风力发电原理(控制)..
风力发电机的工作原理
风力发电机的工作原理
风力发电机是一种利用风能转化为电能的装置。
其工作原理主要是利用风力驱动叶片转动，然后通过转动的机械部件将机械能转化为电能。
下面我们将详细介绍风力发电机的工作原理。
首先，风力发电机的核心部件是风轮和发电机。
风轮是由多个叶片组成的，当风力吹过叶片时，叶片受到风力的作用而转动。
而发电机则是将叶片转动产生的机械能转化为电能的装置。
其次，风力发电机的工作原理是基于电磁感应的原理。
当叶片转动时，驱动发电机转动，而发电机内部的线圈则受到磁场的影响而产生感应电动势。
这个电动势随着叶片的转动而不断变化，最终产生交流电。
这就是风力发电机将机械能转化为电能的基本原理。
此外，风力发电机还需要配备控制系统来调节发电机的转速和输出电压。
因为风力的大小和方向是不稳定的，所以需要通过控制系统来保持风力发电机的稳定运行。
控制系统可以根据风速和电网负荷的变化来调节叶片的角度，以确保发电机的输出电压和频率稳定。
最后，风力发电机的工作原理还涉及到风能的捕捉和转化效率。
优秀的风力发电机应该能够充分利用风能，并将其转化为电能。
因此，风力发电机的设计和制造需要考虑叶片的形状、风轮的结构、发电机的效率等因素，以提高风力发电机的转化效率。
总之，风力发电机的工作原理是利用风能驱动叶片转动，然后通过发电机将机械能转化为电能。
通过控制系统的调节和优化设计，风力发电机能够稳定高效地将风能转化为电能，为人类提供清洁可再生的能源。
风力发电原理(控制)
风电成本问题：目前风电成本较高需要降低风电成本提高风电 的经济性。
风力发电技术的发展前景和展望
技术创新：随着科技的不断进步风力发电技术将更加高效、可靠降低成本提高发电量。
政策支持：各国政府对可再生能源的支持力度不断加大将推动风力发电技术的发展。
市场竞争：随着风力发电市场的不断扩大竞争将更加激烈技术领先的企业将获得更大的市场 份额。
风力发电原理和控制技 术
,
汇报人：
目录
01 添 加 目 录 项 标 题
02 风 力 发 电 原 理
03 风 力 发 电 机 组 控 制
技术
05 风 力 发 电 技 术 的 发
展趋势和挑战
04 风 力 发 电 机 组 控 制 技术的应用
Prt One
单击添加章节标题
Prt Two
风力发电原理
风力发电的基本原理
风能捕获：风能通过风力发电 机叶片转化为机械能
机械能转换：机械能通过发电 机转化为电能
电压与电流控制：通过控制系 统调节电压和电流使其稳定并 输送到电网
并网发电：与电网并联运行实 现风能的高效利用
风力发电机组的组成
风轮：捕获风能 并将其转换为机 械能
传动系统：将风 轮的机械能传递 到发电机
发电机：将机械 能转换为电能
Prt Three
风力发电机组控制 技术
风力发电机组控制系统的组成
风速传感器：测量风速为控制系统提供风速信息 控制系统：根据风速和发电机状态调节发电机组的功率输出 偏航系统：根据风向自动调整发电机组的迎风角度提高风能利用率 制动系统：在异常情况下对发电机组进行制动确保安全停机
风力发电机组控制策略
风力发电机组控制技术在节能减排中的应用
风力发电机组的工作原理及主要组成部分
风力发电机组的工作原理及主要组成部分1.风能捕捉：风力发电机组的核心部分是风轮或风叶，它们负责捕捉风能。
当风流通过风轮或风叶时，由于气流的动能和静压力的作用，会导致旋转力矩的产生。
2.动力传输：风能转化为旋转动能后，需要通过轴承和传动系统传输给发电机。
通常情况下，风轮转子和发电机的转子是相互连接的，通过传动系统将转动动能传递给发电机转子。
3.电能转化：传动系统将机械能转化为发电机的转动，进而通过电磁感应原理将机械能转化为电能。
发电机的转子通过旋转感应电流，再通过电磁感应产生电压，最终输出电能。
1.风轮：风力发电机组的核心部分，用于捕捉风能并转化为机械能。
通常采用多片叶片将风流导向转子，并利用气流的动能产生旋转力矩。
风轮的叶片材料通常采用复合材料或金属材料，以提高其耐久性和轻量化。
2.发电机：发电机负责将机械能转化为电能。
通常采用异步发电机或同步发电机来生成电能。
发电机的转子和风轮的转子相互连接，通过传动系统将旋转动能传递给发电机转子，产生电能输出。
3.传动系统：传动系统用于将风轮的旋转动能传递给发电机的转子。
传动系统通常由齿轮箱、轴承等组成。
齿轮箱用于调节风轮旋转速度，使其适应发电机的工作条件。
轴承则用于支撑风轮和发电机的转子。
4.控制系统：控制系统负责监测风力发电机组的工作状态，并控制风轮的转速和发电机的输出电压。
通过控制系统，可以使风力发电机组根据实际的风速和电网需求进行工作调节。
总结起来，风力发电机组通过捕捉风能、运用传动系统将机械能传递给发电机，并最终通过电磁感应将机械能转化为电能。
风力发电机组的主要部件包括风轮、发电机、传动系统和控制系统。
通过这些部件的协调工作，可以将风能高效地转化为电能，实现清洁能源的利用。
