第二章并网型风力发电机组的数学模型
风力发电机组是一个涉及多学科的复杂系统：桨叶的制造基于空气动力学；传动系统和塔架的建设涉及到机械理论和结构学；发电机实现机电能量的转换；控制器和保护系统则广泛涉及控制原理与电气相关方面知识。本课题中，我们着重于风电场与电力系统相互影响问题的研究，与之密切相关的环节，其数学模型将详细地描述[12]。
2.1并网型风力发电机组发电原理
风力发电机组通常亦被称为风能转换系统。典型的并网型风力发电机组主要包括起支撑作用的塔架、风能的吸收和转换装置—风轮机（叶片、轮毂及其控制器）、起连接作用的传动机构—传动轴、齿轮箱、能量转换装置—发电机以及其它风机运行控制系统—偏航系统和制动系统等。风力发电过程是：自然风吹转叶轮，带动轮毂转动，将风能转变为机械能，然
后通过传动机构将机械能送至发电机转子，带动着转子旋转发电，实现由向电能的转换，最后风电场将电能通过区域变电站注入电网。其能量转换过程是：风能→机械能→电能。[13] 2.2并网型风力发电机组分类
就目前应用范围来讲，风力发电机组一般按调节方式和运行方式可以分为恒速恒频、变速恒频两种类型。[13]恒速恒频风电机组额定转速附近运行，滑差变化范围较小，从而发电
机输出频率变化也较小，所以称为恒速恒频风力发电机组。
恒速恒频风机包括定桨距和变桨距两种类型。定桨距风机技术是丹麦风电技术的核心。它主要利用桨叶翼形的失速特性，在高于额定风速时，达到失速条件后，桨叶表面产生涡流，效率降低，达到限制功率的目的。定桨距机型优点是调节和控制简单。缺点在于对叶片、轮毂、塔架等主要部件受力增大，而且风力超过额定风速后风机出力反而下降。变桨距风机在风速高于额定风速时，通过调节桨距角的变化，减少吸收的风能，从而使风电机输出的有功保持稳定，这体现了变桨距风机的优势。但变桨距风机也有缺点：制造成本高，结构复杂，不象定桨距风机那样易于维护。[14]恒速恒频风电机组运行中会从电网中吸收无功电流建立磁场，导致电网功率因数变差，因此，一般在风机出口处装设可投切的并联电容器组提供非连续可变的无功补偿，采用可控硅软并网技术将起动电流限制在额定电流的1.2~1.5倍之内以防止并网失败，还采用气动刹车技术、偏航和自动解缆等技术解决风力发电机组并网运行的可靠性问题。近年来，大规模电力电子技术日趋成熟，变速恒频风力发电机组也成为风力电设备的主要选择方向之一。变速恒频机组可以实现转子机械角速度和电网频率的解耦，主要有两种类型，即直接驱动的同步发电机和双馈感应发电机。
图2-2为风轮机直接驱动同步发电机构成的变速恒频风力发电机组。在这种结构中，风轮机直接与发电机相连，不需要齿轮箱，发电机输出电压的频率随转速变化，通过交-直-交或交-交变频器与电网相联，在电网侧得到频率恒定的电压。若变频器采用具有自换相能力的电压源换流器或经轻型直流输电系统（HVDC Light）与电网相连，还可以实现有功和无功功率的综合控制，进一步改善风电系统的运行性能。
图2-3为双馈感应发电机组。双馈感应发电机包括绕线式异步电机本体、变频器和控制环节。其定子绕组直接接入电网，转子采用三相对称绕组，经背靠背的PWM双向电压源变频器与电网相连，给发电机提供交流励磁，励磁频率即为发电机的转差频率。[15]综合当今国内外情况，恒速恒频风电机组在风电场中占有比例较大，因此本课题主要以恒速恒频风机组成的风电场为研究对象，在第五章中对双馈电机作专题介绍。
2.3风速模型
风速是风力机的原动力，它的模型相对于风电机组比较独立。在电力系统稳态研究中，为了较精确地描述风的随机性和间歇性的特点，本研究中沿用国内外使用较多的风力四分量模型，各分量分别为基本风V A、阵风VB、渐变风VC和随机风VD。[19][20]
由于风力机感受到的风速主要是轮毂高度H处的风速Vw，风速从测风高度H0到风力机轮毂高度H必须进行修正。这在风速数据的处理和分析过程中是应该考虑的因素。修正公式为：
(其中α为高度修正系数，一般工程应用取1/7)
下面分别介绍各风力分量的计算公式：
a．基本风：可以由风电场测风数据获得的威布尔分布参数近似确定，由威布尔分布的数学期望值可得：
V A基本风速(m/s)，Ａ和Ｋ是威布尔分布的尺度参数和形状参数，Γ(1+1/Ｋ)表示伽马函数。b．阵风：描述风速突然变化的特性一般用阵风来表示。
VB，T1G，TG，maxG分别为阵风风速(m/s)，起动时间(s)，周期(s)和最大值(m/s)。
c．渐变风：对风速的渐变特性可以用渐变风成分来表示。
式中VC,maxR,T1R,T2R,TR 分别为渐变风风速(m/s)、最大值(m/s)、起动时间(s)、终止时间(s)和保持时间(s)。
d ．随机风：风速的随机性一般用随机噪声风分量来表示。
式中：
?i 指0～2π之间均匀分布的随机变量；KN 指地表粗糙系数；F 指扰动范围(m2)；μ指相对高度的平均风速(m/s)；N 指频谱取样点数，ωi 指各个频率段的频率。综合上述四种风速成分，模拟实际作用在风力机上的风速为：
Ｖ=ＶA+ＶB+ＶC+ＶD
在暂态研究中，由于电力系统故障时间较短，可认为在暂态从发生到恢复过程中，通过风轮机的风速保持不变。
2.4恒速恒频风电机组的主要部件与数学模型
恒速恒频风电机组的主要部件包括风轮机、传动机构和发电机。而进行仿真计算所要建立的风电机组的数学模型与仿真的精度要求和所研究的对象(稳态分析/暂态分析)有关。仿真分析的主要对象是电能质量和稳定性[13]。通常的仿真计算中所用的风电机组数学模型主要包括风轮机、传动机构(轮毂、传动轴和齿轮箱)和异步发电机，本论文研究中忽略风轮机及传动系统的转矩损耗以及传动系统连接的柔性。
变桨距风机研究中，当研究桨距控制环节对于电网稳定性影响时，模型框图中需加入桨距控制环节。
2.4.1风轮机结构和数学模型
定桨距风机中，一般风轮机连接有三个叶片，由玻璃钢制成。叶片的形状与曲线按空气动力学原理设计，以保证风轮机实现风能—机械能的理想转换。[16]由风力驱动产生的动力转矩Mae 以式(2-7)表示，单位为标么值。
其中ρ为空气密度(kg/m3)V ω为风速(m/s)Rae 为风轮机半径(m)
λ是叶尖速比，它的计算公式为：N
Ωae =R /w V λΩ Cp 为风能利用系数(即在单位时间内，
是风轮机的额定机械角速度(Rad/s) 风轮所吸收的风能与通过风轮转面的全部风能之比)
N
PN是风轮机额定功率(MW)
2.4.2传动机构模型
风力机组的传动机构由轮毂、传动轴和齿轮箱组成。一般认为传动机构属于刚性器件，一阶惯性环节即可表示该机构的特性。[16]传动机构运动方程如式(2-10)：
其中，Mae传动机构输入转矩(p.u.)，Mm为传动机构输出转矩(p.u.)，Th为轮毂惯性时间常数(s)。在简化模型中可将传动轴的惯量等效到发电机转子中，齿轮箱为理想的刚性齿轮组。
2.4.3异步发电机组结构及数学模型
风力发电机一般为异步发电机，定子绕组与电源直接相连，因此定子绕组电势和电流的频率决定于系统频率，而转子绕组电势和电流的频率与转子的转速有关，它取决于空气隙旋转磁场与转子的相对速度。[17]由传统电机学的观点，它的等值电路和矢量图如图2-5和图2-6所示。
