现对风力发电设备运行状态的监控。
2. 故障诊断系统故障诊断系统通过分析监测数据，利用模型和算法识别设备可能存在的故障，并提供相应的预警和诊断报告。
通过对故障进行及时的诊断和处理，可以避免故障进一步发展和对设备的损坏，提高设备的可靠性和可用性。
3. 远程控制系统远程控制系统通过与监测系统和故障诊断系统的集成，实现对风力发电设备的远程控制。
风力发电系统组成及技术原理
风力发电系统组成及技术原理
风力发电系统是一种利用风能转化为电能的装置，由风机、转轮、变速器、发电机、电力传输系统等组成。
风力发电系统的基本技术原理是利用风能驱动风机，风机通过转轮将机械能转化为旋转能量，旋转能量经过变速器调整后驱动发电机发电，再通过电力传输系统将电能输送到消费者。
风力发电系统的组成包括风机、转轮、变速器、发电机、电力传输系统等部分。
风机是风力发电系统的核心部分，其主要功能是将风能转化为机械能。
转轮是固定于风机上的部分，其主要功能是将机械能转化为旋转能量。
变速器的作用是调整风机输出的旋转速度，使其达到与发电机要求的相符。
发电机是将旋转能量转化为电能的装置，其输出的电能需要经过电力传输系统输送到消费者。
风力发电系统的基本技术原理是利用风能转化为电能。
风能是一种可再生的、无污染的能源，利用风能发电可以减少对传统能源的依赖，保护环境、降低能源消耗。
风力发电系统的核心技术是风机的设计和优化，以及发电机的高效转换和传输系统的稳定运行。
同时，风力发电系统的建设和运行需要考虑到环境保护、风机的适应性、安全性等多方面因素。
总之，风力发电系统是一种利用风能转化为电能的重要装置，由风机、转轮、变速器、发电机、电力传输系统等组成。
其基本技术原理是利用风能驱动风机产生机械能，再将机械能转化为旋转能量，通过变速器调整旋转速度，最终将旋转能量转化为电能并通过电力传输
系统输送到消费者。
风力发电系统的建设和运行需要考虑到多方面因素，才能实现可持续、高效和安全的发电。
风力发电设备系统及原理概述
风力发电设备系统及原理概述1. 引言风力发电作为一种清洁能源的代表，已经成为世界范围内广泛应用的可再生能源形式。
风力发电设备系统是利用风能转化为电能的装置，其原理是通过风轮叶片转动带动发电机发电。
本文将对风力发电设备系统及其原理进行概述。
2. 风力发电设备系统风力发电设备系统主要由风轮、转轴、传动系统和发电机组成。
2.1 风轮风轮是风力发电设备系统中最核心的部件之一，也是直接接受风能的部分。
它通常由多个叶片和一个中心轴组成。
叶片的数量和形状可以根据实际需求进行设计，以最大程度地捕捉风能。
常见的风轮形式包括水平轴风轮和垂直轴风轮两种。
水平轴风轮是目前应用最广泛的形式，其叶片与地面平行，在风的作用下自由旋转。
垂直轴风轮的叶片垂直于地面，可以接受来自任何方向的风能。
2.2 转轴和传动系统转轴连接风轮和发电机，将风轮旋转的动力传递给发电机。
转轴通常由高强度的材料制成，以承受风轮产生的力。
传动系统由齿轮、轴承等部件组成，起到将风轮的旋转速度提高到适合发电的转速的作用。
2.3 发电机发电机是风力发电设备系统的关键部分，负责将机械能转化为电能。
根据不同的需求，可以采用不同类型的发电机，包括同步发电机、异步发电机等。
发电机的输出电压和频率通常是固定的，需要通过变频器等装置进行调节，以满足电网的要求。
3. 风力发电原理风力发电的原理是利用风的动能转化为机械能，再将机械能转化为电能。
3.1 风能转化为机械能当风吹过风轮的叶片时，叶片受到气流的压力差，并且产生了扭矩。
这个扭矩通过转轴传递给发电机，使发电机开始旋转。
风轮的旋转速度与风的速度、叶片的形状和数量等因素有关，通常需要通过气动学模型进行优化设计。