风力发电机的原理运作
风力发电机的原理运作风力发电机是一种利用风能转化为电能的装置。
它利用风的能量转动叶轮，通过传动装置将旋转的动能转化为电能。
下面我们详细介绍风力发电机的原理和运作过程。
一、风力发电机的原理1. 风的动能转换为叶轮的动能：当风经过叶轮时，叶轮所受到的风力会使其开始旋转。
这是因为风有一定的动能，当它与叶轮表面接触时，由于叶轮的形状和设计，风力会使叶轮开始转动。
2. 叶轮的转动驱动发电机：叶轮的转动会通过传动装置传递到发电机，从而驱动发电机产生电能。
传动装置通常由齿轮、轴等组成，可以将叶轮旋转的动能转换为发电机所需要的转动力。
3. 发电机的工作原理：发电机是将机械能转化为电能的关键部件。
它由转子、定子、磁场等构成。
当叶轮转动传递给发电机时，转子内的导线会受到磁场力的作用而产生电动势。
这个电动势经过适当的电路处理后，最终输出为可用的电能。
二、风力发电机的运作过程1. 风力发电机的启动：风力发电机需要一定的风速才能启动。
一般来说，需要的风速在3米/秒至5米/秒之间。
当风速达到或超过设定值时，发电机会自动启动。
2. 风力发电机的控制：发电机可以根据不同的风速自动调整叶轮的转速。
当风速过高时，会启动风速控制器，通过改变叶轮的角度来降低风力对叶轮的影响。
这种控制可以保证风力发电机在不同风速下都能正常工作，同时也可以保护发电机避免风力过大造成的损坏。
3. 风力发电机的发电：当风力发电机启动后，叶轮开始旋转，带动发电机转动。
发电机可以将机械能转化为电能，并通过输出端口输出。
这些电能可以进行储存或传输供给社会使用。
4. 风力发电机的维护和安全：风力发电机需要定期对设备进行维护和保养，以确保其正常工作。
同时，风力发电机也要注意安全问题，避免发电机受到恶劣天气或其他外部因素的影响。
三、风力发电机的优势和应用1. 可再生能源：风力发电是一种利用风能的可再生能源。
风是一种无尽的能源，而且对环境几乎没有污染。
2. 低碳环保：风力发电过程中不产生温室气体和空气污染物。
风力发电的原理和应用
风力发电的原理和应用风力发电，顾名思义，是利用风力产生电能的一种发电方式。
在现代社会，随着对可再生能源的需求不断增加，风力发电也成为了一种越来越重要的能源。
本文将介绍风力发电的原理、应用和未来的发展趋势。
一、风力发电的原理风力发电的基本原理很简单，就是利用风轮（也称为风机）旋转发电。
当风流过风轮时，将推动风轮转动，风轮通过传动系统带动发电机旋转，发电机则将机械能转换为电能输出。
其中，风轮是由叶片和轴组成的，叶片是承受风力的部分。
叶片的形状、数量和大小等因素将影响风轮的转速和转动效率。
虽然风力发电的原理很简单，但实现起来却不容易。
首先，风轮需要在合适的风速下才能转动产生电能，而风力的大小和方向又会随着气象条件的变化而不断变化。
因此，选址成为了风电站建设中的重要因素，一般会选择海拔高、风力稳定的地区来建立风电站。
另外，为了提高风力发电的效率，还需要在设计阶段考虑风轮的材质、结构和设计等方面的因素。
二、风力发电的应用风力发电作为一种清洁能源，被广泛应用于全球各个国家和地区。
根据国际能源署的数据，截至2019年底，全球风力发电的总装机容量已经超过了6.32亿千瓦，占全球电力供应的5%。
其中，中国、美国和德国是全球三大风力发电大国。
风力发电在能源领域的应用主要分为两个方面：一是大规模的商业化利用，另外一个是小规模的分布式利用。
大规模的商业化利用通常指的是建立风电站来大规模地利用风力发电。
风电站可以有不同的容量，从几百千瓦到几十兆瓦不等。
风电站的建设需要考虑很多因素，如选址、设备采购和调试等。
但是，在商业化利用中，由于需要建设大型的风电站，需要投入巨大的成本，并且存在地域和季节限制。
小规模的分布式利用则是将风力发电技术应用于家庭、企业和社区等小规模场景中。
一般通过安装风力发电设备，如小型风轮或风能发电机组，在小规模的场景中产生清洁的电力。
分布式利用具有灵活性、可持续性和可控性等优点，并且适合于人口分散的区域。
风力发电机的工作科学原理是什么
风力发电机的工作科学原理是什么风力发电机是一种利用风能将其转化为电能的设备。
它是利用风的动能来带动发电机转子旋转，使机械能转化为电能的装置。
风力发电机作为可再生能源的代表之一，已经广泛应用于各地的发电场和风电场。
风力发电机的工作原理可以简洁地概括为将风能转化为电能的过程。
其实质是通过利用空气流动与高速转动发电机转子之间的相互作用来转化。
风力发电机由风轮、发电机组成。
下面主要从以下几个方面来介绍风力发电机的工作原理。
首先，风力发电机的工作原理之一是空气流动的能量转化为机械能。
当风力吹向风轮时，风轮的叶片受到风力的推动而旋转。
风轮直径较大，叶片数较多，可以牵引更多的空气，使其产生剧烈的旋转。
在风轮旋转的过程中，风轮的叶片与风之间的相互作用犹如一台叶片带动的轮转动，相对于风的方向，将风的动能转化为叶片的动能。
