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风力发电机发电原理风力发电是将风能转换为机械功的动力机械。
风力发电的原理是利用风力带动风机叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。
风机外部构件的功能是：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。
现代风力发电机多为水平轴式，其内部结构主要包括：机舱、转子叶片、发电机、低速轴、齿轮箱、控制系统（电子控制器）、制动系统、液压系统、偏航系统（风速计及风向标）、冷却元件、塔筒等。
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20米，而且被设计得很象飞机的机翼。
发电机：通常被称为感应电机或异步发电机（异步发电机是利用定子与转子间气隙旋转磁场与转子绕组中感应电流相互作用的一种交流发电机。
）。
在现代风力发电机上，最大电力输出通常为500至1500千瓦。
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。
齿轮箱：齿轮箱左边是低速轴，它可以将高速轴的转速提高至低速轴的50倍。
高速轴及其机械闸：高速轴以1500转每分钟运转，并驱动发电机。
它装备有紧急机械闸，用于空气动力闸失效时，或风力发电机被维修时。
控制系统：包含一台不断监控风力发电机状态的计算机，并控制偏航装臵。
风力发电机组风力发电机组是现代清洁能源领域的一项重要技术，通过利用风能转化为电能，以替代传统的化石燃料发电方式。
风力发电机组具有很多优势，例如可再生、清洁、低碳、资源丰富等。
本文将详细介绍风力发电机组的工作原理、发展历程、应用领域以及未来发展趋势。
一、工作原理风力发电机组的工作原理十分简单。
当风通过发电机组的叶片时，会使叶片旋转，而叶片与发电机之间有一个转轴连接，从而将旋转运动转化为机械能。
机械能进一步转化为电能，通过发电机将风能转化为电能。
发电机组通常由风轮、发电机和控制系统组成，其中风轮负责将风能转化为机械能，发电机负责将机械能转化为电能，而控制系统则负责监测和控制整个系统的运行。
二、发展历程风力发电机组的发展历程可以追溯到100多年前。
早在19世纪末，人们就开始尝试使用风能发电。
最早的风力发电机组是由木制叶轮驱动的发电机，产生的电能用于提供照明和供电。
随着工业革命的到来，风力发电机组的设计和技术也得到了不断改善，从而提高了发电效率和可靠性。
20世纪50年代，风力发电开始进入商业化阶段。
丹麦等北欧国家成为了风力发电技术的领导者，丹麦引入了大型风电场，开始实现风力发电的规模化。
20世纪70年代，由于石油危机的冲击，世界各国开始关注可再生能源的开发和利用。
风力发电作为一种成熟的技术，逐渐受到国际社会的认可和推广。
进入21世纪，风力发电得到了全球的广泛应用和推广。
风力发电机组的装机容量大幅增加，技术水平不断提高。
如今，世界各地都有大型风电场，风力发电已经成为受人们欢迎的清洁能源选择。
三、应用领域风力发电机组在能源领域有着广泛的应用。
主要应用领域包括：1. 电力供应：风力发电机组可以大规模生成电能，为城市和农村提供稳定的电力供应。
风能是一种可再生能源，具有无限的潜力，可以替代传统的化石燃料发电方式，减少对环境的污染。
2. 独立发电：风力发电机组还可以被广泛应用于偏远地区或岛屿。
这些地区常常没有传统电网的覆盖，使用风力发电可以为居民和企业提供可靠的电力供应。
风力发电设备知识点总结一、风力发电技术概述风力发电是一种利用风能转化为电能的可再生能源技术。
风力发电技术通过安装在风力发电机组上的叶片捕捉风能，然后转化为机械能，再通过发电机转化为电能供电。
风力发电技术已经成为世界上最重要的可再生能源之一，成为当前清洁能源发展的主力军之一。
由于风力发电具有无污染、资源丰富、可再生等特点，受到了世界各国的高度重视和积极发展。
二、风力发电设备的主要组成部分1. 风力发电机组风力发电机组包括风力涡轮机、齿轮箱、发电机、控制系统和塔架等五个主要部分。