3.2 机械能转化为电能发电机接收到风轮传递过来的机械能后，将其转换为电能。
发电机的旋转产生电磁感应，导致电流的产生。
这些电流经过整流器等部件处理后，可输出为直流电。
对于连接到电网的风力发电设备，直流电会通过逆变器转换为交流电，以与电网的电压和频率匹配。
风力发电机系统及其自动化控制
风力发电机系统及其自动化控制一、引言风力发电是一种利用风能转化为电能的可再生能源技术。
风力发电机系统是由风力发电机、传动系统、发电机控制系统和电网连接系统等组成的。
自动化控制技术在风力发电机系统中起着至关重要的作用，可以提高系统的效率和可靠性。
本文将介绍风力发电机系统的基本原理和自动化控制技术。
二、风力发电机系统的基本原理风力发电机系统的基本原理是利用风能驱动风力发电机转动，通过传动系统将机械能转化为电能，并将电能输送到电网中。
风力发电机通常由风轮、主轴、发电机和控制系统组成。
1. 风轮风轮是风力发电机的核心部件，它通过叶片捕捉风能并转化为机械能。
风轮通常由数个叶片组成，叶片的形状和数量会影响风力发电机的性能。
2. 主轴主轴是连接风轮和发电机的部件，它将风轮转动的机械能传递给发电机。
主轴通常由高强度的材料制成，以承受风力发电机的转动力矩。
3. 发电机发电机是将机械能转化为电能的设备。
风力发电机通常采用异步发电机或永磁同步发电机。
发电机的输出电压和频率需要与电网保持一致，因此需要通过控制系统来调节发电机的转速。
4. 控制系统控制系统是风力发电机系统的核心部分，它负责监测和控制风力发电机的运行状态。
控制系统通常包括风速测量装置、转速测量装置、电压测量装置和控制器等。
通过对测量数据的分析和处理，控制系统可以实现对风力发电机的自动化控制。
三、风力发电机系统的自动化控制技术风力发电机系统的自动化控制技术主要包括风速控制、转速控制和电压控制等。
1. 风速控制风速控制是通过调节风轮的转动速度来控制风力发电机的输出功率。
当风速较低时，风力发电机的输出功率较低，可以通过提高风轮的转速来提高输出功率；当风速较高时，风力发电机的输出功率较高，可以通过降低风轮的转速来控制输出功率。
2. 转速控制转速控制是通过调节发电机的转速来控制风力发电机的输出电压和频率。
当电网电压和频率发生变化时，控制系统可以通过调节发电机的转速来使输出电压和频率保持稳定。
风力发电结构组成
风力发电结构组成
风力发电结构主要由以下几个部分组成：
1. 风力发电机：风力发电机是风力发电系统的核心部分，它通过捕捉和利用风能来产生电能。
风力发电机通常由塔架、转子、发电机和控制系统等部分组成。
2. 塔架：塔架是支撑风力发电机的结构物，通常由钢铁或混凝土等材料构成。
塔架的高度决定了风力发电机的叶片能够捕捉到的风能量。
3. 叶片：叶片是风力发电机中最重要的部分，它通过受到风的作用而转动，将机械能转化为电能。
叶片一般由纤维复合材料或铝合金等材料制成，具有良好的强度和轻巧的特点。
4. 发电机：发电机是将机械能转化为电能的装置，它由转子、定子和输出电路等部分组成。
风力发电机中常用的发电机是永磁直驱发电机和同步发电机，具有高效率和可靠性。
5. 控制系统：控制系统用于监测和控制风力发电机的运行状态，包括风速、叶片角度、输出电压等参数的监测和调节。
控制系统还可以实现风力发电机的启动和停机等功能，保证发电机的安全和高效运行。
6. 输电系统：输电系统用于将风力发电机产生的电能输送到
电网中，包括变压器、电缆和输电线路等部分。
输电系统需要
将风力发电机的输出电压提升到适合输送的电压，并保证电能的传输安全和稳定。
风力发电组成及原理