接下来，风力发电机的工作原理之二是机械能转化为电能。
风力发电机的风轮通过轴连接到发电机上，风轮的旋转使得发电机内的转子也开始旋转。
发电机的转子是由电磁铁组成的，当转子旋转到一定速度时，通过磁力线的感应作用，将机械能转化为电能。
简单来说，就是转子旋转时，导线在磁场中产生电动势，从而在导线电流的作用下产生电能，并通过导线输出。
此外，风力发电机的工作原理还涉及到发电机和电网之间的连接。
发电机通过输电线路将电能输送到电网，向用户提供电力供应。
传统的风力发电机是直流发电机，因此需要通过变流器将直流电转化为交流电以适应电网的工作要求。
随着科技的进步，目前已经出现了直接输出交流电的风力发电机，使得发电的效率更高，减小了能量的损失。
总的来说，风力发电机是通过将风能转化为电能的过程来实现发电的。
它的工作原理包括了空气流动的能量转化为机械能，机械能转化为电能以及电能与电网的连接。
风力发电机作为一种可再生能源的代表，具有环保、高效、可持续等优势，被广泛应用于各地的发电场和风电场，为人们提供了清洁能源，并且减少了对传统能源的依赖。
风力发电原理(控制)
风力发电原理(控制)一、风力发电的基本原理风力发电是指利用风能转换成电力的一种清洁能源，其基本原理是将风能转化为机械能，再由发电机将机械能转化为电能。
因此，风力发电系统主要包括风能转化系统和发电系统两大部分。
风能转化系统风能转化系统一般由风轮、变桨机构和转速限制器组成。
具体来说，风轮是通过风能驱动旋转，变桨机构可以改变风轮叶片的角度以便控制风轮的旋转速度和转向，而转速限制器则可以限制风轮的旋转速度，以防风轮过快损坏风力发电系统。
发电系统发电系统由发电机、变流器和电子控制系统组成。
发电机将机械能转化为电能并输出到电网中，变流器则将交流电转化为直流电，并控制电能输出的电压和频率。
电子控制系统则可以实现对风力发电系统的监控和维护。
二、风力发电的控制风力发电系统的控制方案主要分为以下几种：1. 恒功率控制恒功率控制是指在风速超过额定风速时，通过调节风轮的旋转速度来控制风力发电系统的输出功率，以便让发电机输出恒定的电功率。
这种控制方式可以保证风力发电系统的稳定运行，但是当风速超过一定限制时，风轮的旋转速度会超过允许范围，从而导致发电系统的停机或受损。
2. 变桨控制变桨控制是指通过改变风轮叶片的角度来控制风力发电系统的输出功率。
当风速超过额定风速时，风力发电系统会自动调节叶片角度，以减小叶片受到的风力，从而控制风力发电系统的输出功率。
这种控制方式可以确保风力发电系统的安全运行，但是其控制精度相对较低，且需要涉及到大量的机械运动部件，容易受到外部环境的影响。
3. 惯性控制惯性控制是指通过测量风轮旋转速度和转向来控制发电机的输出功率。
当风速超过额定风速时，惯性控制系统会立即闸掉风轮，以避免风力发电系统受到损坏。
这种控制方式可以使风力发电系统的响应速度更快，但是需要消耗大量的电能，不太适合长期运行。
三、风力发电系统的优点相比于传统的化石能源和核能发电技术，风力发电有以下几个优点：1.清洁能源。
风力发电不会产生任何污染物，对环境更加友好。
风力发电原理
4）最大限度地将风能转换为电能,即在额定风速以下 ,可能使发电机在每1种风速时,输出的电功率达到最大, 额定风速以上时则保持输出电功率为常量；
5）风力发电机输出的电功率保持恒压恒频,有较高的 电能品质质量.
风力发电机组控制目标有很多项,控制方法多种多样, 按控制对象划分大致可分为偏航系统、发电机并网 控制系统、发电机功率控制系统、电容器控制系统 等等,其中两个核心问题是：风能的最大捕获以提高 风能转换效率以及改善电能质量问题.由风力机最大 风能捕获的运行原理可知,若风速越高,则与之相对 应的风力机转速越高.但受风电机组转速极限、功率 极限等限制,风力机转速不可能太高.
分类： 1）根据它收集风能的结构形式及在空间的布置,可
分为水平轴式或垂直轴式. 2）从塔架位置上,分为上风式和下风式；
3）还可以按桨叶数量,分为单叶片、双叶片、 三叶片、四叶片和多叶片式.
4）从桨叶和形式上分,有螺旋桨式、H型、S 型等；
5）按桨叶的工作原理分,则有升力型和阻力型 的区别.
6）以风力机的容量分,则有微型(1kW以下)、 小型(1—10kW)、中型(10—100kW)和大型 (100kw以上)机.
其中, Cp为风能利用系数（Power Coefficient）,表示风
机捕获风能的能力, Cp = Pcapture / Pwind
偏导航系统的作用
偏航系统的主要作用有两个： 1) 与风力发电机组的控制系统相互配合,使风发电 机组的风轮始终处于迎风状态,充分利用风能,提高 风力发电机组的发电效率； 2) 提供必要的锁紧力矩,以保障风力发电机组的安 全运行.
（四）发电机
发电机的作用,是利用电磁感应现象把由风轮输出 的机械能转变为电能.
