直驱式水平轴风力发电机共18页
风力发电机组介绍
提高途径：提高风能利用率的主要途径包括优化风力发电机组的设计、改善风力发电机组的运 行状态以及提高风能资源的品质等。
风能利用率：风能利用率越高发电效率越高 转换效率：发电机组的转换效率越高发电效率越高 运行稳定性：机组运行稳定性越高发电效率越稳定 维护保养：定期维护保养机组确保发电效率保持较高水平
PRT FOUR
定义：风力发电机 组在正常运行条件 下允许的最大输出 功率
单位：千瓦（kW）
影响因素：风速、 风向、风能利用 率等
意义：衡量风力发电 机组性能的重要指标 也是风力发电站设计 的重要依据
风能利用率：风能利用率是指风力发电机组利用风能的效率通常用百分比表示。
影响因素：风能利用率受到多种因素的影响如风速、风向、风力发电机组的设计和运行状态等。
作用：支撑机舱和叶片吸收机 组振动保持机组稳定运行
材质：通常采用钢材或混凝土 等材料
高度：根据风速和风向的不同 而有所差异一般较高
定义：用于控制风力发电机组运行的系统 功能：保证风力发电机组安全、稳定、高效地运行 组成：控制器、传感器、执行器等 重要性：是风力发电机组的重要组成部分直接影响其性能和可靠性
预防性维护：通过定期更换易损件、检查关键部件等方式预防潜在故障的发生延长风力发电机组的使用寿命
PRT SIX
风能资源丰富大型风力发电机组有利于提高能源利用效率 技术进步推动大型化发展如材料科学、制造工艺等方面的突破 降低度电成本提高市场竞争力 适应未来能源需求助力碳中和目标实现
全球海上风电 装机容量持续
,
汇报人：
CONTENTS
PRT ONE
风力发电机整体结构ppt
小型风力发电机是一种用于家庭和小型商业 场所的小型风力发电机，具有灵活性和便携 性，但能量转换效率较低。
02
风力发电机结构概述
风轮叶片
01
叶片是风力发电机的核心部件之一，它的主要作用是将风能转化为机械能，进 而通过齿轮箱与主轴将机械能传递到发电机，最终将机械能转化为电能。
02
叶片的材料通常为玻璃纤维或碳纤维复合材料，具有轻质、高强度、耐腐蚀等 特点。
成部分。
风力发电机的技术发展趋势
大容量、高可靠性、长寿命、低噪音、低成本、易维护等特性 是风力发电机技术发展的趋势。
直驱式、半直驱式、双馈式等不同类型风力发电机组的技术特 点与优劣日益凸显。
海上风电技术逐渐成熟，为海上风电的大规模开发提供了技术 支持。
风力发电机的市场前景与发展趋势
全球风力发电市场规模持续扩大，海 上风电市场潜力巨大。
03
叶片的形状和尺寸会根据不同的风力发电机型号而有所不同，但通常都采用空 气动力学设计，以最大化捕风效率。
齿轮箱与主轴
齿轮箱是风力发电机中连接风轮叶片和发电机 的关键部件，它能够将风轮叶片的转速提升到 发电机所需的速度。
主轴是连接齿轮箱和发电机的轴，它能够将齿 轮箱传递的机械能传递到发电机。
齿轮箱和主轴通常采用高强度钢材制造，并经 过精密加工和热处理，以确保其高精度和长寿 命。
气动性能
叶片的气动性能与形状、材料和表面处理等有关 ，需要经过复杂的气动分析和优化。
强度与稳定性
叶片需要承受复杂的气动载荷和旋转离心力，因 此需要具备足够的强度和稳定性。
齿轮箱与主轴的工作原理
主轴设计
主轴是连接风轮叶片和发电机的重要部件，需要具备高强度、稳 定性和耐疲劳性能。
直驱式风力发电机组简介
3.0MW直驱式风力发电机组简介直驱永磁风力发电机取消了沉重的增速齿轮箱，发电机轴直接连接到叶轮轴上，转子的转速随风速而改变，其交流电的频率也随之变化，经过置于地面的大功率电力电子变换器，将频率不定的交流电整流成直流电，再逆变成与电网同频率的交流电输出。
国际先进的无齿轮箱直驱风力发电机，用低速多极永磁发电机，并使用一台全功率变频器将频率变化的风电送入电网。
直接驱动式风力发电机组由于没有齿轮箱，零部件数量相对传统风电机组要少得多。
其主要部件包括：叶轮叶片、轮毂、变桨系统、发电机转子、发电机定子、偏航系统、测风系统、底板、塔架等（如图1.1 所示）。
1.1 直驱型风力发电机总体设计方案直驱型风力发电机组采用水平轴、三叶片、上风向、变桨距调节、直接驱动、永磁同步发电机并网的总体设计方案，相对于传统的异步发电机组其优点如下[1]：1（1）由于传动系统部件的减少，提高了风力发电机组的可靠性和可利用率；2（2）永磁发电技术及变速恒频技术的采用提高了风电机组的效率；3（3）机械传动部件的减少降低了风力发电机组的噪音；4（4）可靠性的提高降低了风力发电机组的运行维护成本；5（5）机械传动部件的减少降低了机械损失，提高了整机效率；6（6）利用变速恒频技术，可以进行无功补偿；7（7）由于减少了部件数量，使整机的生产周期大大缩短。