建立风电机的数学模型前，需要进行必要的假设：
1.忽略铁磁材料饱和、磁滞和涡流的影响以及铁磁材料和线路中的集肤效应；
2.定子的三相绕组结构相同，且空间位置彼此相差120°，电机气隙中产生正弦分布磁势；
3.转子为具有光滑表面的圆柱形，气隙均匀，不计齿槽等的影响。当电力系统受到大的扰动时，表征系统运行状态的各种电磁参数都要发生急剧的变化，但是由于原动机调速器具有相当大的惯性，它必须经过一定时间后才能改变原动机的功率。这样，发电机的电磁功率与原动机的机械功率之间便失去了平衡，产生了不平衡转矩。在这个不平衡转矩的作用下，发电机开始改变转速（对异步发电机而言，转速变化直接导致滑差的变化，从而改变发电机的运行状态），转速的变化反过来又影响到电力系统中电流、电压和发电机电磁功率的变化。所以，由大扰动引起的电力系统暂态过程，是一个电磁暂态过程和发电机转子间机械运动暂态过程交织在一起的复杂过程。文献[18]对于发电机的电磁暂态、机电暂态和机械暂态模型作了比较和仿真分析，结果表明机电暂态模型足以表征系统暂态时风电机组的特性，因此建立异步发电机在d-q坐标系下的机电暂态模型。规定电机定子电流的正方向为电流流出电机为正，定子各相正值电流产生负值磁链，转子电流和磁链的正方向也按定子规则来选定。忽略定子绕组暂态过程，即令PΨds=PΨqs=0，则定子电压方程如式(2-11)：
其中：Ud、Uq为分别为定子绕组d轴和q轴电压，Id、Iq分别为定子
绕组d轴和q轴电流，Ψd、Ψq分别为定子绕组d轴和q轴磁链，Rs为定
子电阻，ωs为同步角速度。
磁链与暂态电势E’和电流的关系：
其中：Ed’、Eq’分别为发电机的d轴和q轴的暂态电势，X’为异步发电机的暂态电抗(p.u.)，
可由公式计算得到。
Xs，Xr，Xm分别为风力发电机定子漏抗、转子漏抗和激磁电抗。以暂态电势为状态变量，忽略定子绕组的暂态过程，可推得：
式中：X为定子的同步电抗，X=Xs+Xm,T0’为定子绕组开路时转子绕组时间常数。
该电势方程的相量形式为：
其中s为发电机滑差，f0为系统频率(50Hz)。E’为暂态电势。定子绕组电磁方程式可由上面推导而得。忽略定子绕组电磁暂态时，即在机电暂态下，以定子量表示的异步发电机三阶数学模型如下：
其中下标为d表示直轴量，下标为q表示交轴量。s表示异步发电机的滑差(发电时为负值)，X表示同步电抗，X’表示暂态电抗，T0’表示定子绕组开路时的转子绕组时间常数。
转子运动方程式反映了作用于转子的机械转矩和电磁转矩的关系。电机转子的机械角加速度
与作用与转子的不平衡转矩之间的关系为：
ΔM ＝MT-ME 为作用在转子轴上的不平衡转矩。Ω为转子机械角速度，J 为转子转动惯量。由此可推得式
其中MT 、ME 分别为异步发电机机械转矩和电磁转矩(p.u.),Tj 为异步发电机惯性时间常数(s)
电磁转矩方程式：
E d q q d M I I =ψ-ψ
式中各物理量含义同前面的公式。
2.5仿真分析
为了说明风电机组在运行中的特性，检验上述数学模型的有效性，以一个风电场—无穷大系统为例进行了仿真计算。该系统如图2-7。
该系统中风机参数为X1＝0.1026，r1=0.0124，X2＝0.0962，r2=0.0062，Xm ＝3.0218。线路参数为XL=0.022，RL=0.0074，无功补偿电容按照额定风速时风电场出力的30%进行补偿。以上所有物理量均为标么值。分别在恒定风速、阵风、渐变风和随机风情况下，仿真风力发电机组的输出有功和无功以及母线电压特性。
2.5.1恒定风速情况
设定风速恒为14.6m/s 时，风速曲线、风电机组输出有功、吸收无功以及风电场母线电压曲线如下图所示
由图2-8可知，当风速为恒定时，风电场发出的有功和吸收的无功以及风电场的母线电压均保持恒定。由于设定发出无功为正，而图中发出的无功曲线为负，因此该过程中风电场是从电网吸收无功的。
2.5.2阵风情况
假设最初时刻风速为14.6m/s，在t=1s时刻，出现阵风。阵风的维持时间为8s，阵风风速幅值为5m/s。风速曲线、风电机组输出有功、吸收无功以及风电场母线电压曲线如下图所示：
当阵风发生时，风电机组由于风速的突然增大引起出力增大。由图2-9的有功曲线可知，在风速约16m/s时出力达到最大值，之后由于风电机组的机械特性，使得出力反而减小，这也可以从风电机组的风速—有功关系曲线可以看出。随着机组出力的减小，风电机组所吸收的无功也减小，这同时导致风电机组出口电压有所增加。
2.5.3渐变风情况
假设最初时刻风速为14.6m/s，在t＝1s时刻，出现渐变风。渐变风的上升时间为5s，在峰值处保持时间为3s，渐变风风速幅值为5m/s。风速曲线、风电机组输出有功、吸收无功以及风电场母线电压曲线如图2-10。
当渐变风发生时，风速爬升阶段与阵风分析类似，在风速为16m/s时出力达到极大值，之后随着风速继续增加，出力反而减小，该过程中无功随着出力的减小而减小，同时导致机组出口电压增大；风速在19.6m/s恒定时，风电场出力也基本保持恒定，吸收无功和出口电压也基本恒定；当风速由幅值骤然跌落至原风速大小时，有功、无功和出口电压都产生了扰动，经过一段时间后，重新回到原来的状态。
2.5.4随机风情况
在恒定风速14.6m/s的基础上加入随机风分量，其中地表粗糙系数Kn为0.004，扰动范围F 为2000m2，相对高度平均风速μ为13m/s。风速曲线、风电机组输出有功、吸收无功以及风电场母线电压曲线如图2-11。
仿真为了显著表明随机风的影响，对于随机风的变化范围设置比较大。应当说明，实际风速中的随机分量比图中所示要小的多。在随机风变化的过程中，可采用与前面各风速分量响应类似的方法分析风电机组在受到随机风时的各运行参数的变化。但是由于风电机组本身的惯性，风电机组出力以及由此引起的吸收无功和母线电压的变化并不在时间上与随机风速一致，这种情况可以从响应曲线中得出。
2.6本章小结
本章讨论了风能转换系统的结构，建立了各模块的数学模型。风速完全由风电机组所处的地理位置和气象条件决定，是风电系统的原动力。本章沿用了比较常用的四分量法建立了风速模型。本章在分析风轮机、传动机构物理结构的基础上，分别建立了基于空气动力的风轮机转矩模型和传动机构的一阶惯性模型。对于目前风电场中应用较多的异步发电机，在分析运行机理的基础上建立了机电暂态的三阶数学模型。最后，仿真分析了风电机组接入无穷大母线时，在各风速分量作用下，风电机组输出的有功和无功功率以及机端母线电压的变化，验证了模型的有效性。
ICS 备案号: DL 中华人民共和国电力行业标准 P DL/Txxxx-200x 风电并网技术标准 Regulations for Wind Power Connecting to the System (征求意见稿) 200x-xx-xx发布200x-xx-xx实施中华人民共和国国家发展和改革委员会发布
DL/T —20 中华人民共和国电力行业标准 P DL/Txxxx-2QQx 风电并网技术标准 Regulations for Wind Power Connecting to the System 主编单位:中国电力工程顾问集团公司 批准部门:中华人民共和国国家能源局 批准文号:
前言 根据国家能源局文件国能电力「2009]167号《国家能源局关于委托开展风电并网技术标准编制工作的函》，编制风电并网技术标准。《风电场接入电力系统技术规定》GB/Z 19963- 2005于2005年发布实施，对接入我国电力系统的风电场提出了技术要求。该规定主要考虑了我国风电尚处于发展初期，风电机组制造产业处于起步阶段，风电在电力系统中所占的比例较小，接入比较分散的实际情况，对风电场的技术要求较低。根据我国风电发展的实际情况，各地区风电装机规模和建设进度不断加快，风电在电网中的比重不断提高，原有规定已不能适应需要。为解决大规模风电的并网问题，在风电大规模发展的情况下实现风电与电网的协调发展，特编制本标准。 本标准土要针对大规模风电场接入电网提出技术要求，由风电场技术规定、风电机组技术规定组成。 本标准由国家能源局提出并归口。 本标准主编单位:中国电力工程顾问集团公司 参编单位:中国电力科学研究院 本标准主要起草人：徐小东宋漩坤张琳郭佳李炜李冰寒韩晓琪饶建业佘晓平
风力发电机介绍 目录 1. 风力发电发展的推动力 2.风力发电的相关参数 2.1.风的参数 2.2.风力机的相关参数（以水平轴风力机为例） 3.风力机的种类 3.1.水平轴风力机 3.2.垂直轴风力机 4.水平轴风力机详细介绍 4.1.风轮机构 4.2.传动装置 4.3.迎风机构 4.4.发电机 4.5.塔架 4.6.避雷系统 4.7.控制部分 5.风力发电机的变电并网系统 5.1.（恒速）同步发电机变电并网技术
5.2.（恒速）异步发电机变电并网技术 5.3.交—直—交并网技术 5.4.风力发电机的变电站的布置 6.风力发电场 7.风力机发展方向 1. 风力发电发展的推动力： 1) 新技术、新材料的发展和运用； 2) 大型风力机制造技术及风力机运行经验的积累； 3) 火电发电成本（煤的价格）上涨及环保要求的提高（一套脱硫装置价格相当 一台锅炉价格）。 2. 风力发电的相关参数： 2.1. 风的参数： 2.1.1. 风速： 在近300m的高度内，风速随高度的增加而增加，公式为： V：欲求的离地高度H处的风速； V0：离地高度为H0处的风速（H0=10m为气象台预报风速的高度）； n：与地面粗糙度等因素有关的指数，平坦地区平均值为0.19～0.20。 2.1.2. 风速频率曲线：
在一年或一个月的周期中，出现相同风速的小时数占这段时间总小时数的百分比称风速频率。 图1：风速频率曲线 2.1. 3. 风向玫瑰图(风向频率曲线)： 在一年或一个月的周期中，出现相同风向的小时数占这段时间总小时数的百分比称风向频率。以极座标形式表示的风向频率图叫风向玫瑰图。 图2：风向玫瑰图
一． 三相线电压到三相相电压的转化 1()31()31() 3 a a b ca b b c ab c ca bc U U U U U U U U U =-=-= - 二． 三相静止坐标到两相静止坐标的转化（恒功率） 2[0.5()]3 2()] 3 2 alf a b c beta b c = -+= - 三． 两相静止坐标到两相旋转坐标的转化（恒功率） cos*sin*sin*cos*d alf beta q alf beta =+=-+ 四． 两相旋转坐标到两相静止坐标的转化（恒功率） cos*sin*sin*cos*alf d q beta d q =-=+ 五． SVPWM 的算法 1. 扇区N 的计算 A=beta U ， alf beta U -， C=a lf b eta U -当A>=0，A=1，否则A=0； B>=0，B=1，否则B=0；当C>=0，C=1，否则C=0；那么扇区N=A+2B+4C 。 2.XYZ 的计算 dc X U = ，32alf beta dc U Y T U += ，32alf beta dc U Z T U -+ = 当T1+T2>=T 时,1112 T T T T T =+,2212 T T T T T = +
https://www.doczj.com/doc/f210674729.html,R1_Val, CCR2_Val, CCR3_Val 的计算 六． 有功无功解耦控制 * *()()*()()*id d d d pd d q d iq q q q pq q d q k U i i k i R Li E s k U i i k i R Li E s ωω=-++-+=-+ +++
风力发电机组偏航系统详细介绍2012-12-15 资讯频道 偏航系统的主要作用有两偏航系统是水平轴式风力发电机组必不可少的组成系统之一。 使风力发电机组的风轮始终处于迎风状态，其一是与风力发电机组的控制系统相互配合，个。以保障风力发其二是提供必要的锁紧力矩，充分利用风能，提高风力发电机组的发电效率；被动风力发电机组的偏航系统一般分为主动偏航系统和被动偏航系统。电机组的安全运行。舵轮常见的有尾舵、偏航指的是依靠风力通过相关机构完成机组风轮对风动作的偏航方式，常见的有主动偏航指的是采用电力或液压拖动来完成对风动作的偏航方式，和下风向三种；通常都采用主动偏航的齿轮驱动对于并网型风力发电机组来说，齿轮驱动和滑动两种形式。形式。 1．偏航系统的技术要求 1.1. 环境条件 在进行偏航系统的设计时，必须考虑的环境条件如下： 1). 温度； 2). 湿度； 3). 阳光辐射； 雨、冰雹、雪和冰；4). 5). 化学活性物质； 机械活动微粒；6). 盐雾。风电材料设备7). 近海环境需要考虑附加特殊条件。8). 应根据典型值或可变条件的限制，确定设计用的气候条件。选择设计值时，应考虑几 气候条件的变化应在与年轮周期相对应的正常限制范围内，种气候条件同时出现的可能性。不影响所设计的风力发电机组偏航系统的正常运行。 1.2. 电缆 必须使电缆有足够为保证机组悬垂部分电缆不至于产生过度的纽绞而使电缆断裂失效， 电缆悬垂量的多少是根据电缆所允许的扭转角度确定的悬垂量，在设计上要采用冗余设计。的。阻尼1.3. 偏航系统在机组为避免风力发电机组在偏航过程中产生过大的振动而造成整机的共振， 阻尼力矩的大小要根据机舱和风轮质量总和的惯性力矩来偏航时必须具有合适的阻尼力矩。只有在其基本的确定原则为确保风力发电机组在偏航时应动作平稳顺畅不产生振动。确定。阻尼力矩的作用下，机组的风轮才能够定位准确，充分利用风能进行发电。 1.4. 解缆和纽缆保护 偏航系统的偏航动解缆和纽缆保护是风力发电机组的偏航系统所必须具有的主要功能。 所以在偏航系统中应设置与方向有关的计数作会导致机舱和塔架之间的连接电缆发生纽绞，检测装置或类一般对于主动偏航系统来说，装置或类似的程序对电缆的纽绞程度进行检测。对于被动偏航系统检测装置或类似似的程序应在电缆达到规定的纽绞角度之前发解缆信号；偏航系并进行人工解缆。的程序应在电缆达到危险的纽绞角度之前禁止机舱继续同向旋转，一般与偏航圈统的解缆一般分为初级解缆和终极解缆。初级解缆是在一定的条件下进行的，这个装置的控制逻纽缆保护装置是风力发电机组偏航系统必须具有的装置，数和风速相关。辑应具有最高级别的权限，一旦这个装置被触发，则风力发电机组必须进行紧急停机。偏航转速 1.5. 1 对于并网型风力发电机组的运行状态来说，风轮轴和叶片轴在机组的正常运行时不可避免的产生陀螺力矩，这个力矩过大将对风力发电机组的寿命和安全造成影响。为减少这个力矩对风力发