2、双馈式异步风力发电机组
第四、五章 风力发电机原理与控制 风力发电原理课件
3.机组控制系统
主要控制系统
1）变桨距控制系统 2）发电机控制系统 3）偏航控制系统 4）安全保护系统
风轮
风
增速器
变桨距 风速测量
发电机 转速检测
并网开关
电网 变压器
并网
熔断器
控制系统
发电功率 其它控制
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3.机组控制系统
控制系统功能要求：
1）根据风速信号自动进入启动状态或从电网自动切除； 2）根据功率及风速大小自动进行转速和功率控制； 3）根据风向信号自动对风； 4）根据电网和输出功率要求自动进行功率因数调整； 5）当发电机脱网时，能确保机组安全停机； 6）运行过程对电网、风况和机组的运行状况进行实时监测 和记录，处理； 7）对在风电场中运行的风力发电机组具有远程通信的功能； 8）具有良好的抗干扰和防雷保护措施。
(塔底急停)
(机舱急停)
Profibus ok
110S1 (振动)
110S2 (扭缆)
110K3 （叶轮超度）
110K4 (发电机超速)
110K5 （变桨安全链）
110K6 （看门狗动作）
110K7
110K8
110K9
(变桨安全链)
110KA (偏航系统安全链)
110KB (变流系统安全连)
安全链系统
直驱型变速恒频风力发电机组的结构示意图
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2.双馈发电机
双馈异步发电机又称交流励磁发电机，具有定、转子两套绕组。定子结构与异 步电机定子结构相同，具有分布的交流绕组。转子结构带有集电环和电刷。与 绕线式异步电机和同步电机不同的是，转子三相绕组加入的是交流励磁，既可 以输入电能，也可以输出电能。转子一般由接到电网上的变流器提供交流励磁 电流，其励磁电压的幅值、频率、相位、相序均可以根据运行需要进行调节。 转子也可向电网馈送电能，即电机从两端（定子和转子）进行能量馈送，“双 馈”由此得名。
风力发电机原理与机组控制
风力发电机原理与机组控制
风力发电机是一种将风能转换为电能的设备，其基本原理是利用风力驱动风轮旋转，通过传动系统将旋转的机械能传递给发电机，最终产生电能。
风力发电机主要由叶片、轮毂、传动系统、发电机、控制系统等组成。
叶片是风力发电机的关键部件，其形状和材料会影响到风力发电机的效率和性能。
轮毂是连接叶片和传动系统的部件，传动系统包括齿轮箱和联轴器等，用于将叶片旋转的机械能传递给发电机。
发电机则是将机械能转换为电能的核心部件。
风力发电机组的控制主要包括对风轮转速、发电机输出功率和机组运行状态的控制。
控制系统的核心是控制器，其通过传感器和执行器等部件，对风轮转速、发电机输出功率和机组运行状态进行实时监测和控制。
控制风力发电机组的目的是在保证发电机组安全运行的前提下，实现对发电机组输出功率的优化控制，从而提高发电效率和可靠性。
为此，控制器需要对风速、风向、叶片角度、发电机转速和输出功率等参数进行实时监测和控制。
总之，风力发电机组的控制是一项复杂的技术，需要对风力发电机的工作原理和控制系统有深入的了解和掌握。
风力发电基本原理
风力发电基本原理一、引言风力发电是指利用风能转换为机械能，再将机械能转化为电能的过程。
随着环保意识的不断提高，风力发电作为一种清洁、可再生的能源，越来越受到人们的关注和重视。
本文将详细介绍风力发电的基本原理。
二、风力发电系统组成1. 风轮风轮是风力发电系统中最核心的部分，它由叶片、轴承、主轴等组成。
其作用是将风能转化为机械能。
2. 发电机发电机是将机械能转化为电能的关键部件。
通常采用同步发电机或异步发电机。
3. 变流器变流器是将交流电转化为直流电或将直流电转化为交流电的装置。
在风力发电系统中，变流器主要用于控制输出功率和调整输出频率。
4. 控制系统控制系统包括传感器、控制器等组件。
其作用是监测和调节整个系统运行状态，确保系统安全稳定运行。
三、风力发电原理1. 风动能与叶片运动当空气中存在气压差时，就会产生风。
当风吹到叶片上时，叶片就会受到风力的作用而运动。
2. 叶轮转动与机械能当叶片运动时，带动风轮转动。
由于风轮与主轴相连，因此主轴也会随之转动。
这样就将风能转化为机械能。
3. 机械能与发电当主轴转动时，就可以带动发电机旋转。
由于发电机内部有导体和磁场，因此旋转时就会产生电磁感应作用，从而将机械能转化为电能。
4. 控制系统调节输出功率和频率通过控制系统中的传感器和控制器对整个系统进行监测和调节，可以控制输出功率和频率。
这样就可以确保系统安全稳定地运行，并且最大限度地利用风力资源。
四、总结本文介绍了风力发电的基本原理及其组成部分。
通过对整个系统的详细分析，我们可以更加深入地了解风力发电的工作原理，并且更好地掌握其运行方式和调节方法。
随着技术的不断进步和环保意识的不断提高，相信风力发电将会越来越广泛地应用于各个领域，为人类创造更加美好的未来。
风力发电机的转速控制说明书
风力发电机的转速控制说明书一、引言风力发电是一种利用风能转化为电能的清洁能源。
风力发电机是将风能转化为机械能，再通过发电机转化为电能的设备。
本说明书旨在介绍风力发电机的转速控制方法，并提供相关操作指南。
二、转速控制原理风力发电机的转速控制是为了优化发电机的工作状态，提高发电效率。
常用的转速控制方法包括以下几种：1. 常速控制：将风轮转速保持在固定的恒定值。
这种控制方法适用于风速较稳定的区域，并能保持较高的发电效率。