风力发电组成及原理---1. 前言本文将介绍风力发电的组成和原理。
风力发电是一种可再生能源的发电方式，利用风能转化为电能。
它具有环保、可持续和减少碳排放的优点，因此在能源领域得到越来越广泛的应用。
2. 风力发电组成风力发电主要由以下几个组成部分构成：2.1 风机风机是风力发电系统的核心部件，通常由风轮、主轴、发电机和控制系统组成。
它的主要功能是将风能转化为机械能。
2.2 塔筒塔筒是支撑风机的结构，通常由混凝土或钢材制成。
它的高度往往决定着风机所能捕捉到的风能的多少。
2.3 基础基础是承载整个风力发电系统的结构，既可以是混凝土基础，也可以是钢材基础。
它的稳固性对整个系统的安全运行至关重要。
2.4 控制系统控制系统是风力发电系统的大脑，负责监测和控制风机的运行。
它可以根据风速的变化调整风机的转速，并将机械能转化为电能。
3. 风力发电原理风力发电是利用风能将风机旋转，进而驱动发电机产生电能的过程。
其原理如下：- 当风吹过风机的风轮时，风轮受到风力的作用开始旋转。
- 风轮的旋转通过主轴传递给发电机，并带动发电机转动。
- 发电机内部的磁场与线圈之间的相互作用产生电压和电流。
- 电压和电流通过变压器进行升压处理后，输入电网，供应给用户使用。
4. 结论风力发电系统是由风机、塔筒、基础和控制系统等组成的。
利用风力转化为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能。
风力发电是一种环保、可持续和有效的发电方式，将在未来的能源领域发挥重要作用。
---请注意，以上内容仅供参考，详细的风力发电原理和组成可能有所变化。
在实际应用中，请参考相关可靠资料和专业人士的建议。
本文内容仅供参考，请勿引用未经确认的内容。
风力发电机组控制系统及智能化设计
风力发电机组控制系统及智能化设计一、风力发电机组控制系统概述风力发电是一种清洁、可再生的能源，已经被广泛应用。
风力发电机组控制系统是核心的控制部分，负责监测和控制风力发电机组的运行状态，确保其安全、高效地发电。
智能化设计使得风力发电机组控制系统更加智能和可靠，提高了发电效率和自动化程度。
二、风力发电机组控制系统的基本组成1. 控制器：风力发电机组的大脑，负责整个系统的控制和保护。
通过监测传感器获取各类数据，实现对风电场的风能、发电机组和传动系统的控制。
2. 传感器：用于收集环境和机组运行状态的各类数据，包括风速、风向、温度、湿度、转速、振动等。
传感器的数据是风力发电机组控制系统的重要输入。
3. 执行器：通过控制风机的旋转、倾斜角度、刹车等动作，实现风电场的运行和调节。
执行器包括驱动电机、转向齿轮、刹车系统等。
4. 通信模块：将风力发电机组控制系统与监控中心、其他风力发电机组进行数据交互和通信。
实现对整个风电场的集中控制和管理。
5. 数据存储：通过数据存储设备将风电场的历史数据和实时数据进行存储，为后续数据分析和系统优化提供支持。
三、风力发电机组控制系统的主要功能1. 监测和控制环境参数：通过传感器监测风速、风向、温度等环境参数，根据环境条件调整风力发电机组的运行状态和输出功率。
2. 系统保护：风力发电机组控制系统具备故障自检能力，能够监测和检测各个部件的工作状态，实时发现故障并采取相应的保护措施，避免发生事故。
3. 提高发电效率：通过智能化算法，对风力发电机组的转速、发电功率进行优化调节，提高发电效率，降低能源消耗。
4. 远程监控和管理：借助通信模块，风力发电机组控制系统可以实现对风电场的集中监控和管理，实时获取各个机组的状态，进行远程操作和故障处理。