计算机辅助工程设计 课程设计与报告 题目：基于SIMULINK的并网逆变器的仿真研究
基于SIMULINK的并网逆变器的仿真研究 第一章绪论 1.1课题背景及研究意义 当今社会，资源、环境和能源问题仍困扰着世界的发展。对此，各国对开发利用新型能源、使用清洁能源的需求日益迫切，尤其是中国，地广人多，是能源消耗大国。目前，国内更多的依靠火电、水电和核聚变发电来供电。然而火电生产排放大量的硫化物、粉尘等严重污染空气，影响气候变迁，其来源化石能源也将消耗殆尽；水电建设成本高，资源有限，还会给江河系统造成不可逆的破坏；核电在安全方面有缺陷，一旦核泄漏，将给环境造成毁灭性的破坏，日本福岛核泄漏事故就是一个活生生的例子。 因此，人类不得不寻求更加清洁、安全的替代能源。进入21世纪后，各国政府都在大力鼓励研究清洁可再生能源，太阳能、风能、地热能、潮汐能等环境能量开发技术获得快速发展，其中尤以风能和太阳能应用最多。由于我国资源分布不均衡，有些地方如内蒙古、沿海，有的地方太阳能蕴藏量大，如西藏，但这些地方发出的电当地并不能完全消纳，而其他一些地区则因负荷过重而缺电，因此将电资源丰富的地方发出的电并入电网是明智之举。 然而，分布型电能并入电网需要做到与电网同频同相同幅值，目前并网技术成为了新能源发电的瓶颈技术。因此，本文通过从并网逆变器的设计着手研究新能源并网技术，具有一定实际意义。 1.2 并网标准 新能源发电并入电网的电能必须满足以下3个条件[5]： （1）电压幅值：纹波幅值≤10%。 （2）频率：频差≤0.3Hz[1]。 （3）相位相同，相序相同，且相位差≤20°。 表1-1 并网标准化指标
风力发电机液压变桨系统简介 全球投入商业运行的兆瓦级以上风力发电机均采用了变桨距技术，变桨距控制与变频技术相配合，提高了风力发电机的发电效率和电能质量，使风力发电机在各种工况下都能够获得最佳的性能，减少风力对风机的冲击，它与变频控制一起构成了兆瓦级变速恒频风力发电机的核心技术。液压变桨系统具有单位体积小、重量轻、动态响应好、转矩大、无需变速机构且技术成熟等优点。本文将对液压变桨系统进行简要的介绍。 风机变桨调节的两种工况 风机的变桨作业大致可分为两种工况，即正常运行时的连续变桨和停止（紧急停止）状态下的全顺桨。风机开始启动时桨叶由90°向0°方向转动以及并网发电时桨叶在0°附近的调节都属于连续变桨。液压变桨系统的连续变桨过程是由液压比例阀控制液压油的流量大小来进行位置和速度控制的。当风机停机或紧急情况时，为了迅速停止风机，桨叶将快速转动到90°，一是让风向与桨叶平行，使桨叶失去迎风面；二是利用桨叶横向拍打空气来进行制动，以达到迅速停机的目的，这个过程叫做全顺桨。液压系统的全顺桨是由电磁阀全导通液压油回路进行快速顺桨控制的。 液压变桨系统 液压变桨系统由电动液压泵作为工作动力，液压油作为传递介质，电磁阀作为控制单元，通过将油缸活塞杆的径向运动变为桨叶的圆周运动来实现桨叶的变桨距。 液压变桨系统的结构 变桨距伺服控制系统的原理图如图1所示。变桨距控制系统由信号给定、比较器、位置（桨距）控制器、速率控制器、D/A转换器、执行机构和反馈回路组成。 图1 控制原理图 液压变桨执行机构的简化原理图如图2所示，它由油箱、液压动力泵、动力单元蓄压器、液压管路、旋转接头、变桨系统蓄压器以及三套独立的变桨装置组成，图中仅画出其中的一套变桨装置。
第五章风力发电机组的液压系统和刹车 风力发电机组的液压系统和刹车机构是一个整体。在定桨距风力发电机组中，液压系统的主要任务是执行风力发电机组的气动刹车和机械刹车；在变桨距风力发电机组中，液压系统主要控制变距机构，实现风力发电机组的转速控制、功率控制，同时也控制机械刹车机构。 第一节定桨距风力发电机组的刹车机构 一、气动刹车机构 气动刹车机构是由安装在叶尖的扰流器通过不锈钢丝绳与叶片根部的液压油缸的活塞杆相联接构成的。扰流器的结构（气动刹车结构）如图5-1 所示。当风力发电机组正常运行时，在液压力的作用下，叶尖扰流器与叶片主体部分精密地合为一体，组成完整的叶片。当风力发电机组需要脱网停机时，液压油缸失去压力，扰流器在离心力的作用下释放并旋转80°-9 0°形成阻尼板，由于叶尖部分处于距离轴最远点，整个叶片作为一个长的杠杆，使扰流器产生的气动阻力相当高，足以使风力发电机组在几乎没有任何磨损的情况下迅速减速，这一过程即为叶片空气动力刹车。叶尖扰流器是风力发电机组的 主要制动器，每次制动时都是它起主要作用。 在叶轮旋转时，作用在扰流器上的离心力和弹簧力会使叶尖扰流器力图脱离叶片主体转动到制动位置；而液压力的释放，不论是由于控制系统是正常指令，还是液压系统的故障引起，都将导致扰流器展开而使叶轮停止运行。因此，空气动力刹车是一种失效保护装置，它使整个风力发电机组的制动系统具有很高的可靠性。 二、机构刹车机构 图5-2为机构刹车机构由安装在低速轴或高速轴上的刹车圆盘与布置在四周的液压夹钳构成。液压夹钳固定，刹车圆盘随轴一起转动。刹车夹钳有一个预压的弹簧制动力，液压力通过油缸中的活塞将制动夹钳打开。机械刹车的预压弹簧制动力，一般要求在额定负载下脱网时能够保证风力发电机组安全停机。但在正常停机的情况下，液压力并不是完全释放，即在制动过程中只作用了一部分弹簧力。为此，在液压系统中设置了一个特殊的减压阀和蓄能器，以保证在制动过程中不完全提供弹簧的制动力。
风电并网技术标准(word版)
ICS 备案号: DL 中华人民共和国电力行业标准 P DL/Txxxx-200x 风电并网技术标准 Regulations for Wind Power Connecting to the System (征求意见稿) 200x-xx-xx发布200x-xx-xx实施中华人民共和国国家发展和改革委员会发布
DL/T —20 中华人民共和国电力行业标准 P DL/Txxxx-2QQx 风电并网技术标准 Regulations for Wind Power Connecting to the System 主编单位:中国电力工程顾问集团公司 批准部门:中华人民共和国国家能源局 批准文号:
前言 根据国家能源局文件国能电力「2009]167号《国家能源局关于委托开展风电并网技术标准编制工作的函》，编制风电并网技术标准。《风电场接入电力系统技术规定》GB/Z 19963- 2005于2005年发布实施，对接入我国电力系统的风电场提出了技术要求。该规定主要考虑了我国风电尚处于发展初期，风电机组制造产业处于起步阶段，风电在电力系统中所占的比例较小，接入比较分散的实际情况，对风电场的技术要求较低。根据我国风电发展的实际情况，各地区风电装机规模和建设进度不断加快，风电在电网中的比重不断提高，原有规定已不能适应需要。为解决大规模风电的并网问题，在风电大规模发展的情况下实现风电与电网的协调发展，特编制本标准。 本标准土要针对大规模风电场接入电网提出技术要求，由风电场技术规定、风电机组技术规定组成。 本标准由国家能源局提出并归口。 本标准主编单位:中国电力工程顾问集团公司 参编单位:中国电力科学研究院 本标准主要起草人：徐小东宋漩坤张琳郭佳李炜李冰寒韩晓琪饶建业佘晓平