2. 变桨角控制：通过调整桨叶的角度来控制风轮受力情况，从而控制转速。
当风速较高时，增大桨叶角度，减小风轮转速；反之，减小桨叶角度，增大风轮转速。
这种控制方法适用于风速波动较大的区域。
3. 变频控制：通过改变发电机的电磁场频率来控制风力发电机的转速。
这种方式可以实现风轮转速的精确控制，适用于风速波动较大且要求较高的发电场景。
三、转速控制操作指南为了确保风力发电机的正常运行，以下是转速控制的一些建议：1. 在常速控制模式下，需要根据风速的变化调整风轮的转速。
定期监测风速，并根据监测结果调整转速，以保持最佳发电效率。
2. 在变桨角控制模式下，需要根据风速变化及转速要求调整桨叶的角度。
通常风速较高时，宜减小桨叶角度，以防止叶片过载；风速较低时，适当增大桨叶角度，以保证风轮转速达到要求。
3. 在变频控制模式下，操作人员需根据风速和发电机转速的设定值，进行相应的频率调节。
频率调节需根据具体机型和厂家提供的操作手册进行。
4. 定期检查发电机设备及控制系统的运行情况，确保转速控制装置的正常工作。
如发现异常情况，应及时进行维修或联系厂家处理。
四、安全注意事项在使用风力发电机的过程中，需要注意以下安全事项：1. 操作人员应该熟悉发电机的工作原理、性能和操作规程，并进行相应的培训。
2. 在进行转速控制操作前，应确保风力发电机处于安全状态，并切断相关电源。
3. 操作过程中，应遵循操作规程，不得擅自改动设备参数或超负荷操作。
风力发电工作原理
风力发电工作原理
风力发电是利用自然风能转化为电能的一种技术。
其工作原理可以概括为以下几个步骤：
1. 风轮转动：在风能利用装置上安装了数个风轮，当风经过时，风轮开始旋转。
风能利用装置通常设置在风力较强的地区，以便更大程度地利用风能。
2. 主轴与发电机连接：风轮通过主轴与发电机相连。
主轴作为传输物理力的中介，将风轮旋转的动能传递给发电机。
3. 转化机制：发电机是将机械能转化为电能的装置。
通过发电机内部的磁场和线圈相互作用，机械能就转化为电能。
4. 电能输出：转化后的电能经过电气系统处理后，通过输电线路输送给用户。
输电线路将电能从发电设备输送至用户端，供用户使用。
总体上，风力发电的工作原理是将风能转化为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能。
这种技术既能有效地利用自然资源，又能减少对传统能源的依赖，降低环境污染，因此成为一种重要的清洁能源技术。
风力发电的原理
风力发电的原理风力发电原理一、风的动能风是一种具有能量的自然现象，它具有动能。
当风吹过时，它会对阻挡物产生作用力，这种作用力就是风能。
风能的大小与风速、空气密度和受风面积有关。
在风力发电中，风能被转化为机械能，进而转化为电能。
二、风力驱动涡轮机风力发电的核心部件是涡轮机。
当风吹过涡轮机时，涡轮机的叶片受到风的推动而旋转。
这种旋转运动将风的动能转化为机械能，进而驱动发电机产生电能。
三、能量转换与储存涡轮机输出的机械能通过减速器和齿轮箱等转换装置，将旋转运动转化为发电机所需的速度和转矩。
在这个过程中，机械能被转化为电能。
此外，为了平衡风的不稳定性，现代风电系统通常配备有储能装置，如电池或超级电容器。
四、电力传输与分配产生的电能通过变压器升压后，输送到电网中。
电网将电能传输到各个用户，满足他们的电力需求。
在电力分配过程中，需要考虑到电力负荷的分布和需求，以确保电力系统的稳定运行。
五、控制系统与安全保护为了确保风电系统的稳定运行和安全性，需要配备控制系统和安全保护装置。
控制系统用于监测和控制涡轮机和发电机的运行状态，而安全保护装置用于防止风电设备过载、振动和高温等故障的发生。
六、风电场设计与布局风电场是多个风电设备的集合，其设计和布局对风电系统的效率和可靠性有很大的影响。
在风电场设计时，需要考虑地形、气候、风资源分布等因素，以确定最佳的风电设备布局和型号。
同时，风电场的设计还需要考虑环保和经济效益等因素。
七、经济与环境影响风力发电是一种可再生能源，其运行成本相对较低，同时也有助于减少对化石燃料的依赖，从而减少温室气体排放。
然而，风电场的建设和运营也可能对环境产生影响，例如对土地和自然景观的影响、噪音和鸟类迁徙等方面的影响。
因此，在开发风电项目时需要综合考虑经济和环境因素，以实现可持续发展。
风力发电原理(控制)教学课件
机舱
包含发电机和齿轮箱， 用于将风轮的机械能转
换为电能。
塔筒
支撑整个风力发电机组 ，提供所需的高度以捕
获更多风能。
控制系统
监控风力发电机组的运 行状态，确保其安全、
高效地运行。
风力发电机的工作原理
01
02
03
04
风能捕获
当风吹过风轮叶片时，叶片的 翼型剖面产生升力，使叶片旋
转。
机械能转换
风轮通过主轴和齿轮箱将旋转 的机械能传递给发电机。
生命周期成本
包括初始投资、运营和维护成 本在内的总成本。
03
CATALOGUE
控制系统的基本原理与技术
控制系统的基本概念与组成
控制系统定义
控制系统是一种通过输入、处理和输出等环节，实现某一特定目 标的闭环系统。
控制系统组成
控制系统通常由传感器、控制器、执行器和被控对象等部分组成。
控制系统的基本功能
风力发电机组的维护与检修
日常维护
定期检查风电机组及相关设备的运行状态，及时 发现并处理潜在故障。
定期检修
根据设备运行状况和维修周期，进行全面的检查 、测试和维修，确保设备正常运行。
备件管理
建立完善的备件管理体系，确保备件供应及时、 充足，降低设备维修成本。
