(完整版)第3章风能、风力发电与控制技术(1)

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风力发电风机控制技术介绍(精品)

风力发电机组控制技术介绍
一、 1.5MW变桨双馈型风力发电机简介
能源是人类社会存在与发展的物质基础。过去200多年，建立在煤炭、石油、天然气等化石燃料基础上的能源体素系极大地推动了人类社会的发展。然而人类在物质、精神生活不断提高的同吋感悟到大规模使用化石燃料所造成严重后果：资源日益枯竭，环境不断恶化，因此人类注意到大力开发一种凊洁、安全、可持续能源系统——风力发电。
风电变频器的概念和方案

ABB Drives System AC
带滑环的双馈异步发电机
main contactor for normal on-off operation main circuit breaker for protection
gearbox 10...24 kV, f = 50 Hz or 60 Hz
ON
OFF OFF OFF
机舱柜模拟从站（右）变桨系统(SSB or LUST)
405BC0
OFF ON
NPBA-12的Terminal switch的设置方法

按下前后的卡钳拔出PCB电路板，需要注意不能完全拔出把Terminal switch设置在需要的位置上将PCB电路板推回直至卡钳卡住为止

1.3.1 Profibus站号如何配置
模块编号
变流器塔底柜主站 101U0 103BC1 401BC1 405BC0 塔底柜从站机舱柜数字从站（左）机舱柜模拟从站（右） SSB变桨系统 LUST变桨系统
地址
2 1 11 20 22 3 30
如上图所示，靠上的地址选择开关×1，靠下的地址选择开关×10，两者相加就是该profibus站的地址。
1.3 工厂调试培训

风力发电机组控制技术

风
轮
吸
收
的
功
率d又P
dv2
等 0于
风v轮2 前13 v后1
动
能
（
单
位
时
间
）
的
变
化
：
Pm a x
8 27
Sv13
令两式相等，得
max
Pm a x E
16 27
0.593
第8页/共64页
第二章风力机控制一、风力机能量转换过程
有限叶片数由于较大的涡流影响将造成一定的能量损失，使风力机效率有所下降。实际风力机曲线如下图所示：
3、转矩系数CT 和推力系数CF 为了便于把气流作用下风力机所产生的转矩和推力进行比较，引入转矩系
数和推力系数。
式中
CT
T 1 v2 SR
2T v2 SR
2
F
2F
CF 1 v2 S v2 S
2
T —风轮气动转矩，N·m；
F —推力，N。
第11页/共64页
第二章风力机基本理论
二、风力机的主要特性系数
1000
0.5
800
0.4
功率输出/kW 功率/kW
600
0.3
Cp
400
0.2
200
0.1
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 风速/（m/s)
t delay sc
第26页/共64页
第四章典型风力发电机组控制系统（定桨距机组）
一、定桨距风力发电机组的特点
1、风轮结构主要特点：桨叶与轮毂的连接是固定的，桨叶的迎风角度不随风速变化而变化。需解决的问题：高于额定风速时桨叶需自动将功率限制在额定功率附近（失速特性）。