5. 故障诊断和维护：通过数据存储和分析，风力发电机组控制系统可以进行故障诊断，根据故障类型提出相应的维护方案，减少停机时间和维护成本。
四、风力发电机组控制系统的智能化设计1. 引入人工智能技术：通过机器学习和深度学习算法，对风力发电机组控制系统的数据进行分析和处理，自动识别和判断运行状态，提出优化建议。
风力发电机系统及其自动化控制
风力发电机系统及其自动化控制一、引言风力发电是一种利用风能转化为电能的可再生能源技术。
风力发电机系统是实现风能转化的关键设备，而自动化控制则是提高风力发电系统效率和稳定性的重要手段。
本文将介绍风力发电机系统的组成和工作原理，并探讨其自动化控制的关键技术。
二、风力发电机系统的组成风力发电机系统主要由风力发电机组、变频器、变压器、电网连接和监控系统等组成。
1. 风力发电机组风力发电机组是风力发电系统的核心部件，其主要由风轮、发电机和塔架组成。
风轮是转动的部分，通常由数片叶片组成，叶片的设计和材料选择直接影响风力发电机组的性能。
发电机是将风能转化为电能的装置，常用的有同步发电机和异步发电机两种。
塔架用于支撑风轮和发电机，使其能够高效地利用风能。
2. 变频器变频器是将风力发电机组产生的交流电转换为适合电网输送的交流电的装置。
它能够根据电网的要求调整输出电压和频率，实现风力发电系统与电网的匹配。
3. 变压器变压器用于将变频器输出的电能升压至电网所需的电压水平，以便输送到电网中。
4. 电网连接电网连接是将风力发电系统与电网相连的关键环节。
通过电网连接，风力发电系统可以将产生的电能输送到电网中，实现对外供电。
5. 监控系统监控系统用于实时监测风力发电机组的运行状态和电能输出情况。
通过监控系统，可以及时发现故障并采取相应措施，保证风力发电系统的安全稳定运行。
三、风力发电机系统的工作原理风力发电机系统的工作原理是利用风能驱动风轮旋转，进而带动发电机产生电能。
具体工作过程如下：1. 风轮转动当风力作用于风轮叶片时，风轮开始转动。
风轮的转动速度与风速、叶片形状和数量等因素有关。
2. 发电机发电风轮的转动带动发电机转子旋转，通过磁场感应原理产生电能。
同步发电机通过转子和定子之间的磁场耦合产生电能，而异步发电机则通过转子感应电流产生电能。
3. 变频器调节发电机产生的交流电经过变频器转换为适合电网输送的交流电。
变频器可以根据电网的要求调整输出电压和频率，以实现与电网的匹配。
风力发电机概述,风力发电机工作原理,风力发电机各个部件介绍
风力发电机概述一、风力发电机风力发电的原理简单来说：风力发电原理是把风的动能转换为风轮轴的机械能最后到电能！工作原理现代变速双馈风力发电机的工作原理就是通过叶轮将风能转变为机械转距（风轮转动惯量），通过主轴传动链，经过齿轮箱增速到异步发电机的转速后，通过励磁变流器励磁而将发电机的定子电能并入电网。
如果超过发电机同步转速，转子也处于发电状态，通过变流器向电网馈电。
齿轮箱可以将很低的风轮转速（1500千瓦的风机通常为12-22转/分）变为很高的发电机转速（发电机同步转速通常为1500转/分）。
风机是有许多转动部件的，机舱在水平面旋转，随时偏航对准风向；风轮沿水平轴旋转，以便产生动力扭距。
对变桨矩风机，组成风轮的叶片要围绕根部的中心轴旋转，以便适应不同的风况而变桨距。
在停机时，叶片要顺桨，以便形成阻尼刹车。
就1500千瓦风机而言，一般在3米/秒左右的风速自动启动，在11.5米/秒左右发出额定功率。
然后，随着风速的增加，一直控制在额定功率附近发电，直到风速达到25米/秒时自动停机。