风力发电与其他可再生能源的互补利用
风光互补
利用风能和太阳能的互补性，合理配置风光发电机组，提高能源 利用效率和可靠性。
多能互补
结合风能、太阳能、水能等多种可再生能源，构建多能互补发电 系统，实现能源的多元化和稳定性。
区域能源互联
加强区域内的能源互联互通，优化能源资源配置，提高可再生能 源的消纳能力和能源利用效率。
06
风力发电是什么原理
风力发电是什么原理
风力发电是利用风的动力将其转化为机械能，再进一步转化为电能的过程。
其工作原理主要包括以下几个步骤：
1. 风能收集：通过风力发电机的叶片，将风的运动能量转化为机械能。
当风经过叶片时，叶片会因气流的冲击而转动。
2. 机械能传输：转动的叶片通过机械传动装置（如齿轮和轴）将机械能传递给风力发电机的发电机部分。
3. 电能转化：传递到发电机的机械能会引起电磁感应作用，生成交流电。
发电机的转子通过电导磁力的作用，在导线上产生一定的电动势。
4. 输电和储存：通过电缆将发电机产生的电能输送到变压器等设备中进行升压和输送，最终接入电网，供应给用户使用。
同时，部分电能也可以通过储能装置（如蓄电池）进行储存，以备不时之需。
风力发电机组的系统控制
风力发电机组的系统控制随着环境保护意识的不断提高和能源危机的加剧，风力发电作为一种清洁、可再生的能源利用方式，逐渐受到人们的关注和推广。
而风力发电机组的系统控制是实现稳定、高效发电的重要保障。
一、风力发电机组的系统组成和工作原理风力发电机组由风轮、转速控制系统、发电机和电力转换器等组成。
当风轮受风的作用旋转时，转动产生动能被传给发电机，经过电力转换器转化成交流电并输出。
其中，转速控制系统对风轮的转动进行调节，保证发电机在最大效率下运转。
二、风力发电机组的系统控制策略1.转速调节：转速调节是风力发电机组的基本控制策略。
其目的是保证风轮叶片旋转的速度达到最优区间，从而提高发电机的输出功率。
转速调节主要分为机械、电子和混合控制等方式。
机械控制：传统的机械控制方式采用转向浆的机械设计，通过改变羽片的角度来控制风轮转速。
该方式简单、成本低但稳定性不够。
电子控制：通过控制发电机转子上的磁场来改变发电机的输出功率，进而实现转速控制。
该方式精度高、稳定性好但成本较高。
混合控制：将机械和电子控制方式的优点结合起来，增强控制系统的稳定性和可靠性。
混合控制方式是当前主流的转速调节方式。
2.偏航控制：偏航控制是风力发电机组的必要控制策略，用来控制风轮的方向。
在复杂的气象条件下，通过偏航控制将风轮转向风向，并在突发的气象变化中及时调整风轮方向，减小因系统失控导致的风力发电机组运行出现事故。
3.电网支撑和功率平衡控制：电网支撑和功率平衡控制是指将风力发电机组的输出能量与电网负荷之间建立反馈控制，保证电能质量和电力系统的稳定性。
在市场化环境，对接电网的风力发电机组还需要实现功率平衡控制，控制机组的风电功率与基础负荷之和保持稳定。
三、风力发电机组的系统控制优化随着风力发电行业的快速发展，风力发电机组的系统控制的优化已成为实现高效、稳定发电的重要途径。
通过优化转速调节、偏航控制、电网支撑和功率平衡控制等关键系统控制策略，可以实现以下目标：1.提高机组发电效率，降低运行成本；2.提高机组的响应速度，保证风场运行的稳定性；3.实现对风力资源与市场需求的动态调整，提高风力发电系统的灵活性；4.通过风力发电机组的智能化控制系统，实现设备状态监测、故障诊断等高端需求。
风力发电机工作原理
风力发电机工作原理风力发电机是一种利用风能进行能量转换的设备，通过将风能转化为机械能，再经过发电机转化为电能。
它的工作原理可以归纳为以下几个部分：风能捕捉、转化、传输和发电。
一、风能捕捉风力发电机首先需要捕捉到自然环境中的风能。
它通常由塔架、叶轮和机舱组成。
塔架是发电机的支撑结构，使其能够高度位置固定。
叶轮是其中最为重要的部件，它通常由数片叶片组成，能够在风的作用下旋转。
机舱内部包含了发电机和控制系统。
二、风能转化当风吹过叶轮时，风力对叶片的作用力使其开始旋转。
叶片的形状和数量都对风能的捕捉效率有重要的影响。
通常来说，叶片的形状会呈现出帆板状或者扇形状，以最大程度地捕捉风能。
旋转的叶片通过轴将机械能转化为旋转动能。
三、风能传输旋转的轴通过传动系统将机械能传输到发电机中。
这个传动系统可以是通过齿轮传动或者直接耦合实现的。
传动系统的设计非常重要，需要考虑到风力发电机的额定功率、转速范围等参数，以保证能量的高效传输。
四、发电机舱内的发电机将机械能转化为电能。
发电机通常采用感应发电机或者永磁同步发电机。
感应发电机通过感应原理将旋转的轴与定子之间的磁场耦合，在定子线圈内产生感应电流。
而永磁同步发电机则通过自身的永磁场与旋转的轴之间的磁场耦合，通过感应原理产生电流。
在风力发电机工作的整个过程中，控制系统起到重要的作用。
控制系统可以根据风速和功率输出要求来调节叶轮的角度，以达到最佳的工作状态。
另外，控制系统还能实时监测风力发电机的运行状态，当发现异常时及时报警或采取相应的措施。
总结起来，风力发电机的工作原理可以简单概括为：捕捉自然环境中的风能，将其转化为旋转的机械能，然后经过发电机转化为电能。
通过高效传输和控制系统的调节，最大限度地利用风能进行发电，为可再生能源的开发做出重要贡献。
简述风力发电机的工作原理
简述风力发电机的工作原理1. 什么是风力发电机风力发电机，顾名思义，就是靠风的力量来发电的设备。
想象一下，在广袤的田野上，巨大的风车旋转着，仿佛在和天空中的云朵打招呼。