关于风力发电机及风力发电控制技术分析_0

关于风力发电机及风力发电控制技术分析风电技术涉及专业较广，包括计算机学、空气动力学、材料学等。

国内风能资源较为丰富，带动了风电行业的发展，风能利用对国家环境结构的调整具有极大影响，可有效调整能源结构，降低进口能源的依赖，对国家经济效益具有重大作用。

风力发电技术经过不断的完善和创新，逐渐成为新型清洁能源中重要组成部分，增速处于第一位，有助于推动社会进步和发展，带来更大的经济效益和社会效益。

基于此，本文分析了风力发电机及风力发电控制技术。

标签：风力发电机；风力发电；控制技术一、风力发电概述风力发电机一般包括两部分：风机部分、发电机部分。

根据风力发电机浆叶的功率调节方式，可分为定桨距机组、变桨距机组。

前者浆叶、轮毂相连接，外界环境风风速变化时，迎风角不发生改变；后者根据定桨距风机进行了改进，风机叶片可围绕中心轴转动，保证叶片迎风角可调。

两种机组相比，后者可在额定功率之外仍维持较高的平稳度，性能更突出，在大型机组中应用较多。

根据风力发电机组不同，发电机可分为：异步发电机、同步发电机。

确保变流机组的合理性便可保证设备维持稳定的变速运行状态。

二、风力发电控制技术（一）发展现状风力发电技术起源于19世纪，近年来相关技术逐渐趋于成熟。

国外西方发达国家的风力发电技术已经较为成熟。

在技术研发方面投入了大量资金，重点考虑了新材料、新工艺、通信技术等在风力发电系统中的应用，提高了风力发电技术的可行性。

尤其是大规模风能的利用方面更具优势，如海上风力发电，成为了传统能源发电模式的补充方法。

国内风力发电技术一般是集中在小型风力发电厂。

上世纪50年代主要工艺、材料应用方面尚未全面实现自主生产，发电机制造、电力并网等关键技术仍依赖进口。

导致国内大型风力发电设备一般成本高，研发受限。

90年代后，风电发展进入新阶段，电厂规模、机组容量大幅增加。

自从国家大力发展风能、太阳能等新能源后，风电技术相关研发成果逐渐增多，且技术水平提升较快。

风力发电机组控制技术教案(1)

第一章绪论能源是人类社会存在与发展的物质基础。

过去200多年，建立在煤炭、石油、天然气等化石燃料基础上的能源体系，极大地推动了人类社会的发展。

然而，人们在物质生活和精神生活不断提高的同时，也越来越感悟到大规模使用化石燃料所带来的严重后果；资源日益枯竭，环境不断恶化，还诱发了不少国与国之间、地区之间的政治经济纠纷，甚至冲突和战争。

因此，人类必须寻求一种新的、清洁、安全、可靠的可持续能源系统。

风能是太阳能的一种转化形式，是一种不产生任何污染物排放的可再生的自然资源。

风能的开发利用已有数千年历史。

在蒸气机发明以前，风能就曾作为重要的动力，由于船舶航行、提水饮用和灌溉、排水造田、磨面和锯木等。

在几千年前，埃及的风帆船就在尼罗河上航行。

中国是最早使用帆船和风车的国家之一，至少在三千年前的商代就出现了帆船。

受化石能源资源日趋枯竭、能源供应安全和保护环境等的驱动，自20世纪70年代中期以来，世界主要发达国家和一些发展中国家都重视风能的开发利用。

特别是自20世纪90年代初以来，风力发电的发展十分迅速，世界风电机装机容量的年平均增长率超过了30％，从1993年的216万kW上升到2003年的4030万kW。

我国对现代风力机的研制可以追溯到20世纪50年代，但系统的研究始于20世纪70年代。

20世纪80年代中期开始，我国从国外引进了一些大、中型风力发电机组并入电网。

1986年山东荣成市建成中国第一个风电场，年均发电量为33万kwh，以后相继在福建平潭、广东南澳岛、新疆达坂城及内蒙古朱日和等地建立了风电场。

进入20世纪90年代以来，我国风电发展势头强劲，成为我国发展速度最快的能源工业，但是，我国安装的大型风力发电机组中90%是从国外进口。

我国对现代并网型风力发电机的研究工作始于20世纪80年代，我国自行研制出的有20kw,30kw,75kw,120kw,200kw,600kw和1MW风力发电机组。

目前世界上有几十种型号的大型风力发电机组在商业化运行，大体可分为四种类型。

风力发电控制技术

风力发电及其控制技术摘要: 风力发电是将风能转换成电能，风能推动叶轮旋转，叶轮带动转动轴和增速机，增速机带动发电机，发电机通过输电电缆将电能输送地面控制系统和负荷。

风力发电技术是一项多学科的，可持续发展的，绿色环保的综合技术。

风力发电系统中的控制技术和伺服传动技术是其中的关键技术，这是因为自然风速的大小和方向是随机变化的，风力发电机组的切入（电网）和切出（电网）、输入功率的限制、风轮的主动对风以及对运行过程中故障的检测和保护必须能够自动控制。

同时，风力资源丰富的地区通常都是海岛或边远地区甚至海上，分散布置的风力发电机组通常要求能够无人值班运行和远程监控，这就对风力发电机组的控制系统的可靠性提出了很高的要求一、风电控制系统简述风电控制系统包括现场风力发电机组控制单元、高速环型冗余光纤以太网、远程上位机操作员站等部分。