风力发电机结构介绍 风力发电机组是由风轮、传动系统、偏航系统、液压系统、制动系统、发电机、控制与安全系统、机舱、塔架和基础等组成。该机组通过风力推动叶轮旋转，再通过传动系统增速来达到发电机的转速后来驱动发电机发电，有效的将风能转化成电能。风力发电机组结构示意图如下。 1、叶片 2、变浆轴承 3、主轴 4、机舱吊 5、齿轮箱 6、高速轴制动器 7、发电机 8、轴流风机9、机座10、滑环11、偏航轴承12、偏航驱动13、轮毂系统 各主要组成部分功能简述如下 （1）叶片叶片是吸收风能的单元，用于将空气的动能转换为叶轮转动的机械能。叶轮的转动是风作用在叶片上产生的升力导致。由叶片、轮毂、变桨系统组成。每个叶片有一套独立的变桨机构，主动对叶片进行调节。叶片配备雷电保护系统。风机维护时，叶轮可通过锁定销进行锁定。 （2）变浆系统变浆系统通过改变叶片的桨距角，使叶片在不同风速时处于最佳的吸收风能的状态，当风速超过切出风速时，使叶片顺桨刹车。 （3）齿轮箱齿轮箱是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机，并使其得到相应的转速。 （4）发电机发电机是将叶轮转动的机械动能转换为电能的部件。明阳1.5s/se机组采用是带滑环三相双馈异步发电机。转子与变频器连接，可向转子回路提供可调频率的电压，输出转速可以在同步转速±30%范围内调节。 （5）偏航系统偏航系统采用主动对风齿轮驱动形式，与控制系统相配合，使叶轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高发电效率。同时提供必要的锁紧力矩，以保障机组安全运行。 （6）轮毂系统轮毂的作用是将叶片固定在一起，并且承受叶片上传递的各种载荷，然后传递到发电机转动轴上。轮毂结构是3个放射形喇叭口拟合在一起的。 （7）底座总成底座总成主要有底座、下平台总成、内平台总成、机舱梯子等组成。通过偏航轴承与塔架相连，并通过偏航系统带动机舱总成、发电机总成、变浆系统总成。 MY1.5s/se型风电机组主要技术参数如下： （1）机组： 机组额定功率：1500kw
华北区域风力发电机组并网安全性评价标准 (试行) 国家电力监管委员会华北监管局 二○○八年十月
目录 一、华北区域风力发电机组并网安全性评价标准(试行)说明 (1) 二、必备项目 (4) 三、评分项目 (8) 1、电气一次设备 (8) 1.1、发电机组 (8) 1.3、主变压器和高压并联电抗器 (8) 1.4、外绝缘和构架 (9) 1.5、过电压保护和接地 (10) 1.6、高压电器设备 (10) 1.7、场（站）用配电系统 (12) 1.8、防误操作技术措施 (13) 2、二次设备 (14) 2.1、并网继电保护及安全自动装置 (14) 2.2、调度自动化 (16) 2.3、通信 (19) 2.4、直流系统 (22) 2.5、二次系统安全防护 (23) 2.6、风力发电机组控制系统 (23) 3、调度运行 (25) 4、安全生产管理 (26)
华北区域风力发电机组并网安全性评价标准(试行)说明 一、根据电监会《发电机组并网安全性评价管理办法》要求，风力发电机组并网安全性评价主要容包括：风力发电机组的电气一次、二次设备、调度运行和安全生产管理。其中电气一次设备包括：发电机组、变压器和高压并联电抗器、电容器（包括无功动态补偿装置）、外绝缘和构架、过电压保护和接地、高压电器设备、站用配电系统和防误操作技术措施。电气二次设备包括：继电保护及安全自动装置、调度自动化、通信、直流操作系统、二次系统安全防护及风力发电机组控制系统。 二、根据对电网安全、稳定、可靠运行的影响程度，风力发电机组并网安全性评价容分成“必备项目”和“评分项目”两部分。 “必备项目”是指那些如果不满足本评价标准的要求，则可能对电网的安全、稳定运行造成严重后果的项目。 “评分项目”是指除了必备项目之外，对电网安全稳定运行也会造成不良影响，应当满足本评价标准的其他项目。 三、本评价标准中，“必备项目”18条；“评分项目”包括四个评价单元，各单元应得分为：电气一次设备925分、二次设备1075分、调度运行100分、安全生产管理450分，共计2550分。
1.我们需要频率恒定的电能，因此的___发电系统是我们最佳的选择发展的必由之路。（6.0分） A.恒速恒频 B.恒速变频 C.变速恒频 D.变速变频 我的答案：C√答对 2.1. 永磁同步发电机属于________。（6.0分） A.双馈异步发电系统 B.永磁同步发电系统 C.鼠笼异步发电系统 D.电励磁发电系统 我的答案：B√答对 3.在海洋环境中，包括岸边滩涂上的机组，空气中含有大量的盐分，加上潮湿，很容易在设备表面造成______对设备的长期稳定运行形成威胁。（6.0分） A.污垢 B.灰尘 C.水雾 D.腐蚀 我的答案：D√答对
4.受目前设备能力所限，可利用风资源是指在一定______的风。（6.0分） A.转速范围 B.时间范围 C.温度范围 D.高度范围 我的答案：D×答错 5.风力发电机的使用环境多种多样，这对风力发电机的_____提出了更高的要求。（ 6.0分） A.经济性 B.可靠性 C.效率 D.风能的利用 我的答案：B√答对 1.目前陆上风机主流机组功率为______。（8.0分）） A.1.25MW B.3MW C.6MW D.8MW 我的答案：AB√答对 2.永磁同步发电机根据机舱机械结构选择不同，又分为________。（8.0分））
A.直驱永磁同步发电机 B.半直驱永磁同步发电机 C.外转子发电机 D.内转子发电机 我的答案：AB√答对 3.海上风电是指竖立在_______ 的机组。（8.0分）） A.深海 B.大陆架 C.滩涂 D.海沟 我的答案：BC√答对 4.风力发电机按励磁方式分为______。（8.0分）） A.陆上发电机 B.电励磁发电机 C.永磁发电机 D.海上发电机 我的答案：BC√答对 5.双馈异步发电系统接入转子的________________根据运行要求可分别进行改变。（8.0分）） A.电压