2 直驱风力发电机组变桨特性叙述直驱型风力发电机组为变桨距调节型风机，叶片在运行期间，它会在风速变化的时候绕其径向轴转动。
因此，在整个风速范围内可能具有几乎最佳的桨距角和较低的切入风速。
在高风速下，改变桨距角以减少功角，从而减小了在叶片上的气动力。
这样就保证了叶轮输出功率不超过发电机的额定功率。
对于变桨距调节后对的功率特性的影响等等问题，这里我们将对机组叶片上的气动性能进行分析，从而进一步的了解变桨后，对风力发电机组的性能影响2.1 不同变桨角度下的特性根据叶素理论，当一个叶素在流畅中运动时，叶素的上表面是负压力（吸力）；下表面是正压力。
水平轴风力发电机组原理结构PPT36页
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基谢谢！来自水平轴风力发电机组原理结构
61、辍学如磨刀之石，不见其损，日 有所亏 。 62、奇文共欣赞，疑义相与析。
63、暧暧远人村，依依墟里烟，狗吠 深巷中 ，鸡鸣 桑树颠 。 64、一生复能几，倏如流电惊。 65、少无适俗韵，性本爱丘山。
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
直驱式风力发电机
直驱式风力发电机直驱式风力发电机（Direct-driven Wind Turbine Generators ）直驱式风力发电机，是一种由风力直接驱动发电机，亦称无齿轮风力发动机，这种发电机采用多极电机与叶轮直接连接进行驱动的方式，免去齿轮箱这一传统部件。
由于齿轮箱是目前在兆瓦级风力发电机中属易过载和过早损坏率较高的部件，因此，没有齿轮箱的直驱式风力发动机，具备低风速时高效率、低噪音、高寿命、减小机组体积、降低运行维护成本等诸多优点。
  直驱式（无齿轮）风力发电机始于20 多年前，由于电气技术和成本等原因，发展较慢。
随着近几年技术的发展，其优势才逐渐凸现。
德国、美国、丹麦都是在该技术领域发展较为领先的国家，其中德国西门子公司开发的（直驱式）无齿轮同步发电机安装在世界最大的挪威风力发电场，最高效率达98% 。
 1997 年的风机市场上出现了兼具无齿轮、变速变桨距等特征的风力发电机,这些高产能、运行维护成本低的先进机型有E-33 、E-48 、E-70 等型号，容量从330 千瓦至2 兆瓦，由德国ENERCONGmbH 公司制造，它们的研制始于1992 年。
2000 年，瑞典ABB 公司成功研制了3 兆瓦的巨型可变速风力发电机组，其中包括永磁式转子结构的高压风力发电机Windformer ，容量3 兆瓦、高约70 米、风扇直径约90 米。
2003 年，在Okinawa 电力公司开始运行的MWT-S2000 型风力发电机，是日本三菱重工首度完全自行制造的2 兆瓦级风机，采用小尺寸的变速无齿轮永磁同步电机，新型轻质叶片。
  目前，国内多家企业也开始进军直驱式风力发电机领域，湘潭电机集团与日本原弘产株式会社合资组建的湖南湘电风能有限公司，2 兆瓦直驱式永磁风力发电整机机组已试车成功；广西银河艾万迪斯风力发电有限公司与德国AVAVTIS 公司联合推出的2.5 兆瓦直驱变桨风力发电也将于2008 年二季度完成样机；具有自主知识产权的新疆金凤科技股份公司、哈尔滨九州电气公司也分别研制出1.5 兆瓦直驱式风力发电机。
直驱式风力发电机概述
直驱式风力发电机概述直驱式风力发电机概述Direct-Drive Wind Generator Overview二极三相交流发电机转速约每分钟3000转，四极三相交流发电机转速约每分钟1500转，而风力机转速较低，小型风力机转速约每分钟最多几百转，大中型风力机转速约每分钟几十转甚至十几转，必须通过齿轮箱增速才能带动发电机以额定转速旋转。
图1是一台采用齿轮箱增速的水平轴风力发电机组的结构示意图。
图1--齿轮箱增速的水平轴风力发电机组使用齿轮箱会降低风力机效率，齿轮箱是易损件，特别大功率高速齿轮箱磨损厉害、在风力机塔顶环境下维护保养都较困难。
不用齿轮箱用风力机浆叶直接带动发电机旋转发电是可行的，这必须采用专用的低转速发电机，称之为直驱式风力发电机。