现场风力发电机组控制单元是每台风机控制的核心，实现机组的参数监视、自动发电控制和设备保护等功能；每台风力发电机组配有就地HMI人机接口以实现就地操作、调试和维护机组；高速环型冗余光纤以太网是系统的数据高速公路，将机组的实时数据送至上位机界面；上位机操作员站是风电厂的运行监视核心，并具备完善的机组状态监视、参数报警，实时/历史数据的记录显示等功能，操作员在控制室内实现对风场所有机组的运行监视及操作。

风力发电机组控制单元（WPCU）是每台风机的控制核心，分散布置在机组的塔筒和机舱内。

由于风电机组现场运行环境恶劣，对控制系统的可靠性要求非常高，而风电控制系统是专门针对大型风电场的运行需求而设计，应具有极高的环境适应性和抗电磁干扰等能力。

风电控制系统的现场控制站包括：塔座主控制器机柜、机舱控制站机柜、变桨距系统、变流器系统、现场触摸屏站、以太网交换机、现场总线通讯网络、UPS电源、紧急停机后备系统等。

风力发电的基本原理风能具有一定的动能，通过风轮机将风能转化为机械能，拖动发电机发电。

风力发电的原理是利用风带动风车叶片旋转，再通过增速器将旋转的速度提高来促使发电机发电的。

华北电力大学朱永强等风能与风力发电PPT教案

陆上和近海区域10米高度可开发风能资源储量约为10亿千瓦，其中有很好开发利用价值的陆上风资源大约有……千瓦。
§ 我国风资源
中国气象局风能太阳能资源评估中心，公布了全国平均风速分布和有效风功率密度分布情况，参见教材图 3.4和图3.5。
§3.3 风力机的种类
各种类型的风力机，都至少包括叶片（有些称为桨叶）、轮毂、转轴、支架（有些称为塔架）等部分。其中由叶片和轮毂等构成的旋转部分又称为风轮。
§3.1 风能利用的历史
人类利用风能的历史，至少可以追溯到5000多年以前。
埃及可能是最先利用风能的国家。趣闻：风能与金字塔（见教材） 2000多年以前，人类开始利用风的力量进行生产，例如靠风力带动简易装置来碾米磨面、引水灌溉。公元前几百年，亚洲的巴比伦人、波斯人也开始利用风能。公元10世纪，伊斯兰人开始用风车提水。到11世纪，风车在中东地区已经获得广泛的应用。
当超过额定风速后，叶片翼型发生变化，叶片后侧的气流分离产生湍流，叶片效率急剧下降，输出功率不随风速上升而增加。
失速型叶片存在扭角，失速从叶片的局部开始，随风速的上升而逐步向叶片全长发展，起到功率调节作用。
定桨距风力机的风功率捕获控制完全依靠叶片的气动性能，优点是结构简单、造价低、同时具有较好的安全系数。缺点是难以对风功率的捕获进行精确的控制。
§ 水平轴风力机
(2)螺旋桨式风力机螺旋桨式水平轴风力机目前技术最成熟、生产量最多。其翼型与飞机的翼型类似，一般多为双叶片或三叶片，也有少量用单叶片或四叶片以上的。
§ 水平轴风力机
(3)多翼式风力机也叫多叶式风力机，一般装有20枚左右的叶片，是典型的低转速大扭矩风力机。
§ 水平轴风力机
多个叶片会互相干扰，因此总体上高容积比的风力机效率低。不过，空气动力学噪声一般较小。

风力发电机组的控制技术

风力发电机组的控制技术摘要：随着时代的发展科技的进步，我国在不断地向前发展，电力的使用量是衡量一个国家发展的主要依据之一，我国每年的电耗量位居世界前列，发电过程中需要消耗大量的能源，对环境造成一定的影响，所以我国一直致力于利用清洁能源进行发电，其中风力发电就是清洁能源发电的主要手段之一，本文将对风力发电机组的控制技术进行讨论。

关键词：风力发电；风力发电机组；发电机组控制技术风力发电是一种清洁的发电手段，减少了发电对于环境的破坏。

我国国土辽阔，适合风力发电的区域广泛，所以我国在风力发电这一发电技术上取得了长足进步，风力发电机组的控制技术是维持风力发电的最核心技术之一，风力发电机组的控制技术能够为我国风力发电事业提供强大助力。