风力发电机组并网技术 20世纪90年代，L.Xu, Bhowink, Machromoum, R.Pena等学者对双馈电机在变速恒频风力发电系统 中的应用进行了理论、仿真分析和试验研究，为双馈电机在风力发电系统中的应用打下了理论基础。同 时，电力电子技术和计算机技术的高速发展，使得采用电力电子元件(IGBT等)和脉宽调制(PWM)控制 的变流技术在双馈电机控制系统中得到了应用，这大大促进了双馈电机控制技术在风电系统中的应用。 八十年代以后，功率半导体器件发展的主要方向是高频化、大功率、低损耗和良好的可控性，并在交流 调速领域内得到广泛应用，使其控制性能可以和直流电机媲美。九十年代微机控制技术的发展，加速了 双馈电机在工业领域的应用步伐。近十年来是双馈电机最重要的发展阶段，变速恒频双馈风力发电机组 已由基本控制技术向优化控制策略方向发展。其励磁控制系统所用变流装置主要有交交变流器和交直交 变流器两种结构形式:(1)交交变流器的特点是容量大，但是输出电压谐波多，输入侧功率因数低，使用 功率元件数量较多。(2)采用全控电力电子器件的交直交变流器可以有效克服交交变流器的缺点，而且 易于控制策略的实现和功率双向流动，非常适用于变速恒频双馈风力发电系统的励磁控制。 为了改善发电系统的性能，国内外学者对变速恒频双馈发电机组的励磁控制策略进行了较深入的研 究，主要为基于各种定向方式的矢量控制策略和直接转矩控制策略。我国科研机构从上世纪九十年代开 始了对变速恒频双馈风力发电系统控制技术的研究，但大多数研究还仅限于实验室，只有部分研究成果 在中，在小型风力发电机的励磁控制系统中得到应用。因此，加快双馈机组的励磁控制技术的研究进度 对提高我国风电机组自主化进程具有重要意义。 除了上面提到的双馈风力发电系统励磁控制技术研究以外，变速恒频双馈风力发电系统还有许多研 究热点包括: (I)风力发电系统的软并网软解列研究 软并网和软解列是目前风力发电系统的一个重要部分。一般的，当电网容量比发电机的容量大得多 的时候，可以不考虑发电机并网的冲击电流，鉴于目前并网运行的发电机组已经发展到兆瓦级水平，所 以必须要限制发电机在并网和解列时候的冲击电流，做到对电网无冲击或者冲击最小。 (2)无速度传感器技术在双馈异步风力发电系统应用的研究 近年，双馈电机的无位置以及无速度传感器控制成了风力发电领域的一个重要研究方向，在双馈异 步风力发电系统中需要知道电机转速以及位置信息，但是速度以及位置传感器的采用提高了成本并且带 来了一些不便。理论上可以通过电机的电压和电流实时计算出电机的转速，从而实现无速度传感器控制。 如果采用无传感器控就可以使发电机和逆变器之间连线消除，降低了系统成本，增强了控制系统的抗干 扰性和可靠性。 (3)电网故障状态下风力发电系统不间断运行等方面 并网型双馈风力发电机系统的定子绕组连接电网上，在运行过程中，各种原因引起的电网电压波动、 跌落甚至短路故障会影响发电机的不间断运行。电网发生突然跌落时，发电机将产生较高的瞬时电磁转 矩和电磁功率，可能造成发电机系统的机械损坏或热损坏，所以三相电网电压突然跌落时的系统持续运 行控制策略的研究是目前研究焦点问题之一。 此外，双馈风力发电系统的频率稳定以及无功极限方面也是目前研究的热点。 在大型风力发电系统运行过程中，经常需要把风力发电机组接入电力系统并列运行。发电机并网是 风力发电系统正常运行的“起点”，也是整个风力发电系统能够良好运行的前提。其主要要求是限制发 电机在并网时的瞬变电流，避免对电网造成过大的冲击，并网过程是否平稳直接关系到含风电电网的稳 定性和发电机的安全性。当电网的容量比发电机的容量大的多(大于25倍)的时候，发电机并网时的冲 击电流可以不考虑。但风力发电机组的单机容量越来越大，目前己经发展到兆瓦级水平，机组并网对电 网的冲击已经不能忽视。比较严重的后果不但会引起电网电压的大幅下降，而且还会对发电机组各部件 造成损害;而且，长时间的并网冲击，甚至还会造成电力系统的解列以及威胁其它发电机组的正常运行。
附件9 中国国电集团公司 风电场风力发电机组调试作业指导书 1目的 本作业指导书是为规范风力发电机组的现场调试工作编制，主要包含了风力发电机组现场调试工作的项目、步骤和记录，为保证调试工作的标准化提供了参考依据。 2 范围 本作业指导书适用于中国国电集团公司全资或控股建设的风力发电机组的现场调试工作，各项目公司应参照本指导书要求，结合风力发电机组型号，分别编制对应机型的调试作业指导书。 现场具体机型的调试作业指导书应包括但不限于本作业指导书中涉及到的技术内容。 3引用标准和文件 《风力发电机组通用试验方法》GB/T 19960.2-2005 《风力发电机组功率特性试验》GB/T 18451.2-2003，IEC61400-12:1998 《风力发电机组控制器试验方法》GB/T 19070-2003 《风力发电机组齿轮箱》GB/T 19073-2003 《风力发电机组验收规范》GB/T 20319-2006 《电能质量公用电网谐波》GB/T 14549-93 《风力发电机组异步发电机试验方法》JB/T 19071.2-2003 《风力发电场安全规程》DL 796-2001 《风力发电机组偏航系统第2部分试验方法》JB/T 10425.2-2004 《风力发电机组制动系统第2部分试验方法》JB/T 10426.2-2004 《风力发电机组一般液压系统》JB/T 10427-2004 《风力机术语》JB/T 7878-1995 4 术语和定义 本作业指导书中的术语及定义均参照《风力机术语》使用。 根据风力发电机组不同机型具体调试内容的差异，本指导书所涉及的特定术语的指示或有不同，宜根据调试的具体机型编制适用的术语和定义。 5 调试前的准备 调试前须确认风力发电机组、配电变压器等相关设备安装工作已通过验收，无遗留缺陷；检查基础接地报告检测数据合格；风力发电机组已具有紧急情况下能够使用的安全设备（安全带、安全绳、安全滑轨等）、灭火器、急救装置等。 5.1技术文件准备 (1)调试方案。 (2)调试技术手册：各零部件说明书及接线图，必要的电气、液压、机械图纸、机组通讯连接拓扑图等。 (3)对应机组的参数列表。
2风力发电机组并网运行方式分析 2.1风力发电系统的基本结构和工作原理 风力发电系统从形式上有离网型、并网型。离网型的单机容量小(约为0．1～5 kW，一般不超过10 kW)，主要采用直流发电系统并配合蓄电池储能装置独立运行；并网型的单机容量大(可达MW级)，且由多台风电机组构成风力发电机群(风电场)集中向电网输送电能。另外，中型风力发电机组(几十kW到几百kW)可并网运行，也可与其它能源发电方式相结合(如风电一水电互补、风电一柴油机组发电联合)形成微电网。并网型风力发电的频率应保持恒等于电网频率，按其发电机运行方式可分为恒速恒频风力发电系统和变速恒频风力发电系统两大类。 2.1.1恒速恒频风力发电系统 恒速恒频风力发电系统中主要采用三相同步发电机(运行于由电机极对数和频率所决定的同步转速)、鼠笼式异步发电机(SCIG)。且在定桨距并网型风电机组中，一般采用SCIG，通过定桨距失速控制的风轮使其在略高于同步转速的转速(一般在(1～1．05)n)之间稳定发电运行。如图2.1所示采用SCIG的恒速恒频风力发电系统结构示意图，由于SCIG在向电网输出有功功率的同时，需从电网吸收滞后的无功功率以建立转速为n的旋转磁场，这加重了电网无功功率的负担、导致电网功率因数下降，为此在SCIG机组与电网之间设置合适容量的并联电容器组以补偿无功。在整个运行风速范围内(3 m／s < <25 m／s),气流的速度是不断变化的，为了提高中低风速运行时的效率，定桨距风力1 发电机普遍采用三相(笼型)异步双速发电机，分别设计成4极和6极，其典型代表是NEGMICON 750 kW机组。