二、风力发电机结构风力发电机整机主要包括：1.机座2.传动链（主轴、齿轮箱）3. 偏航组件（偏航驱动、偏航刹车钳、偏航轴承）4.踏板和棒5.电缆线槽6.发电机7.联轴器8.液压站9.冷却泵(风冷型无) 10.滑环组件11.自动润滑12.吊车13.机舱柜14.机舱罩15.机舱加热器16.轮毂17.叶片18.电控系统等。
1、机座：机座是风力发电整机的主要设备安装的基机座：础，风电机的关键设备都安装在机座上。
(包括传动链（主轴、齿轮箱）、偏航组件（偏航驱动、偏航刹车钳、偏航轴承）、踏板和棒、电缆线槽、发电机、联轴器、液压站、冷却泵(风冷型无)、滑环组件、自动润滑、吊车、机舱柜、机舱罩、机舱加热器等。
机座与现场的塔筒连接，人员可以通过风电机塔进入机座。
机座前端是风电机转子，即转子叶片和轴。
2、偏航装置偏航装置：：自然界的风，方向和速度经常变化，为了使风力机能有效地捕捉风能，就相应设置了对风装置以跟踪风向的变化，保证风轮基本上始终处于迎风状况。
风力发电机原理及结构
风力发电机原理及结构风力发电机是一种将风能转换为电能的能量转换装置，它包括风力机和发电机两大部分。
空气流动的动能作用在风力机风轮上，从而推动风轮旋转起来，将空气动力能转变成风轮旋转机械能，风轮的轮毂固定在风力发电机的机轴上，通过传动系统驱动发电机轴及转子旋转，发电机将机械能变成电能输送给负荷或电力系统，这就是风力发电的工作过程。
1、风机基本结构特征风力机主要有风轮、传动系统、对风装置（偏航系统）、液压系统、制动系统、控制与安全系统、机舱、塔架和基础等组成。
（1）风轮风力机区别于其他机械的主要特征就是风轮。
风轮一班有2~3个叶片和轮毂所组成，其功能是将风能转换为机械能。
风力发电厂的风力机通常有2片或3片叶片，叶尖速度50~70m/s，3也片叶轮通常能够提供最佳效率，然而2叶片叶轮及降低2%~3%效率。
更多的人认为3叶片从审美的角度更令人满意。
3叶片叶轮上的手里更平衡，轮毂可以简单些。
1）叶片叶片是用加强玻璃塑料（GRP）、木头和木板、碳纤维强化塑料（CFRP）、钢和铝职称的。
对于小型的风力发电机，如叶轮直径小于5m，选择材料通常关心的是效率而不是重量、硬度和叶片的其他特性，通常用整块优质木材加工制成，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。
对于大型风机，叶片特性通常较难满足，所以对材料的选择更为重要。
目前，叶片多为玻璃纤维增强负荷材料，基体材料为聚酯树脂或环氧树脂。
环氧树脂比聚酯树脂强度高，材料疲劳特性好，且收缩变形小，聚酯材料较便宜它在固化时收缩大，在叶片的连接处可能存在潜在的危险，即由于收缩变形，在金属材料与玻璃钢之间坑能产生裂纹。
2）轮毂轮毂是风轮的枢纽，也是叶片根部与主轴的连接件。
所有从叶片传来的力，都通过轮毂传到传动系统，在传到风力机驱动的对象。
同时轮毂也是控制叶片桨距（使叶片作俯仰转动）的所在。
轮毂承受了风力作用在叶片上的推理、扭矩、弯矩及陀螺力矩。
通常安装3片叶片的水平式风力机轮毂的形式为三角形和三通形。
风力发电机及其系统知识讲解课件
分布式风电技术的应用
分布式风电技术的应用场景广泛，如农村、岛屿、城 市等地区。在实践中，分布式风电技术的应用已经取 得了一定的成果。例如，在丹麦等国家，分布式风电 已经成为主要的供电方式之一；在国内，也有越来越 多的企业和个人开始利用分布式风电技术实现自给自 足的供电方式。分布式风电技术的应用有助于提高能 源利用效率和降低碳排放量，为推动可持续发展做出 了积极贡献。
靠性，维护成本相对较低。
02
垂直轴风力发电机
垂直轴风力发电机与水平轴风力发电机不同，其风轮轴与地面垂直，利
用风向旋转风轮叶片发电。垂直轴风力发电机具有较广的风能利用率范
围，尤其适合在低风速地区使用。