一、风力发电在进行风力发电机组的控制技术讨论时，首先简述一下风力发电的概念及其适用范围。

风力发电是指将风的动能转化为机械动能，之后将机械动能转化为电能的一种发电手段，并且风力发电在发电过程中不会产生辐射及空气污染情况的发生，是一项清洁的发电技术。

风力发电在我国西部地区使用广泛，风力发电技术在近些年也得到了充分的发展，风力发电又分为水平轴风力发电、垂直轴风力发电、双馈型发电机发电等多种发电模式。

二、风力发电机组想要利用风力进行发电工作，就离不开发电机组的运转，风力发电机组由风轮、发电机组成。

其中发电机又由风轮中所含的叶片、轮毂等部件组成，当叶片受到风力吹动时，会进行旋转，从而将机械能转化为电能。

风力发电机组按照风轮桨叶分类分为定桨型与变桨型两种，按照风轮的转速又可分为定速型、变速型两种[1]。

我国现在已经拥有了风力发电关键零部件的开发制造能力，但是我国的风力发电机组控制技术还有待完善，再简单描述风力发电机组的构成与类型之后，下面将针对风力发电机组的控制技术进行讨论。

三、风力发电机组的控制技术风力发电机组的控制技术，是风力发电的核心，通过控制技术能够提高风力发电的安全性，提高风力发电的发电效率，下面根据风力发电机组的控制技术进行研究讨论。

《风力发电技术》课件

用于调节风机的转速和风轮角度，以优化发电效率。
全球风力发电发展现状
快速增长
近年来，全球风力发电容量持续增长，成为主要的可再生能源之一。
领先国家
中国、美国和德国是全球风力发电的主要领先国家。
环保效益
风力发电无污染、资源丰富，是可持续发展的重要组成部分。
中国风力发电的发展与规模
迅猛增长
就业机会
《风力发电技术》PPT课件
让我们了解一下风力发电技术的精髓，探索其原理、组成和未来发展趋势。
风力发电技术的定义
风力发电技术是一种利用风能将其转化为电能的可再生能源技术。
风力发电的原，推动发电机产生电能。
2
组成
包括风力发电机组、塔架、涡轮机叶片和传动装置。
3
控制系统
中国是全球最大的风力发电市场，拥有庞大的风力发电规模。
风力发电行业为中国创造了大量就业机会，推动经济发展。
地域分布
风力资源在中国各地分布广泛，促进了能源多元化。
风力发电的优势和挑战
1 清洁能源
风力发电不产生温室气体和污染物，对环境友好。
2 可再生性
风是永恒的能源，风力发电具有可持续性特征。
3 可变性
风力的不稳定性和可变性是风力发电的主要挑战。
风力发电技术的未来发展趋势
技术创新
改进涡轮机叶片设计、提高风速和方向控制技术。
储能发展
与储能技术的结合，解决风力发电波动性的问题。
智能化系统
应用智能化系统和大数据分析提高发电效率和可靠性。
结论和展望
风力发电技术在全球范围内得到日益广泛的应用，未来将继续发展和创新，为清洁能源做出更大贡献。

南京工业大学风力发电原理第三章

三、风力机特性
④ 其他能量控制方法
一些老式的风轮机用叶片上的副翼控制转子输出的能量
另一种在理论上可行的办法是使风轮机偏离迎风方向，减小风能输入。偏离控制技术只应用在小型机组上，因为偏离会使转子受周期性变化的力，最终会破坏整个风力发电结构。
影响升力系数和阻力系数，对阻力系数影响更大，也影响失速特性雷诺数
空气惯量与粘性力之比。雷诺数越小，粘性越大，阻力越大，升阻比减小
二、风力机转换理论
动量理论 1919年，德国物理学家贝兹首次提出贝兹法则：如果采
用风轮机，只能把不足16/27的风的动能转化成机械能。
气流是理想不可压缩的均匀定常流；基本假设风轮简化成一个无限桨叶构成的桨盘桨盘上没有摩擦力
二、风力机转换理论
风力发电机机舱内的组成
三、风力机特性
风轮机的能量控制
风轮机的设计思想是尽可能便宜的产生电能。风轮机的设计是基于目标风场的风速条件，因此风轮机一般被设计成在风速为8~15m/s时具有最佳的性能，即有最大的电能产出。 ① 可调契角控制风轮机通过监测风力发电机的电能输出，调节桨叶，使桨叶一次轻微地转过一个角度，改变迎风面积，实现能量控制。这种方式通常采用液压驱动装置进行调节。
空气动力学：叶片受到的空气作用力，升力、阻力
1 2 v Cl S 2 1 2 FD v Cd S 2 FL
升阻比：升力系数与阻力系数之比
升力：风力机有效工作，风力机发电扭矩
Cl Cd
阻力：风力机正面载荷
风力机对翼型要求：最大升阻比
一、风力机气动特性
翼型参数的影响
攻角附着流翼型类型对称翼型表明粗糙度拱形翼型前缘下垂失速
二、风力机转换理论