每当微风拂过，这些风车就开始欢快地转动，像是在跳一场大舞。
它们的主要任务，就是把风的动能转化为电能，让我们的生活充满便利。
是不是感觉很神奇呢？2. 工作原理2.1 风的力量首先，风力发电机的“秘密武器”就是风！风是一种自然现象，它是由于空气流动产生的。
当风吹过发电机的叶片时，这股力量就像是一双无形的手，把叶片推着转动。
想象一下，你在户外玩风筝，风把风筝拉得飞得高高的，那种力量就是风的魅力。
而这些风力发电机的叶片，设计得非常巧妙，能够最大限度地捕捉风的力量，真是“巧夺天工”！2.2 转动的叶片当风把叶片推起来时，叶片就开始转动。
这里有个有趣的现象，叶片的转动速度和风的速度是有关系的，风速越快，叶片转得也就越快。
这就像你在秋天的公园里推秋千，推得越用力，秋千就摆得越高。
这种转动的力量会通过一根轴，传递到发电机内部。
3. 发电的过程3.1 发电机的魔力接下来，转动的轴带动发电机开始工作。
发电机里面有磁铁和线圈，当轴转动时，磁铁在移动，产生磁场的变化。
这种变化就会在线圈中产生电流，电流就像是从发电机里“蹦出来”的小精灵，奔向我们的家庭和工厂。
是不是听起来像魔法？其实这是物理学的原理，只不过把它变得神奇了而已！3.2 电能的分配电流产生后，接下来的任务就是把这些电能送到我们需要的地方。
发电机把电能送到变电站，变电站再将电能送到千家万户。
这样一来，你的家里就能用上这来自自然的清洁能源，真是方便得不得了！而且，风能是取之不尽、用之不竭的，就像老话说的“福无重至”，让人觉得特别幸福。
4. 风力发电的优势风力发电不仅能提供源源不断的电力，还对环境友好。
与传统的化石燃料相比，风能的利用不会排放二氧化碳，帮助我们保护大气、减少温室气体的排放，真是为地球出了一份力！而且，风力发电机的建设一般也不会占用太多土地，风车和农田的结合让农业与发电互相促进，形成了一个和谐的生态圈，简直就是双赢的好事！5. 未来的希望当然，风力发电也面临一些挑战，比如风的不稳定性以及设备维护等问题。
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—— 华北电力大学控制科学与工程学院
吕跃刚
North China Electric Power University
第一章 绪 论
旋转罩 轮毂
机舱 油冷却器
热交换器
低速轴
齿轮箱 旋转接头
控制箱
变桨驱动 支撑轴承
偏航驱动
发电机
通风
隔离减震
机舱座
风力发电机组结构图
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i 10o iM20o 30o 40o
•升力系数与阻力系数是随攻角变化的
•升力系数随攻角的增加而增加，使得桨叶 的升力增加，但当增加到某个角度后升力 开始下降；阻力系数开始上升。出现最大 升力的点叫失速点。
•截面形状（翼型弯度、翼型厚度、前缘位 置）、表面粗糙度等都会影响升力系数与 阻力系数。
•对有限长桨叶，叶片两端会产生涡流，造 成阻力增加，
Fd
1 2
Cd Sv2
阻力，与气流方向平行，Cd — 阻力系数
B
Cd、Cl 是由设计的叶片决定的固有参数，也是气动力计算的原始依据。
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第二章 风力机控制
二、2、升力和阻力的变化曲线
0.8
Cl
0.6
0.4
Cd
0.2
-30o -20o -10o 0o Cl min -0.2
当转速接近同步转速时，三相主电路上的晶闸管被触发开始导通，导通角随与同 步转速的接近而增大，发电机转速的加速度减少；当发电机达到同步转速时晶闸管 完全导通，转速超过同步转速进入发电状态；1秒后旁路接触器闭合，电流被旁路， 如一切正常晶闸管停止触发。
v22 )
令两式相等，得 v v1 v2 2
经过风轮风速变化产生的功率为
P
1 4
S
(v12
v22
)(v1
v2
)
其最大功率可令
dP dv2
0
得
v2
1 3
v1
，代入后得到的最大理想功率为
Pmax
8 27
Sv13
与气流扫掠面积风的能量相比，可得风力机的理论最大效率：max
Pm a x E
第一章 绪 论
一、机组的总体结构
风
风
风轮 增速器
发电机
主继电器
电网 主开关 变压器
变桨
转速 风速
熔断器
晶闸管 并网
控制系统
功率
无功补偿
•定桨：1.5-2.5叶尖扰流器起脱网停机气动刹车，一般采用双速发电机来提高效率。 •变桨：随风速改变攻角，超过额定风速保持额定功率。 •设计风轮转速：20-30r/min，通过增速器与发电机匹配。 •采用晶闸管软切入并网，并网容易，扰动小。 •含微处理器的控制系统。
Cl
w2dS
dD
1 2
Cd
w2dS
dF气流W产生的气动力
轴向推力dFa=dLcosI+dDsinI 旋转力矩dT=r(dLsinI-dDcosI) 驱动功率dPw=ωdT
风输入的总气动功率P=vΣFa 旋转轴得到的功率Pu=Tω 风轮效率η=Pu/P
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功率
大发电机功率曲线
如6极200kW和4极750kW
P1 小发电机功率曲线 切换点
P2
风速
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第三章 定桨距风力发电机组
一、定桨距风力发电机组的特点