其中，风力涡轮是捕捉风能的设备，通过转化为机械能，然后传递给齿轮箱；齿轮箱将转速提高，并传动到发电机，通过发电机转化为电能供应给电网；控制系统能够自动调整风力发电机组的运行状态，保证其安全、高效地发电。
2. 风力涡轮机风力涡轮机是风力发电机组中最为核心的部件，也是用来捕捉风能并转化为机械能的设备。
风力涡轮机分为水平轴风力涡轮机和垂直轴风力涡轮机两种，一般而言水平轴风力涡轮机更为常见，因为其在效率和稳定性方面有一定优势。
风力涡轮机通常由机翼、叶片、轴承、桨叶、风轮和塔等部分组成。
利用风力作用在叶片上产生扭矩，进而推动轴承旋转，从而带动风轮旋转。
3. 齿轮箱齿轮箱是风力发电机组中的一个重要部件，主要用于将风轮的旋转速度增大到发电机的标准转速。
齿轮箱扮演着传递动能和调整传动比的重要角色。
齿轮箱的设计和制造对于风力发电机组的运转效率和寿命起到重要影响。
4. 发电机发电机是风力发电机组的核心部件之一，它负责将机械能转化为电能。
发电机的类型主要分为同步发电机和异步发电机两种。
由于大多数风力发电机组需要变频发电，异步发电机普遍受到青睐。
同时，发电机的输出电压和频率需要满足电网要求，这也是设计发电机时需要考虑的重要因素。
5. 控制系统控制系统是风力发电设备的智能化控制核心。
控制系统可以根据风速、风向、负荷需求等参数，来自动调整风力发电机组的运行状态，保证其在不同工况下运行稳定、高效，并确保设备的安全性。
风力发电机组概述风力发电机组的发电机按照发电机型式可分为笼型异步发电机、双馈异步发电机和永磁型同步发电机。
双馈异步风力发电机是目前应用最为广泛的风力发电机。
由定子绕组直连定频三相电网的绕线式异步发电机和安装在转子绕组上的双向背靠背IGBT电压源变流器组成。
双馈异步风力发电机是一种绕线式感应发电机，是变速恒频风力发电机组的核心部件，也是风力发电机组国产化的关键部件之一。
发电机本体主要由定子、转子和轴承系统组成。
为了避免由于潮湿、结露而对发电机造成损害，发电机绕组内埋有加热线圈，此外，在发电机内装有温度传感器，检测发电机绕组的温度和发电机轴承的温度。
风力发电机组或系统结构简图如图2-14所示。
图2-14 风力发电机组或系统结构简图1—联轴器；2—发电机；3—磁粉过滤器；4—弹性支承双馈异步发电机将定子、转子三相绕组分别接入独立的三相对称电源，定子绕组直接和电网连接，转子绕组通过变流器与电网连接，转子绕组电源的频率、电压、幅值和相位按运行要求由变频器自动调节，机组可以在不同的转速下实现恒频发电，满足用电负载和并网的要求。
由于采用了交流励磁，发电机和电力系统构成了“柔性连接”，即可以根据电网电压、电流和发电机的转速来调节励磁电流，精确地调节发电机输出电压，使其能满足要求。
变频器采用交—直—交的形式与电网连接，控制发电机在亚同步和超同步转速下都保持发电状态并随着风速的变化调节发电机的转速，进行能量交换。
发电机的转速范围是1000～2000r/min，同步转速是1500r/min。
电压频率和转子电流与转速差（实际转速和同步转速之差）相对应。
在正常情况下，异步发电机的转子转速总是略高或低于旋转磁场的转速（同步转速ns），因此称为异步电机。
转子转速n与旋转磁场的转速ns 之差称为转差，转差Δn与同步转速ns的比值称为转差率，转差率是表征异步发电机运行状态的一个基本变量。
定子电压等于电网电压，转子电压与转差率及堵转电压成正比，堵转电压取决于定子与转子的匝数比。
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机组起动风速：3m/s机组停机风速： 25m/s机组额定风速： 10.8/11.3 m/s（2）叶轮：叶轮直径：82.6m叶轮扫掠面积：5316m2叶轮速度：17.4rpm叶轮倾角： 5o叶片长度：40.25m叶片材质：玻璃纤维增强树脂（3）齿轮箱：齿轮箱额定功率：1663kw齿轮箱转速比：100.48（4）发电机：发电机额定功率：1550kw发电机额定电压：690v发电机额定电流：1120A发电机额定频率：50Hz发电机转速：1750rpm发电机冷却方式：空-空冷却发电机绝缘等级：H级主刹车系统：变浆制动二级刹车系统：圆盘制动器（5）塔架：塔架型式：直立三段锥形塔架塔架高度：61830mm塔架底部直径：4200mm塔架重量：107t（6）偏航系统型式：主动对风齿轮圆盘星形驱动（7）控制器型式：PLC TwinCAT。