风力发电及其控制技术分析

风力发电及其控制技术分析1. 引言1.1 风力发电及其控制技术分析风力发电是一种利用风能转换成电能的可再生能源技术，在当今世界各国的能源转型中发挥着越来越重要的作用。

随着技术的不断发展和成熟，风力发电系统已经成为一种成熟可靠的能源解决方案，受到广泛关注和应用。

控制技术作为风力发电系统的重要组成部分，扮演着至关重要的作用。

风力发电系统的控制技术包括风机转速控制、叶片角度调节、电网接入控制等内容，其中风机转速控制是最为核心的一环。

通过智能控制系统的应用，风力发电系统可以实现最佳性能和效率，提高电能利用率。

随着能源需求的增长和环境问题的日益严重，风力发电技术的发展趋势也愈发明显。

未来，风力发电系统将会更加智能化、高效化和可靠化，风力发电技术将在能源结构调整中扮演重要角色，为促进低碳经济的发展做出积极贡献。

风力发电及其控制技术的发展前景广阔，将为人类提供更加清洁和可持续的能源解决方案，为实现可持续发展目标贡献力量。

风力发电技术的应用前景值得期待，将为全球能源格局带来积极影响。

2. 正文2.1 风力发电系统的构成风力发电系统的构成主要包括风力发电机组、风力发电塔、叶片、传动系统和控制系统五个部分。

1. 风力发电机组是风力发电系统的核心部分，主要由发电机、叶轮和塔架组成。

发电机是将风能转化为电能的关键设备，一般采用稀土永磁同步发电机或感应发电机；叶轮是捕捉风能的装置，通常由三片叶片构成，通过风的力量驱动旋转；塔架是支撑整个风力发电机组的结构，高度不同会对发电效率有影响。