5、功率输出 功率的输出主要决定于风速，叶片的失速特性功率曲线是在标准空气密度ρ=1.225kg/m3测出的， 一般温度变化±10oC，空气密度变化±4%。因此气温升高，密度下降，输出功率减少。 750kW机组可能会出现30~50kW的偏差， 6、节距角与额定转速的设定对功率输出的影响 •由于机组的桨叶节距角和转速都是固定不变的，使机组功率曲线上只有一点有最大功率系数。 •额定转速低的机组，低风速下有较高的功率系数；额定转速高的机组，高风速下有较高的功率 系数。即为双速电机依据。 •设计的最大功率系数并不出现在额定功率上，因风力发电机并不经常工作在额定风速点。定桨 距风力发电机应尽量提高低风速的功率系数和考虑高风速的失速性能。
•全桨叶变距型机组 启动时可进行转速控制，并网后可进行功率控制。 电液伺服机构与闭环变距控制提高了机组效率。
•基于变速恒频技术的变速型机组 采用变速风力发电机。 根据风速信号控制，低于额定风速跟踪最佳功率曲线，高于额定风速柔性保 证额定功率输出。改善了高次谐波对电网影响，提高了功率因数，高效高质 地向电网供电。
16 27
0.593
Sv2
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第二章 风力机控制
一、2、风力机的主要特性系数
1、风能利用系数 CP ：
风力机的实际功率 PS
1 2
v13SCP
其中CP为风能利用系数，它小于0.593
2、叶尖速比
为了表示风轮在不同风速中的状态，用叶片圆周速度与风速比来衡量，称叶尖速比
第三章 定桨距风力发电机组
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）。
脱网（突甩负荷）时桨叶自身具备制动能力。 添加了叶尖扰流器，降低机械刹车结构强度， 2、桨叶的失速调节原理 因桨叶的安装角β不变，风速增加→升力增加→升力变缓→升力下降→阻力增加→叶片失速 叶片攻角由根部向叶尖逐渐增加，根部先进入失速，随风速增大逐渐向叶尖扩展。失速部分 功率减少，未失速部分功率仍在增加，使功率保持在额定功率附近。 3、叶尖扰流器 叶尖部分可旋转的空气阻尼板，正常运行时，在液压控制下与叶片成为整体，风力机脱网时 液压控制指令将扰流器释放并旋转80o~90o，产生阻力停机，即产生空气动力刹车。 空气动力刹车是按失效思想设计，即起到液压系统故障时的机组停机保护。 4、双速发电机
1、桨叶的翼型
升力角
风向
v
0 零升力角
i 功角
弦长
l
攻角：来流方向与弦线的夹角 零升力角：弦线与零升力线夹角 升力角：来流方向与零升力线夹角
2、桨叶上的气动力
A
i
v
C 压力中心
F
1 2
Cr Sv2
总的气动力，S — 桨叶面积，Cr — 总气动系数
Fl
1 2
Cl Sv2
升力，与气流方向垂直，Cl — 升力系数
第二章 风力机控制
五、涡流理论（叶片数的影响及实际风力机Cp曲线）
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：
Cp 失速损失
Betz极限
理想的Cp曲线 型阻损失
实际的Cp曲线
0
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第三章 定桨距风力发电机组
二、定桨距风力发电机组的基本运行过程
3、风轮对风 偏航角度通过风向测定仪测定。10分钟调整一次，调整中释放偏航刹车。 4、制动解除
启动条件满足后，控制叶尖扰流器的电磁阀打开，压力油进入桨叶液压缸，扰流 器被收回与桨叶主体合为一体。控制器收到扰流器回收信号后，压力油进入机械盘 式制动器液压缸，松开盘式制动器。 5、风力发电机组的并网
• 图中看出，系统的特性除了与机组特性有关外，还受控制器影响。 • 运行中控制器可改变功率输出，风能看成是扰动。
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第一章 绪 论
五、风力发电机组的控制系统结构
用户界面 •输入用户指令，变更参数 •显示系统运行状态、数据及 故障状况
习题：各不同类型机组的控制技术有何功能特点。
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第一章 绪 论
四、风力发电机组的控制特性
风能
风轮 风轮转矩×转速 动态特性
变距位置
伺服
变距指令
执行器
传动链 发电机转矩×转速 发电机
动态特性
动态特性
控制器
功率信号
功率 变送器
电功率
调向系统 •偏航 •自动解除电缆缠绕
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第二章 风力机控制
一、1、风力机能量转换过程
气流动能为 E 1 mv2 2
m 空气质量，v 气流速度
密度为ρ的气流过面积 S 的气体体积为 V，M= ρ V= ρSv
则单位时间内气流所具有的动能为 E 1 Sv3
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第一章 绪 论
三、风力发电机组的控制技术
•定桨距失速型机组 解决了风力发电机组的并网问题和运行安全性与可靠性问题，采用了软并网 技术、空气动力刹车技术、偏航与自动解缆技术。 固定的节距角及电网频率决定的转速，简化了控制与伺服驱动系统 。
Sv1
Sv
2
理想风轮与贝兹（Betz）理论： 前后空气体积相等：S1v1=Sv=S2v2 根据牛顿第二定律，单位时间内风轮上的受力 F= mv1-mv2= ρSv(v1-v2)