近些年直驱式风力发电机已从小型风力发电机向大型风力发电机应用发展，国内具有自主知识产权的2MW永磁直驱风力发电机已研制成功，据报道目前国外最大的风力发电机组已达7MW，是直驱式发电机组。
低转速发电机都是多极结构，水轮发电机就是低速多极发电机，目前风力机用的直驱式发电机主要采用多极构造，有多极内转子结构与多极外转子结构等，只是要求在结构上更轻巧一些。
近些年高磁能永磁体技术发展很快，特别是稀土永磁材料钕铁硼在直驱式发电机中得到广泛应用。
采用永磁体技术的直驱式发电机结构简单、效率高。
永磁直驱式发电机在结构上主要有轴式结构与盘式结构两种，轴式结构的磁场方向为径向气隙磁通，又分为内转子、外转子等；盘式结构的磁场方向为轴向气隙磁通，又分为中间转子、中间定子、多盘式等；近年来新型的双凸极发电机与开关磁阻发电机也在永磁直驱式发电机得到应用，新型的横向定子磁通永磁发电机正在研发推广中。
图2是一个内转子直驱式风力发电机组的结构示意图。
其结构与水轮发电机相似，定子上有三相绕组，转子则由多个永久磁铁组成凸极结构，有关具体结构见“永磁内转子直驱式风力发电机组”课件。
图2--内转子直驱式风力发电机组外转子永磁直驱式风力发电机的发电绕组在内定子上，绕组与普通三相交流发电机类似；转子在定子外侧，由固定在外磁軛内圆面上的多个永久磁铁组成内凸极结构，外转子与风轮轮毂安装成一体，一同旋转。
水平轴风力发电机组原理结构36页PPT
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
水平轴风力发电机组原理结构
6
、
露Leabharlann 凝无游氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
窦建中 6014
直驱式水平轴风力发电机
Direct Drive Wind Turbine
直驱式水平轴风力发电机
风力机转速都较低，小型风力机转速每分 钟最多几百转，大中型风力机转速约每分 钟几十转甚至十几转，在“机舱设备与塔 架”一节中介绍用齿轮箱增速来带动发电 机。 但齿轮箱会降低风力机效率，齿轮箱是易 损件，特别大功率高速齿轮箱磨损厉害、 在风力机塔顶环境下维护保养都较困难。
直驱式水平轴风力发电机
直驱式永磁风力发电机基本结构图之二
直驱式水平轴风力发电机
ห้องสมุดไป่ตู้
直驱式水平轴风力发电机
为提高风力发电机的效率，直驱式风力 发电机都是应用在变速方式，通过变桨 调节转速以获得最大的风能利用系数。 但发电机不断变化的转速使得发出的交 流电频率不断变化，为了使发出的电能 输入电网，必须输出稳定的50Hz交流电， 这就需要交-直-交变流器把发电机输出的 电能转换为稳定的50Hz交流电。
直驱式水平轴风力发电机
机舱内有偏航装置、定子机架与转子主轴
直驱式水平轴风力发电机
把绕好线圈的定子安装在机座的机架 上，为显示转子结构将定子剖去一部 分，见下图
直驱式水平轴风力发电机
机座的机架上安装定子铁芯与三相绕组
直驱式水平轴风力发电机
把装有永久磁极的内转子安装在机座 的转轴上，见下图
直驱式水平轴风力发电机
安装有定子与永磁转子的机舱
直驱式水平轴风力发电机
把装有叶片的轮毂也安装在机座的转轴上， 并且与转子固定连接，风轮与转子同步旋 转，再安装好轮毂罩，见下图
直驱式水平轴风力发电机
直驱式永磁风力发电机基本结构图之一
直驱式水平轴风力发电机
这就是一个直驱式永磁风力发电机的基本 结构， 下图是该风力发电机的另一个角度的视图。
直驱式水平轴风力发电机
直驱式风力机没有齿轮箱，故机舱内主要设 备就是发电机了，直驱式发电机由于极数很 多，直径较大。模型采用标准的内转子结构， 是内转子直驱风力发电机，是径向气隙磁通。 在定子铁芯上嵌有三相绕组，发电机是固定 在机座的机架上。
直驱式水平轴风力发电机
下图展示了机舱内的基础设施，用来安装发 电机的机座通过偏航轴承安装在塔架上，机 座通过偏航电机推动旋转。机座上有用来固 定发电机定子的机架，有安装发电机转子与 风轮的转轴。
直驱式水平轴风力发电机
由于变流器必须把发电机输出的全部电能 都进行转换，所以变流器的容量必须大于 发电机的功率，称之为全功率变流器。全 功率变流器价格非常昂贵，这也是直驱式 风力发电机的缺点之一，好在现在高压大 功率器件价格逐渐降低，有利于直驱式风 力发电机的推广应用。
END