2. 风力发电塔是支撑叶片的结构，通常采用钢筋混凝土或钢管焊接而成，塔身高度根据风机的功率和所在地的风速等因素而定。

3. 叶片是风力发电系统捕捉风能的装置，一般由玻璃钢或碳纤维复合材料制成，具有轻量化、高强度、抗风压等特性。

4. 传动系统将叶轮的旋转运动传递给发电机，通常采用齿轮箱或直驱系统，确保风能能够高效地转化为电能。

5. 控制系统是风力发电系统的大脑，主要负责监控和调节整个系统的运行状态，保证系统安全、稳定地生成电能。

《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。

风力发电机组及其控制系统PPT课件

风力机的结构风力机
传动链
发电机
变速发电技术
27
2.1.2 风力机的结构和组成
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。
28
2.1.2 风力机的结构和组成
小型风力机的叶片部分采用木质材料，中、大型风力机的叶片的趋势都倾向于采用玻璃纤维或高强度复合材料。
29
2.1.2 风力机的结构和组成
32
(3)电动机驱动的风向跟踪系统对大型风力发电机组，一般采用电动机驱动的风向跟踪系统。整个偏航系统由电动机及减速机构、偏航调节
系统和扭缆保护装置等部分组成。偏航调节系统包括风向标和偏航系统调节软件。风向标对应每一个风向都有一个相应的脉冲输出信号，通过偏航系统软件确定其偏航方向和偏航角度，然后将偏航信号放大传送给电动机，通过减速机构转动风力机平台，直到对准风向为止。
叶片数少的风力机通常称为高速风力机，它在高速运行时有较高的风能利用系数，但起动风速较高。由于其叶片数很少，在输出同样功率的条件下比低速风轮要轻得多，因此适用于发电。
20
水平轴风力机随风轮与塔架相对位置的不同而有上风向与下风向之分。
上风向：风轮在塔架的前面迎风旋转，叫做上风向风力机。上风向风力机必须有某种调向装置来保持风轮迎风。
14
风电产业
➢ 全球风电发展趋势 ✓ 机组容量大型化、产业规模化
➢ 新时期风电发展要求 ✓ 整体性要求更高、零部件相关技术有待提高 ✓ 与电网联系紧密，能效、稳定性要求提高 ✓ 控制系统重要性越发体现
➢ 我国风电发展存在问题 ✓ 风电建设与技术支持体系的不平衡 ✓ 控制系统研发、生产最为薄弱
15
2.风电机组的构成
2.06%

风力发电机及风力发电控制技术

风力发电机及风力发电控制技术156100摘要：风能生产是一种能有效降低能源消耗、保护自然环境的新型能源。

结合风能和清洁能源，可以带来更全面的效益。

人们利用现代先进的风力发电控制技术，有效地提高风力发电的质量和效率，促进风电市场更好的建立和发展。

本文主要分析风力发电机和风能控制技术，以提高其社会、经济效益和环境效益。

关键词：风力发电机;风力发电;控制技术前言我国能源资源迅速枯竭，自然环境受一定影响不断恶化。

因此，在此背景下，人们应大力开发和实施新型清洁能源，以有效克服这一问题，促进经济健康可持续发展。

风能的应用可以缓解能源危机，有效促进社会和经济的可持续增长，进一步凸显风能管理技术的重要性。

人们必须掌握技术要点，提高风能的效率。

1风力发电机风力发电技术是有效克服能源危机的关键措施之一。

风力发电具有独特的应用优势，引起了社会各界的高度重视和关注。

在传统风力发电机的生产过程中，双功率电刷较多，选择串联异步发电机、同步发电机等，大多接近同步速度。

进行恒速运行，采用恒桨距有效促进发电机运行；同步发电机的转速比较小，轴尺寸比平常小，发电电动机并网，起动转矩大。

人们在风力涡轮机方面加大力度，不断创新，提高性能。

目前新风机主要有：(1)无刷双馈异步发电机结构简单，过载能力较强，效率高，安全可靠，在实际应用中能深入发挥其优势，提高标准双馈发电机的性能。

解决了过去的问题，并展示了实现异步数组生成器的好处。

（2）永磁同步发电机的工作原理主要是以现代先进的二极管代替电刷装置，在同一基础上实现两者的高效连接，并采用特殊的外置电枢结构来执行不同的任务。

永磁同步发电机在工作过程中无需增加磁力装置，有效降低励磁成本，具有非常重要的运行优势，值得推广应用。

2风力发电控制技术的发展现状控制技术对风力发电机组的重要性主要体现在以下几个方面：风力发电机组产生的风能是随机的、不可控的。

风速、风向和强度随着客观自然条件的变化而变化，无法控制。

风力发电教程PPT课件

3、叶素上的受力分析 • 在W的作用下，叶素受到一个气动合力元dR，可分解为平行于W的阻力元dD和垂直于
W的升力元dL。 • 另一方面，dR还可分解为推力元dF和扭矩元dT，由几何关系可得：
dF＝dLcos + dDsin dT＝r(dLsin - dD cos )
• 由于可利用阻力系数CD和升力系数Cl 分别求得dD和dL: 2 dL = 1/2 CLW C dr 2 dD = 1/2 CD W C dr 故dF和dT可求。
• 安装角：桨叶剖面上的翼弦线与旋转平面的夹角，又称桨距角，记为。
• 半径r处叶片截面的几何桨距：在r处几何螺旋线的螺距。可以从几个方面来理解：
—几何螺旋线的描述：半径r，螺旋升角。 —此处的螺旋升角为该半径处的安装角r。 —该几何螺旋线
与r处翼剖面的弦线相切。 —桨距值： H=2r tg r
—气动力矩：合力R对（除自己的作用点外）其它点的力矩，记为M。又称扭转力矩。
• 为方便使用，通常用无量刚数值表示翼剖面的气动特性，故定义几个气动力系数： 2 升力系数： CL=L / (1/2 V C) 2 阻力系数： CD=D / (1/2 V C) 22 气动力矩系数： CM=M / (1/2 V C )
—厚度分布：沿着翼弦方向的厚度变化。 • 弯度：翼型中弧线与翼弦间的距离。
—弯度分布：沿着翼弦方向的弯度变化。
2、作用在翼型上的气动力
重要概念：攻角气流速度与翼弦间所夹的角度，记做，又称迎角。 M
V C
L
R
• 由于机翼上下表面所受的压力差，实际上存在着一个指向上翼面的合力，记为R。
—阻力与升力：R在风速方向的投影称为阻力，记为D；而在垂直于风速方向上的投影称为升力，记为L。

