1.5MW风力发电机培训资料

风轮由3个叶片、叶片轴承及球墨铸铁轮毂构成。叶片全长37.5米。叶片通过4-点球式轴承，安装在叶片轮毂上，以实现叶片的迎角可调。风力机可以根据发电量及产生的噪音调节叶片运行时的角度。
在高风速下，双馈发电机和变浆距系统将风力机的输出功率保持在额定功率。在低风速条件下，双馈发电机和变浆距系统通过选择风轮转子的转速和叶片角度的最佳结合使风力机的输出功率最大。
0 [deg] 叶片回转锥角 叶片回转锥角
4 [deg] 仰角 主轴和水平面的夹角
3668 [m] 风轮中心到塔心的距离 凤轮回转中心和塔筒中心线的水平距离
0 [m] 侧偏移（主轴到塔心） 主轴和塔轴的水平偏差
Clockwise [-] 风轮自转方向（顺时针/逆时针） 当从上风向向风机看时，风机顺时针或逆时针转
[-] 机舱拖动系数
50000 [kg] 机舱质量
[m] 机舱重心到塔轴线的侧向距离
[m] 质量中心相对于塔顶的高度
1.1 [m] 从塔轴线到机舱质量中心的前向距离
220000 [kgm2] 塔架轴线惯量
[kgm2] 机舱惯量（x轴）
[kgm2] 机舱惯量（y轴）
6318 [kgm2] 增速箱转动惯量
[s] 电功率时间常数 对于变速发电机
13500 [kNm] 发电机的最大扭矩，例如短路转矩 常数或方程
0.97 [%]or[kw] 电机损失（效率）
[Nm] 主轴最大制动扭矩 转子闸
[s] 主轴刹车时间
[rpm] 制动装置在开始停车时的风轮转速
风机启动、停止、紧停策略
过速、风向、解缆策略
功率曲线控制策略
3 m/s 切入风速
21 m/s 切出风速
12 m/s 额定风速
18 rpm 转子额定转速
20 rpm 转子极限转速
1.1 风力发电机
CPC 77s/1.5MW风力发电机（以下简称为“风力机” ）是三叶片、上风向、叶片变浆距、主动偏航、叶轮直径为77米、额定容量为1500kW、设计使用寿命20年的风力机。该机采用双馈异步发电机，该电机可以使风力机在比较宽的风轮转子转速变化范围内运转,以获取更多的电能。
CPC77s/1.5MW风力机的设计根据IEC 61400-1标准，78米塔架适用于III级风场（轮毂高67米和80米）。
1.风轮整流罩 2.轮毂 3.变桨支撑 4.变桨驱动机构 5.变桨控制器 6.轴承座 7.主轴承 8.主轴 9.冷油器 10.齿轮箱 11.制动装置 12.连轴器 13.发电机 14.维修吊车 15.花环系统 16.气象站 17.通风机 18.基座 19.偏航机构 20.偏航支撑 21.液压站 22.变频器 23.主控制器 24.机舱罩 25.吊物孔
Attached 1 [rpm],
[kNm] 在额定值内的转矩-速度曲线，发电机转速对发电机扭矩 发电机扭矩来源于发电机速度
（独立与时间）
1100 [Nm] 最低发电机速度 发电机在线时的速度
1800 [rpm] 额定发电机速度 电控安装点
8208 [Nm] 额定发电机转矩
需要的转矩控制的时间表的附加信息
偏航系统是由回转支撑轴承、弹簧阻尼装置和四台电机驱动的齿轮传动机构组成的 。
机舱盖是由玻璃纤维强化聚脂材料制成，可以保护机舱内部的设备，防雨、雪、尘和阳光的照射。从塔架进入机舱是通过塔顶的一个中央开口。
机舱内还安装了一台起重量为200千克的链式提升机，提升高度为80米。
风力机的塔架是钢制圆锥型筒式结构（不在供货范围内），设有攀梯助力装置。（由用户选购）。
CPC 77S/1.5MW风机总图
CPC77s/1.5MW风电机组传动系统
2. 机组主要部件及功能：
2.1 风轮：将捕获的风能转变为机械能。
2.2 传动系统：将风轮捕获的机械能传递到发电机。
2.3 发电机：将机械能转变为电能。
2.4 机舱：机舱内安装有传动系统、电机、偏航系统等，是风力机塔架以上部位的主要承力装置。
（海上适用）
[N/m] 基础 平移刚度 水平
[kg] 基础质量
[Nm/rad] 回转刚度 绕水平轴
[kgm2] 基础转动惯量 绕水平轴
3.5 [m] 机舱宽 不含风轮和轮毂
8.44 [m] 机舱长
3.4 [m] 机舱高
2.57 [m] 机舱前端到塔中心的距离
100 [-] 动力系 增速比
97.5 [kgm2] 电机转动惯量
At high speed shaft [-] 闸位置 在高速轴或低速轴（1234）
[Nm/rad] 低速轴转动刚度
[Nms/rad] 低速轴阻尼
[Nm/rad] 高速轴转动刚度
[Nms/rad] 高速轴阻尼
0.90 [m] 叶根半径 螺孔中心圆半径
2.692 [m] 回转直径（球径） 回转直径（球径）