第四讲风力发电机的结构与分类风力发电机是一种将风能转化为电能的设备。
其结构主要包括风轮、传动系统和发电机组成。
根据风轮的类型和形状不同，风力发电机可分为垂直轴风力发电机和水平轴风力发电机两大类。
垂直轴风力发电机一般由多个垂直排列的叶片组成，风轮呈直立状态，因此也被称为直立式风力发电机。
其特点是风向变化时，无需对风轮进行调整，能够自动跟踪风向。
垂直轴风力发电机的结构相对简单，容易安装和维护，适用于各种风向的地区。
但由于叶片受风阻力较大，垂直轴风力发电机的效率相对较低，发电能力也较小。
水平轴风力发电机是目前应用较广泛的一种风力发电机。
其风轮呈水平放置状态，由三个或更多的叶片组成。
风向变化时，需要通过转动整个风力发电机来调整风轮朝向。
水平轴风力发电机的结构复杂，需要配备风向传感器和伺服系统来实现风向调整。
但由于叶片在运动过程中受风力影响较小，水平轴风力发电机具有较高的效率和发电能力。
根据风力发电机的功率大小，还可以将其分为小型风力发电机和大型风力发电机。
小型风力发电机一般功率在几千瓦到几十千瓦之间，适用于家庭、农村、岛屿等地区的独立供电。
大型风力发电机功率通常在数百千瓦到数百兆瓦之间，主要用于商业发电和集中式电网供电。
除了以上常见的结构和分类外，风力发电机还可以根据其叶片形状、叶片材料等因素进行细分。
例如，叶片形状可以分为直线型、弯曲型、扇形等。
不同的叶片形状对风力发电机的效率和风能捕捉能力有着重要影响。
叶片材料通常选用玻璃纤维增强塑料、复合材料等，以提高叶片的强度和耐腐蚀能力。
总而言之，风力发电机是一种将风能转化为电能的设备，其结构主要包括风轮、传动系统和发电机。
根据风轮的类型和形状不同，风力发电机可分为垂直轴风力发电机和水平轴风力发电机。
根据功率大小，可将其分为小型风力发电机和大型风力发电机。
此外，还可以根据叶片形状、材料等因素进行进一步细分。
风力发电机的分类和结构多样化，能够适应不同环境和需求。
风力发电机组的组成部分风力发电机组是一种利用风能转换成电能的装置，由多个组成部分构成。
以下是风力发电机组的组成部分。
风轮叶片：风轮叶片是风力发电机组的最重要的部分之一，负责将风能转换成旋转动能。
一般来说，风轮叶片采用高强度的玻璃纤维和碳纤维制成，能够抵御强风和风暴的冲击。
发电机：发电机是将风轮的旋转动能转换成电能的设备，通常是由永磁体或电磁铁制成的。
发电机转速的变化会影响输出电压的大小和稳定性。
控制系统：控制系统包括电子元件、传感器、控制器和软件等，用于监测和控制风力发电机组的运行。
控制系统能够实时调整风轮叶片的角度和发电机的转速，以确保风力发电机组的运行稳定。
塔架：塔架是风力发电机组的支撑结构，通常采用钢管或混凝土建造。
塔架的高度对于风力发电机组的输出功率有着直接的影响，因为风速会随着高度的增加而增加。
变桨系统：变桨系统是控制风轮叶片角度的设备，可以根据风速的变化实时调整叶片的角度，以最大程度地利用风能。
风速传感器：风速传感器用于测量风速和风向，以便控制系统能够及时调整风轮叶片的角度和发电机的转速。
风力发电机组是一个复杂的系统，由多个组成部分构成，这些部分紧密协作，以实现将风能转换成电能的目的。
除了上述提到的组成部分，风力发电机组还包括以下一些重要的组成部分。
齿轮箱：风力发电机组需要将风轮旋转的低速运动转换成高速运动，这就需要齿轮箱来完成。
齿轮箱由一系列齿轮和轴承组成，能够实现高效率的能量转换。
刹车系统：刹车系统是用于紧急制动风力发电机组的设备。
在遇到紧急情况时，刹车系统能够立即刹停风轮的旋转，以确保风力发电机组的安全运行。
冷却系统：风力发电机组在运行时会产生大量的热量，需要通过冷却系统来散热。
冷却系统包括风扇、散热器和泵等设备，能够保证风力发电机组长时间的运行稳定性。
输电系统：输电系统是将风力发电机组产生的电能输送到电网的设备。