风力发电机及风力发电控制技术

风力发电机及风力发电控制技术摘要：“双碳”战略目标背景下，我国对于可再生清洁能源的使用愈发重视，风力发电逐渐成为主流供电方式。

对风力发电设备健康状态进行识别，有利于风电设备工作人员提前了解风力发电设备健康状态，消除存在的风险，对于保证电网系统正常工作具有重要的意义，基于此，本文对风力发电发展现状以及风力发电机及风力发电控制技术的措施进行了分析。

关键词：风力发电机；风力发电；控制技术1 风力发电发展现状近年来，各国对新能源产业的呼声越来越大，并着力发展太阳能、风能等。

截止到2021年，全球资源中风能约为2.74×109MW，其中约为73%为可利用风能，其利用率相比水能具有超过十倍的优越性。

我国地域广阔，具有极为良好的风能开发条件，据初步统计，我国陆地可开发风能超过2.53千瓦，海上可开发风能为7.5亿千瓦，按照五十米范围推算，总风能可达到20亿千瓦，可利用风能可达到14.6亿千瓦，风能可开发总量仅次于俄罗斯与美国。

风能作为新能源的一种，不仅具有良好的开发机制，还兼备宝贵的清洁属性，与太阳能同属于新能源的核心种类。

随着我国科学技术水平的持续提升，风力发电设备装机容量持续加大，在技术水平的进一步提升下，风能开发成本将进一步压缩，并且将实现大规模普及。

据资料显示，我国近年风力发电设备装机容量持续扩大，已经超过19.66GW，并且仍在持续上涨中。

从世界范围来看，我国新增风力发电装机容量超过全球新增风力发电装机容量的三分之一，位居世界首位，相比排名第二的美国高出12.64GW。

我国总装机容量占比约为全球的35%。

从数据中可知，我国风力发电事业正处于高速发展阶段，并且还有大量等待开发的风力装机场所。

新疆作为我国风力资源十分丰富的区域，每年风能储量超过九千亿，仅低于内蒙古区域。

在新疆地区我国有着世界最大的风能发电基地，陆上风机单机容量达到6.25兆瓦。

截止目前，新疆地区的风力资源储备仍在持续上涨，并且成为该区域的主要替代性清洁能源。

第3章风能、风力发电与控制技术(1)

积产生的动能称为风能密度（W/m2)。 3 表达式为： E 0.5
（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(W)。
表达式为：
W ES 0.5v3 S
（3）风能利用：风能的利用主要是将大气运动时所具有的动能转
化为其他形式的能量。风能发电：风的动能—电能
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SE
11
ESE
东
E
E EN
NN E
北北北北北东西
N
W NN
N W
北西南西西西北西南西西
W
W WS
SW
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 v。
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
第3章风能、风力发电与控制技术
33
双馈异步发电机的转子通过双向变频器与电网连接，可
实现功率的双向流动。优点： 1）功率变换器的容量小，成本低；既可以亚同步运行，也可以超同步运行，因此调速范围宽； 2）可跟踪最佳叶尖速，实现最大风能捕获； 3）可对有功功率和无功功率进行控制，提高功率因数； 4）能吸收阵风能量，减小转矩脉动和输出功率的波动，因此电能质量高，是目前很有发展潜力的变速恒频发电机。
图3-1 地球上风的运动
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第3章风能、风力发电与控制技术
9
3.1.2
风的特性与风能
1、随机性
2、风随高度的变化而变化
不同高度风速的表达式：
v h v0 h0
k