top:φ2556*12
bottom:φ4113*28 塔架 在一些截面的几何尺寸
78 [m] 高
[kg/m] 单位长度质量
[m] 直径
[Nm] 抗弯刚度
[mm] 壁厚
3、转速范围：1100—2000r/min
4、电网电压：3AC 690V 50Hz cosφ＝1.0
5、发电机满载运行时额定效率：η≥97%
6、发电机自身转动惯量：约97.5Kg.m
安装方式：LMB3 冷却方式：IC616 防护等级IP54
绝缘等级：H级 温升F级(考核)
旋转方向：顺时针(从轴伸瑞看)
风机运行时，变浆系统也在工作：（1）如果风速低于额定风速，系统选择最佳的叶片受风角度。这样，风机的电能输出在任何一个风速下都将达到最大。这是通过变浆系统实现的。（2）当风速超过额定风速时，系统调节叶片的受风角度，使风机产生额定的发电功率。
2.5 偏航系统：偏航系统根据风向标接受的信息，由控制系统自动执行机舱的偏转，使风轮始终处于迎风状态。
2.6 塔架：塔架是支撑机舱的结构部件，它使风力机风轮处在较为理想的高度上运转，也是安装维护人员上下机舱的通道。
2.7 液压系统：为高速轴嵌盘刹车系统提供液压控制。
2.8 变桨距系统：一对一的电动变桨距，实现了每支叶片0-90度的变桨距控制，气动刹车安全性比同步盘变桨距提高了3倍。
0.5 [deg/s] 偏航系统 偏航速度 偏航系统
360 [kNm] 偏航驱动最大力矩
5400 [Nm/rad] 偏航轴承最大旋转刚度 偏航轴承最大倾覆力矩
1100 [Nms/rad] 偏航轴承最大旋转阻尼
222480 [Nm] 机械偏航制动力矩
±15o 偏航策略
12000 [kg] 轮毂 轮毂质量 不含桨叶
0.05 [m] 轮毂重心 从主轴和叶片轴的交点到轮毂质量中心的距离
14600 [kgm2] 轮毂转动惯量 （x轴）
16640 [kgm2] 轮毂转动惯量 （y轴）
16640 [kgm2] 轮毂转动惯量 （z轴）
绕组连接方式：定子△，转子Y。
转子绕组开路电压：2090V
CPC 77s/1.5MW是并网型风电机组，由塔底控制柜引出的连接电力电缆（用户采购）通过容量为1.6MVA 35kV/690V或10kV/690V升压变压器（设备最高电压40.5kV，由用户选购）与中压电网连接，以10kV或35kV汇流线路集电，接入风电场升压站10kV或35kV母线，经二次升压后并入主电网。推荐接线方案为一机一变单元接线方式。见以下参考图
这种采用双馈异步发电机的控制方案除了可实现变速恒频控制、减小变频器的容量外，还可以实现有功、无功功率的灵活控制，对电网而言可起到无功补偿的作用。
风力机的基本制动方法是全顺浆制动。高速轴的制动是紧急状态下的紧急制动，通过液压系统启动安装在齿轮箱高速主轴上的紧急碟式制动器。
风力机的功能通过几台微处理器构成的控制单元监控。控制系统安装在机舱内。 在风力机全工况的过程中调节控制系统可以使叶片的转动角度变化在0°～90o。控制系统根据安装在机舱顶部的风向仪提供的风向信息控制偏航系统转向。
Cpc风力发电项目培训资料
CPC技术中心
2007-5
一、主机概况：
数据 单位 名称 参数 说明
77 [m] 风轮 风轮直径
3 [-] 叶片数目
80 [m] 轮毂中心高
78 [m]63 塔高
3.7 [deg] 叶片安装角 桨叶和变距之间的参考线相对于风轴回转平面的角
由于这种变速恒频控制方案是在转子电路实现的，流过转子电路的功率是由交流励磁发电机的转速运行范围所决定的转差功率，该转差功率仅为额定功率的一部分，这样该变频器的成本以及控制难度大大降低。
另外发电机运行时，既可超同步转速运行，也可亚同步转速运行，变速运行在1100~1810rmp之间，而定子输出电压和频率可以维持不变，既可调节电网的功率因数，又可以提高系统的稳定性。
风力机通过主轴将机械功率由齿轮箱传输到发电机。齿轮箱由1级行星齿和2级螺旋齿轴传动。从齿轮箱通过万向联轴节柔性联结，将能量耦合到发电机。
发电机是一台高效率的4极双馈式发电机,带有绕组转子和滑差线圈，采用绝缘轴承配置。双馈异步发电机，又称交流励磁发电机。其结构与绕线式异步电机类似，但转子上需要4个滑环。馈电方式则和双馈电机或异步电动机超同步串级调速系统相似，即定子绕组接电网，转子绕组由变频器提供频率、相位、幅值都可调节的电源，实现恒频输出，还可以通过改变励磁电流的幅值和相位实现发电机有功、无功功率的独立调节。
2.9 电控系统：完成机组的智能化自动控制、监测和远程通讯等控制功能。
风电机组电原理图
发电机参数
1.5MW双馈异步风力发电机的主要技术参数