输电系统包括变压器、开关设备和电缆等部分，能够实现电能的高效输送。
风力发电机组一、 工作原理目前在风力发电机组中，两种最具竞争能力的结构形式是异步电机双馈式机组和永磁同步电机直接驱动式机组，大容量的机组大多采用这两种结构。
在风力发电机组中，存在着“能量流”和“信息流”这两种物质流。
如下图是风电机组的工作原理图：图1 风电机组的工作原理1. 能量流风以一定的速度吹向风力机，通过风轮将风的动能变成风轮转动的动能，此时风能的输出功率为111ωM P =。
风轮的输出功率通过主传动系统，使转矩和转速发生变化，于是有111222ηωM ωM P ==（1η为主传动系统的总效率）。
主传动系统将动力传递给发电系统，发电机把机械能变为电能，发电机的输出功率为223cos 3ηP φI U P N N N ==（2η为发电系统的总效率）。
2. 信息流信息流的传递是围绕控制系统进行的（如图1所示）。
控制系统的功能是过程控制（包括启动、运行、暂停、停止等）和安全保护。
二、 机组的构成从整体上看，风力发电机组可以包括风轮、机舱、塔架和基础几个部分。
风轮由叶片和轮毂组成。
以变桨距、变速型的风力发电机组为例子，其内部结构主要由以下几个部分组成：(1)变桨距系统（设置在轮毂之中）。
(2)发电系统，包括发电机和变流器等。
(3)主传动系统，包括主轴及主轴承、齿轮箱、高速轴和联轴器等。
(4)偏航系统，由电动机、减速器、变距轴承、制动机构等组成。
(5)控制系统，包括传感器、电气设备、计算机控制系统和相应软件等组成。
(6)液压系统，包括液压站、输油管和执行机构，主要为高速轴上设置的制动装置和偏航装置提供液压动力。
按功率调节方式分类，可以把风机分为：定桨距风机、普通变桨距型（正变距）风机、主动失速型（负变距）风机。
三、发电系统在并网运行风力发电机组中，发电系统把机械能变成电能，并输送给电网。
以下是介绍并网型风力发电机组常用的发电机及其变速恒频技术。
变速恒频是指发电机的转速随风速变化，发出的电流通过适当的变换，使输出频率和电网频率相同。
第四章风力机分类及构成主讲：王学德副教授单位：能源与动力工程学院第四章风力机分类和构成组成4.1 风力机的类型4.2 水平轴风力发电机组构成4.3 齿轮箱4.4 调速装置4.5 发电机4.6 塔架4.7 控制系统及附属部件按其容量划分小型（60KW以下)中型（60~600KW)大型（600KW以上））风力发电机组是将风能转化为电能的装置按其主轴与地面的相对位置水平轴风力发电机组（主轴与地面平行）垂直轴风力发电机组（主轴与地面垂直）4.1 风力发电机组概述风力发电机分类*按照接入电网方式*根据风机正常运行时是否直接接入电网分为并网型和离网型*离网型风机常与太阳能组成风光电互补动力源。
*按叶轮布置位置*若叶轮布置在机舱前，称为上风向；否则称为下风向；*传动链布置*根据有无齿轮箱分为齿轮箱型、直驱机型和半直驱型*其他方式*如叶片数量、安装地点（海上或陆上）小型及大型风力发电机组水平轴及垂直轴风力发电机组4.2水平轴风力发电机组的结构大型风电机组基本结构1－叶片；2－轮毂；3－机舱；4－叶轮轴与主轴连接；5－主轴；6－齿轮箱；7－刹车机构；8－联轴器；9－发电机；10－散热器；11－冷却风扇；12－风速仪和风向标；13－控制系统；14－液压系统；15－偏航驱动；16－偏航轴承；17－机舱盖；18－塔架；19、变桨距部分4.2.1 风轮及其组成风轮风轮的组成图风轮是风力机最重要的部件，它是风力机区别于其它动力机的主要标志。
风轮的作用是捕捉和吸收风能。
并将风能转变成机械能。
再由风轮轴将能量送给传动装置以水平轴升力型风力机的风轮为例(下图)来说明风轮功率的计算。
风以速度V吹向风轮时，风轮转动。
设旋转着的风轮其扫掠面积为A，空气密度为，在1 s中内流向风轮的空气所具有的动能为（1）若风轮的直径为D ，则（2）这些风能不可能全部被风轮捕获。
231122V N mV AV ρ==23323112248V D N AV V D V ππρρρ===ρ风轮捕获风能并将之转换成机械能．再由风轮轴输出的功率为N（称之为风轮功率)。