风力发电PPT

风力发电技术
我国开始利用风能作为动力大约在13世纪中叶。
现在所说的风能利用主要是指风力发电。采用风力涡轮机发电的设想始于1890年丹麦的一项风力发电计划，到 1918年丹麦已经投入运行了 120台风力发电机。
风力发电技术
风力发电走向规模化应用还是在20世纪90年代以后，风力发电的装机容量开始以每年平均 20%以上的速度增长，已成为世界上各种能源中增长最快的一种。
风力发电技术
二、我国风力发电概况
我国的风电事业起步较晚，在20世纪末，风力发电机组的制造还主要在于简单的小型家用风力发电机组。
进入21世纪以来，我国的风电装机容量开始快速增长， 2006年底，装机容量上升到将近260万kW。
我国国土面积辽阔，风能资源丰富，目前风电装机容量还相对较低。
风能是可再生能源形式，有利于可持续发展。有利于环境保护。随着风电技术的日趋成熟，风电成本越来越低，
可以和其他能源形式相竞争。
风力发电技术
风力发电的负面影响
间接的不可再生能源利用和污染物排放。机组生产过程中造成的污染物的排放是风电的间接污染物排放。
风电可能对鸟类造成伤害噪声问题对无线电通信的干扰安全问题，叶片折断伤人等
规模化的风力发电场80年代后期投入运行。
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截至2006年底，我国除台湾外累计安装风电机组 3311台，装机容量259.9 万kW,共建设 91个风电场，分布在16个省。
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“九五”期间，并网型风电机组得到快速发展。定桨距失速型200kW、250kW、 300kW 、 600kW风电机组；变桨距双速型600 kW风电机组；中国一拖和西班牙Made合资建立一拖美德风电设备公司，生产660kW风电机组；中国西航和德国Nordex合作建立西安维德风电设备公司，生产600kW风电机组。

风力发电机及风力发电控制技术

风力发电机及风力发电控制技术摘要：进入新时期以来，我国社会经济得到了高速的发展的同时，对于能源的消耗量也在日益增加，因此，人们越来越重视可再生能源的开发与利用。

风能具备开发潜力大、成本稳定可控且不会造成二次污染的自然能源。

要想使风能充分发挥作用，那么就需要利用先进的技术手段，目前，我国风力发电技术得到了进一步的发展。

其中风力发电控制系统是风力发电机的核心技术之一，想要使风力发电机具备更优的性能，就要结合风力发电机的具体需求对风力发电控制技术进行深入研究，从而推动我国风力发电产业的可持续发展。

关键词：风力发电机；风力发电；控制技术当前，我国风力技术尚处在起步阶段，风力控制技术的研究与开发是促进风力技术优化与创新的关键。

它的主要特征是：一、节能效果好。

风力发电控制技术的作用是能够有效地减少发电过程中的能耗，确保风力发电能够得到更好的发展，避免由于管理不当而导致的资源浪费。

二是能够有效地节省费用。

从长期来看，风力发电在节能、环境保护等方面有很大的优点，但是前期投入巨大，而通过控制技术的应用，可以有效地降低风力的投入，从而促进风力发电的进一步发展。

以及与之相关的工业。

1.风力发电机风力技术是解决能源短缺问题的重要手段。

风力以其特有的优越性受到了人们的广泛关注。

在常规风力机组的制造中，一般都采用双电刷，采用的是感应式、同步式等串联方式，其转速大都接近于同步。

采用定转速的方式，利用定桨间距的方式，有效地提高发电机的工作效率；同步发电机具有转速较低、轴径较小、发电电动机与电网相连、启动力矩较大等特点。

风能涡轮已经得到了加强，并继续进行革新和改进。

当前的新风机有：(1)无刷双馈异步发电机具有结构简单、过载能力强、效率高、安全性好等优点，可以充分利用它的优点，改善普通双馈发电机的性能。

过去的问题得到解决，并且显示出了实现一个异步阵列发生器的益处。

(2)PMSM的工作原理，主要是利用当前最先进的二极管取代电刷，使二者在相同的基座上有效地相连，并利用特殊的外部电枢结构，完成各种工作。

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