03
大型和小型风力发电机
根据功率大小，风力发电机可分为大型和小型两类。大型风力发电机通
常用于并网发电，而小型风力发电机则适用于家庭、小型商业和离网应
Part
02
风力发电机系统组成
风力发电机组的主要部件
风轮
捕获风能并将其转换为机械能的 主要部件，包括叶片和轮毂。
塔筒
支撑整个风力发电机组，包括风 轮、齿轮箱和发电机，使其能够 捕获风能。
齿轮箱
将风轮的低转速提升到发电机所 需的高转速，以驱动发电机产生 电能。
发电机
将风轮捕获的机械能转换为电能 ，通过磁场和导线的相对运动产 生电流。
维修更换
对损坏或磨损严重的部件进行 维修或更换，保证系统性能。
备件管理
建立备件管理制度，储备必要 的备件，确保维护保养工作的
顺利进行。
风力发电机系统的故障诊断与处理
故障识别
通过监控系统或其他手段，及时发现风力发电机 系统的异常情况。
故障诊断
采用专业的诊断工具和方法，对故障进行准确定 位和性质判断。
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（3）导体切割磁力线感应出电动势
导体感应电动势的方向可用右手定则判断！
交变频率： f pn1 [Hz] 60
p：磁极的极对数
20
恒速恒频同步风力发电机系统
同步风力发电机的基本工作原理 — 产生电磁制动力
（1）载流导体在磁场中受到电磁力 （2）绕组电流受力形成电磁转矩 （3）电磁转矩阻止转子旋转，是一种
0
IN
I
外特性 U＝f ( I )
负载的 cos不同，U 随I 变化
的趋势有所不同。
24
恒速恒频同步风力发电机系统
同步风力发电机的电压调整率
U if=ifN , cos cosN 保 持 发 电 机 额 定 运 行 时 （ UN 、 IN 、
风力发电机及其系统
1
风力发电机及其系统
目的
介绍现代风力发电机组中的发电机及其系统的基本结构、 运行原理和控制方法，说明发电机对风力机和电力系统的 影响。
内容
（1）恒速恒频风力发电机系统 （2）变速恒频风力发电机系统
2
风力发电机组的结构
3
风力发电机组的结构
风力机（轮毂、桨叶），传动机构（齿轮箱），发电机，控制器 （调桨、偏航、启停、并网），结构件（机舱、塔筒、基础）
15
风力发电机组
风电机组的分类：
（3）按传动机构分类 升速型：用齿轮箱连接低速风力机和高速发电机。 直驱型：将低速风力机和低速发电机直接连接。
（4）按发电机分类 异步型：笼型单速异步发电机、笼型双速变极异步 发电机；绕线式异步发电机。 同步型：电励磁同步发电机；永磁同步发电机。
（5）按并网方式分类 并网型：直接或间接并入电网，可省却储能环节。 离网型：需配储能环节，也可与柴发、光伏并联运行。
• 叶尖速比
TSRmRV
TSR: Tip Speed Rate
9
风力发电机组的功率控制
定桨距桨叶
桨距角固定，大风 速时，翼型的尾部 气流紊乱，升力不 增反降，称为失速 现象。
变桨距桨叶
桨距角可调，大风
速时，增大桨距角，
可保持风力机吸收
功率恒定，也可完
全释放功率。
变桨距有利于大风速下稳定风力机吸收的功率。
风力发电机组
两大核心系统：风力机系统＋ 发电机系统 一个灵魂： 系统控制器
风力机系统：
桨叶 轮毂 主轴 调桨机构（液压或电动伺服机构） 偏航机构（电动伺服机构） 刹车、制动机构 风速传感器
发电机系统：
发电机 励磁调节器（电力电子变换器） 并网开关 软并网装置 无功补偿器 主变压器 转速传感器
13
风力发电机组
4
双馈异步风力发电机组
5
风力发电机组的结构
6
直驱永磁同步风力发电机组
7
风力发电机组的基础知识
桨叶的升力与阻力
桨叶的距角