风 图2.1采用SCIG的恒速恒频风力发电系统 恒速恒频风力发电系统具有电机结构简单、成本低、可靠性高等优点，其主要缺点为：运行范围窄；不能充分利用风能(其风能利用系数不可能保持在最大值)；风速跃升时会导致主轴、齿轮箱和发电机等部件承受很大的机械应力。 2.1.2变速恒频风力发电系统 为了克服恒速恒频风力发电系统的缺点，20世纪90年代中期，基于变桨距技术的各种变速恒频风力发电系统开始进入市场，其主要特点为：低于额定风速时，调节发电机转矩使转速跟随风速变化，使风轮的叶尖速比保持在最佳值，维持风电机组在最大风能利用率下运行；高于额定风速时，调节桨距以限制风力机吸收的功率不超过最大值；恒频电能的获得是通过发电机与电力电子变换装置相结合实现的。目前，变速恒频风电机组主要采用绕线转子双馈异步发电机，低速同步发电机直驱型风力发电系统亦受到广泛重视。 （1）基于绕线转子双馈异步发电机的变速恒频风力发电系统 绕线转子双馈异步发电机(DFIG)的转子侧通过集电环和电刷加入交流励磁，既可输入电能也可输出电能。图2.2为基于绕线转子双馈异步发电机的变速恒频风力发电系统结构示意图，其中，DFIG的转子绕组通过可逆变换器与电网相连，通过控制转子励磁
一、风的形成 地球表面上，受太阳加热的空气较轻，上升到高空；冷却的空气较重，倾向于去补充上升的空气。这就导致了空气的流动--风。 全球性气流、海风与陆风、山谷风的形成大致都如此。 风能是地球表面空气移动时产生的动能，即风的动能，是太阳能的一种表现形式。 二、风力发电的原理及优缺点 风力发电的原理说起来非常简单，最简单的风力发电机可由叶轮和发电机两部分构成，如图1所示。空气流动的动能作用在叶轮上，将动能转换成机械能,从而推动叶轮旋转。如果将叶轮的转轴与发电机的转轴相连，就会带动发电机发出电来。 风力发电的原理这么简单，为什么仅20世纪的中后期才获得应用呢？
第一，常规发电还能满足需要，社会生产力水平不够高，还无法顾及降低环境污染和解决偏远地区的供电问题。 第二，能够并网的风力发电机的设计与制造，只有现代高技术的出现才有可能，20世纪初期是造不出现代风力发电机的。 风力发电有三种运行方式：一是独立运行方式，通常是一台小型风力发电机向一户或几户提供电力,海关，它用蓄电池蓄能，以保证无风时的用电；二是风力发电与其他发电方式（如柴油机发电）相结合，向一个单位或一个村庄或一个海岛供电；三是风力发电并入常规电网运行，向大电网提供电力，常常是一处风电场安装几十台甚至几百台风力发电机，这是风力发电的主要发展方向。 我们这里所说的风力发电都是指大功率风机并网发电。 风力发电的优缺点 三、现代风机的结构与技术特点。
图一所示的风力发电机发出的电时有时无，电压和频率不稳定，是没有实际应用价值的。一阵狂风吹来，风轮越转越快，系统就会被吹跨。为了解决这些问题，现代风机增加了齿轮箱、偏航系统、液压系统、刹车系统和控制系统等， 四、风力发电机组的分类和主要构成 一）、风力发电机组的构成 风力发电机组的主要组成部分： -叶轮：将风能转变为机械能。 -传动系统：将叶轮的转速提升到发电机的额定转速-发电机：将叶轮获得的机械能再转变为电能。 -偏航系统：使叶轮可靠地迎风转动并解缆。 -其它部件：如塔架、机舱等 -控制系统：使风力机在各种自然条件与工况下正常运行的保障机制，包括调速、调向和安全控制。
目前我国生产的小型风力发电机按额定功率分为１０种，分别为１００Ｗ、１５０Ｗ、２００Ｗ、３００Ｗ、５００Ｗ、１ｋＷ、２ｋＷ、３ｋＷ、５ｋＷ、１０ｋＷ。其技术特点是：２～３个叶片、侧偏调速、上风向，配套高效永磁低速发电机，再配以尾翼、立杆、底座、地锚和拉线。机组运行平稳、质量可靠，设计使用寿命为１５年。风轮的最大功率系数已从初期的０．３０左右提高到０．３８～０．４２，而且启动风速低，叶片材料已多样化：木质、铁质、铝合金、玻璃钢复合型和全尼龙型等。风轮采用定桨距和变桨距两种，以定桨距居多。发电机选配的是具有低速特性的永磁发电机，永磁材料使用的是稀土材料，使发电机的效率从普通电机的０．５０提高到现在的０．７５以上，有些可以达到０．８２。小型风力发电机组的调向装置大部分是上风向尾翼调向。调速装置采用风轮偏置和尾翼铰接轴倾斜式调速、变桨距调速机构或风轮上仰式调速。功率较大的机组还装有手动刹车机构，以确保风力机在大风或台风情况下的安全。风力发电机组配套的逆变控制器，除可以将蓄电池的直流电转换成交流电的功能外，还具有保护蓄电池的过充、过放、交流卸荷、超载和短路保护等功能，以延长蓄电池的使用寿命。机组的价格较低，且适合于我国的低速地区应用。几种机组型号及技术参数见表３－４。 表３－４几种小型风力发电机组型号及技术参数 风电并网三大前沿问题有突破 新能源开发和能源危机是当前能源领域两大热点问题。 从能源的源头来说，人们把传统化石能源比作“昨天的阳光”，而新能源则是“今天的阳光”，可见人们对新能源的热衷程度。目前来看，由于太阳能发电成本较高，生物质能源有局限性，地热能、潮汐能又很有限，相比之下风电最受宠。
绍结机构介风力发电风力发电机组是由风轮、传动系统、 偏航系统、液压系统、制动系统、发电该机组通过风力推动叶轮旋转，塔架和基础等组成。机、控制与安全系统、机舱、有效的将风能转再通过传动系统增速来达到发电机的转速后来驱动发电机发电，化成电能。风力发电机组结构示意图如下。 1、叶片 2、变浆轴承 3、主轴 4、机舱吊 5、齿轮箱 6、高速轴制动器 7、发电机 8、轴流风机9、机座10、滑环11、偏航轴承12、偏航驱动13、轮毂系统 各主要组成部分功能简述如下 （1）叶片叶片是吸收风能的单元，用于将空气的动能转换为叶轮转动的机械能。叶轮的转动是风作用在叶片上产生的升力导致。由叶片、轮毂、变桨系统组成。每个叶片有一套独立的变桨机构，主动对叶片进行调节。叶片配备雷电保护系统。风机维护时，叶轮可通过锁定销进行锁定。 （2）变浆系统变浆系统通过改变叶片的桨距角，使叶片在不同风速时处于最佳的吸收风能的状态，当风速超过切出风速时，使叶片顺桨刹车。 （3）齿轮箱齿轮箱是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机，并使其得到相应的转速。 发电机是将叶轮转动的机械动能转换为电能的部件。明阳）发电机4（． 1.5s/se机组采用是带滑环三相双馈异步发电机。转子与变频器连接，可向转子回路提供可调频率的电压，输出转速可以在同步转速±30%范围内调节。 （5）偏航系统偏航系统采用主动对风齿轮驱动形式，与控制系统相配合，使叶轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高发电效率。同时提供必要的锁紧力矩，以保障机组安全运行。 （6）轮毂系统轮毂的作用是将叶片固定在一起，并且承受叶片上传递的各种载荷，然后传递到发电机转动轴上。轮毂结构是3个放射形喇叭口拟合在一起的。