桨叶围绕翼展长度方向的轴 线旋转的角度。显然，桨距角的 变动对桨叶的升力影响很大。
8
风力机风能转换效率特性
• 风轮的功率
P
1 2
AV3Cp
• 风能转换率
Cpf(TS,R )
17
风力发电机系统
恒速恒频同步风力发电机系统
三要素： （1）同步发电机 （2）调速器 （3）励磁调节器
18
恒速恒频同步风力发电机系统
同步风力发电机的定、转子结构
定子铁心
定子绕组
转子磁极 19
恒速恒频同步风力发电机系统
同步风力发电机的基本工作原理 — 产生感应电动势
（1）风力机拖着发电机的转子以恒定 转速n1沿逆时针方向旋转
风电机组对发电机系统的基本要求：
（1）将旋转风力机的机械能高效率地转换为电能 转速、转矩、效率、电压、电流、体积、重量
（2）输出的电能质量应满足电力系统的并网要求 频率、有功、无功、波形畸变率、三相不平衡度、 并网冲击、电压跌落跨越
（3）与风力机系统匹配，最大限度发挥风力机的风能转换率 有无齿轮箱（直驱）、变速（MPPT）、变桨（恒功）
0
if (Ff )
空载特性 E0＝f ( if )
23
恒速恒频同步风力发电机系统
同步风力发电机的外特性
U
外特性：同步发电机在n＝nN ，if＝
const，cos＝const的条件下，端电
cos() 0.8 压U和负载电流I 的关系曲线。
UN
cos 1 外特性反映负载性质不同时，端电
cos 0.8 压随负载大小变化而变化的情况。
（4）安全、可靠运行 过压、过流、过速、过热等状态监测与保护
14
风力发电机组
风电机组的分类：
（1）按风轮桨叶分类 失速型：高风速时，因桨叶形状或因叶尖处的扰流器 动作，限制风力机的输出转矩与功率； 变桨型：高风速时，调整桨距角，限制输出转矩与功率。
（2）按风轮转速分类 定速型：风轮保持一定转速运行，风能转换率较低； 变速型： 双速：可在两个设定转速下运行，改善风能转换率； 连续变速：连续可调，可捕捉最大风能功率。
16
风力发电机系统
风力发电机系统的分类：
恒速恒频风力发电机系统
（1）同步发电机系统 （2）笼型异步发电机系统 （3）绕线转子RCC异步发电机系统
变速恒频风力发电机系统
（1）变速恒频鼠笼异步发电机系统（高速） （2）变速恒频双馈异步发电机系统（高速） （3）变速恒频电励磁同步发电机系统（中、低速） （4）变速恒频永磁同步发电机系统（中、低速） （5）变速恒频横向磁通发电机系统（中、低速）
10
风力发电机组的功率控制
定速发电机
发电机转子转速基 本恒定，例如笼型 转子异步发电机。
变速发电机
发电机转子转速 可在一定范围内变 化。需要变频器保 证馈入电网的电能 频率恒定。
变速发电机有利于小风速下风力机吸收更多的功率。
11
风力机的输出功率
定桨定速 vs.变桨变速风力机输出功率的比较：
12
制动转矩，与风力机的拖动转矩 相平衡。
电磁制动力的方向可用左手定则判断！
21
恒速恒频同步风力发电机系统
同步风力发电机的电动势方程式 E0
E 0U IRjIdX djIqX q
jId X d
式中， Xd＝ Xs＋Xad Xq＝Xs＋Xaq
Xad 、Xaq — 每相电枢绕组的直轴 和交轴电枢反应电抗。
Xs —每相电枢绕组的漏电抗。 Xd 、Xq —每相电枢绕组的直轴
和交轴同步电抗。
jIId
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恒速恒频同步风力发电机系统
同步风力发电机的空载电压特性
E0
E0:定子一相感应电动势的有效值
额定点
if:转子励磁电流
空载特性反映了转子励磁磁动势产 生磁场、并在定子绕组中感应电动势 的能力。