风电并网技术解决方案 篇一：浅谈风电并网技术及控制策略 浅谈风电并网技术及控制策略 0 引言 风能资源是清洁的可再生能源，风力发电是新能源中技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。随着电力电子技术发展和成本降低，其在控制方面和电网接入方面为风力发电的性能改善提供了一个新的解决方案。电力电子技术可以实现扇片的调速，从而可得到更多的风能，同时电力电子装置可以为风电并网系统中所出现的无功、谐波等电能质量问题提供解决方案。现将分别对定速和变速风力发电机，针对不同拓扑结构的工作原理进行比较与分析，并针对不同类型的风电系统的电能质量问题进行分析。 1 恒速恒频风电系统 恒速恒频发电机系统采用的是普通异步发电机，这种风电机组的发电机正常工作在超同步状态，转差率为负值，并且其变化范围较小，所以被称为恒速恒频风力发电机组。恒速恒频风力发电机组原理图如图1 所示。 目前，国内应用的恒速恒频发电机组，电力电子装置较少，其中也有些机组的转子回路接入电阻，用电力电子器件
控制转子电流的大小来调节转速。这种风电机组的主要缺点是：当风速迅速增大时，风能将通过桨叶传输给主轴、齿轮箱和发电机等部件，产生很大的机械应力，引起这些部件的疲劳损坏；同时在正常工作时这类风电机组无法对电压稳定进行控制，不能和同步发电机一样提供电压支撑能力，因此，当电网故障时会影响系统电压的恢复和系统稳定。这也是普通异步发电机的风电机组的主要缺陷。其次，因为恒速恒频风力发电系统发出的电能是随风速波动的，若风速急剧变化，可能会引起风电机组发出的电能质量有问题，如电压闪变、无功波动等。通常在这类风电系统中采用静止无功补偿器SVC 或TSC 来进行动态无功补偿，并通过软启动方法抑制启动时的发电机电流。 2 变速恒频风电系统 随着电机变频调速技术的不断发展，采用双馈异步发电机和永磁多极同步电机的变速恒频风力发电系统得到了更加广泛的研究与应用。 变速恒频风力发电系统有下列优点： a. 根据风速的变化，风力机以不同的转速旋转，减少了对风力机等机械装 置的机械应力； b. 通过对最佳转速的跟踪，风力发电机组在可发电风速范围内均可获得最佳功率输出；
风力发电机 是将风能转换为机械功的动力机械，又称风车。广义地说，它是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发动机。风力发电利用的是自然能源。相对柴油发电要好的多。但是若应急来用的话，还是不如柴油发电机。风力发电不可视为备用电源，但是却可以长期利用。 风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。 风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。
风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；我国也在西部地区大力提倡。小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：风力发电机＋充电器＋数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。 风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V 市电，才能保证稳定使用。 机械连接与功率传递水平轴风机桨叶通过齿轮箱及其高速轴与万能弹性联轴节相连,将转矩传递到发电机的传动轴,此联轴节应按具有很好的吸收阻尼和震动的特性，
表现为吸收适量的径向、轴向和一定角度的偏移，并且联轴器可阻止机械装置的过载。另一种为直驱型风机桨叶不通过齿轮箱直接与电机相连风机电机类型 编辑本段 风力发电机结构 机舱：机舱包容着风力发电机的关键设备，包括齿轮箱、发电机。维护人员可以通过风力发电机塔进入机舱。机舱左端是风力发电机转子，即转子叶片及轴。 转子叶片：捉获风，并将风力传送到转子轴心。现代600千瓦风力发电机上，每个转子叶片的测量长度大约为20M，而且被设计得很象飞机的机翼。 轴心：转子轴心附着在风力发电机的低速轴上。 低速轴：风力发电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。在现代600千瓦风力发电机上，转子转速相当慢，大约为19至30转每分钟。轴中有用于液压系统的导管，来激发空气动力闸的运行。
风力发电机组偏航系统详细介绍 资讯频道2012-12-15 偏航系统是水平轴式风力发电机组必不可少的组成系统之一。偏航系统的主要作用有两个。其一是与风力发电机组的控制系统相互配合，使风力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；其二是提供必要的锁紧力矩，以保障风力发电机组的安全运行。风力发电机组的偏航系统一般分为主动偏航系统和被动偏航系统。被动偏航指的是依靠风力通过相关机构完成机组风轮对风动作的偏航方式，常见的有尾舵、舵轮和下风向三种；主动偏航指的是采用电力或液压拖动来完成对风动作的偏航方式，常见的有齿轮驱动和滑动两种形式。对于并网型风力发电机组来说，通常都采用主动偏航的齿轮驱动形式。 1．偏航系统的技术要求 1.1. 环境条件 在进行偏航系统的设计时，必须考虑的环境条件如下： 1). 温度； 2). 湿度； 3). 阳光辐射； 4). 雨、冰雹、雪和冰； 5). 化学活性物质； 6). 机械活动微粒； 7). 盐雾。风电材料设备 8). 近海环境需要考虑附加特殊条件。 应根据典型值或可变条件的限制，确定设计用的气候条件。选择设计值时，应考虑几
种气候条件同时出现的可能性。在与年轮周期相对应的正常限制范围内，气候条件的变化应不影响所设计的风力发电机组偏航系统的正常运行。 1.2. 电缆 为保证机组悬垂部分电缆不至于产生过度的纽绞而使电缆断裂失效，必须使电缆有足够的悬垂量，在设计上要采用冗余设计。电缆悬垂量的多少是根据电缆所允许的扭转角度确定的。 1.3. 阻尼 为避免风力发电机组在偏航过程中产生过大的振动而造成整机的共振，偏航系统在机组偏航时必须具有合适的阻尼力矩。阻尼力矩的大小要根据机舱和风轮质量总和的惯性力矩来确定。其基本的确定原则为确保风力发电机组在偏航时应动作平稳顺畅不产生振动。只有在阻尼力矩的作用下，机组的风轮才能够定位准确，充分利用风能进行发电。 1.4. 解缆和纽缆保护 解缆和纽缆保护是风力发电机组的偏航系统所必须具有的主要功能。偏航系统的偏航动作会导致机舱和塔架之间的连接电缆发生纽绞，所以在偏航系统中应设置与方向有关的计数装置或类似的程序对电缆的纽绞程度进行检测。一般对于主动偏航系统来说，检测装置或类似的程序应在电缆达到规定的纽绞角度之前发解缆信号；对于被动偏航系统检测装置或类似的程序应在电缆达到危险的纽绞角度之前禁止机舱继续同向旋转，并进行人工解缆。偏航系统的解缆一般分为初级解缆和终极解缆。初级解缆是在一定的条件下进行的，一般与偏航圈数和风速相关。纽缆保护装置是风力发电机组偏航系统必须具有的装置，这个装置的控制逻辑应具有最高级别的权限，一旦这个装置被触发，则风力发电机组必须进行紧急停机。 1.5. 偏航转速 对于并网型风力发电机组的运行状态来说，风轮轴和叶片轴在机组的正常运行时不可避