风力发电机分类及特点

风力发电机的分类总结随着环保意识的不断提高，人们对可再生能源的需求也日益增加，风力发电作为可再生能源中的一种，正受到越来越多的关注与研究。

在风力发电的核心部件中，风力发电机起着至关重要的作用，不同类型的风力发电机也各具特点，本文将对风力发电机的分类作出总结。

1.风轮式发电机风轮式发电机是风力发电机中最常见的一种，主要是通过风轮将风的动能转换成机械能，从而驱动发电机发电。

风轮式发电机可以进一步分为两种类型：水平轴和垂直轴。

水平轴风轮式发电机的主轴安装在地面水平方向上，风轮则安装在轴的上方，垂直轴风轮式发电机则是主轴和风轮都在垂直方向上。

前者具有转速高、功率大等特点，而后者则具有耐风性强、适用范围广等优势。

2.柔性摆臂式风力发电机柔性摆臂式风力发电机是利用风能的背景下发展起来的创新型风力发电技术，它可以在低风速的情况下获得更高的效率。

柔性摆臂式风力发电机使用了独特的柔性摆臂设计，使得每个摆臂能够自由活动，从而最大程度地捕捉到风的能量，从而达到更高的效率。

该技术目前正处于实验研究阶段，但相信未来在风力发电的市场应用中将会有重要的地位。

3.桁架式风力发电机桁架式风力发电机是利用桁架牵引运动的原理来捕捉风能，其外形比较特殊，由于其设计的特殊性，可以在大风、台风等恶劣天气下依然保持安全、稳定的状态。

对于风力发电机而言，长时间的稳定发电是至关重要的，而桁架式风力发电机正是解决了这个问题。

4.喷气式风力发电机喷气式风力发电机是一种比较新颖的风力发电技术，它采用了长方体的设计，内部设有马达和喷射器，可以将风能转化为气压能，并进一步转化为机械能、电能。

该技术具有较高的效率，能够更好地获得平稳的发电量，适合应用于各种不同的风速环境。

除了以上几种类型的风力发电机外，还有一些比较小众的技术，比如带有大型水箱的垂直轴风力发电机、划船式风力发电机等，这些技术虽然规模较小，但从实用性和创新性来讲也不容忽视。

总的来说，不同类型的风力发电机在实际使用中各有特点，而未来风力发电技术的发展也将会有更加创新性、高效率的发展趋势。

风力发电机组按运行方式可以分为恒速恒频（Constant Speed Constant Frequency，简称CSCF）风力发电机组和变速恒频（Variable Speed Constant Frequency，简称VSCF）风力发电机组两大类。

当风力发电机组与电网并联时，要求风力发电机的频率与电网频率保持一致，这便是恒频的含义。

下面分别介绍恒速恒频和变速恒频风力发电机组。

1 恒速恒频风力发电机组恒速恒频风力发电系统的基本结构如下图所示：图1 恒速鼠笼异步风力发电系统可以看出，这里采用的是异步电动机，也正是基于此，恒速恒频风力发电系统也称作异步风力发电系统。

异步发电机尽管带一定滑差运行，但在实际运行中滑差s是很小的，不仅输出频率变化较小，而且叶片转速变化范围也很小，看上去似乎是在“恒速”，故称之为恒速恒频。

就风力机的调节方式而言，恒速恒频风力发电系统又分为定桨距失速调节型和变桨距调节型两种。

1.1 定桨距失速调节型风力发电机组定桨距是指桨叶与轮毅之间是固定连接，即当风速变化时，桨叶的迎风角不能随之变化。

失速调节是指桨叶翼型本身所具有的失速特性，当风速高十额定风速时，气流的攻角增大到失速条件，使桨叶的表面产生涡流，效率降低，来限制发电机的功率输出。

定桨距失速调节型风力发电机组的优点是失速调节简单，运行可靠性高，当风速变化引起的输出功率的变化只通过桨叶的被动失速调节而控制系统不作任何控制，使控制系统大为减化。

其缺点是机组的整体效率较低，对电网影响大，常发生过发电现象，加速机组的疲劳损坏。

目前这种机组在欧美国家已经停产，但是在中国还有一定需求。

1.2 变桨距型风力发电机组变桨距是指风机的控制系统可以根据风速的变化，通过桨距调节机构，改变其桨距角的大小以调整输出电功率，以便更有效地利用风能。

其工作特性为：在额定风速以下时，桨距角保持零度附近，可认为等同十定桨距风力发电机，发电机的输出功率随风速的变化而变化；当风速达到额定风速以上时，变桨距机构发挥作用，调整桨距角，保证发电机的输出功率在允许的范围内。

风力发电机组的分类介绍风力发电机一般按风轮轴安装形式、功率控制方式、风轮转速调节、主传动驱动方式等进行分类。

1、风轮轴安装形式按照风轮轴安装形式可分为水平轴风力机和垂直轴风力机。

（1）水平轴风力机风轮的旋转轴线与风向平行。

水平轴风力机必须具有对风装置，跟随风向的变化而转动，以便吸收来自各个方向的风能。

对于小型风力机，这种对风装置常采用尾舵，而对于大型风力机，则利用风向传感器测量风向，经微处理器调整后控制偏航系统进行对风。

水平轴风力机按照风轮相对于塔架的位置可分为上风向风力机和下风向风力机。

风轮位于塔架前面的为上风向风力机，风轮位于塔架后面的为下风向风力机。

目前风电场采用并网型风力发电机组多为上风向水平轴风力机。

（2）垂直轴风力机风轮的旋转轴线垂直于地面或气流方向。

垂直轴风力机能吸收来自各个方向的风能，无需对风装置，这是相对于水平轴风力机的一大优点，并且传动装置和发电设备均安装在地面，便于维护；但是受叶片制造工艺的限制及拉线式塔架占用大量土地面积等因素，垂直轴风力机一直未得到发展。

2、功率控制方式按照功率控制方式可分为定桨距风力机、变桨距风力机和主动失速风力机。

（1）定桨距风力机叶片与轮毂固定连接。

在风轮转速恒定的条件下，风速增加超过额定风速时，随着叶片攻角的增加，气流与叶片表面分离，叶片将处于失速状态，叶片吸收的风能不但不会增加，反而有所下降，以确保风轮输出功率在额定范围以内。

定桨距风力机的特点：结构简单不需要变桨机构，同时控制系统也较简单。

但风轮吸收风能的效率较低，特别在风速超过额定风速后，由于叶片的失速作用，输出功率还会有所下降；机组承受的载荷大；机组重量比同类型变桨距风力机重。

（2）变桨距风力机叶片与轮毂通过变桨轴承连接，可以通过变桨系统控制叶片的安装角。

当风速低于额定风速时，保证叶片在最佳攻角状态，以获得最大风能；当风速超过额定风速后，变桨系统减小叶片的攻角，保证输出功率在额定范围内。

变桨距风力机的特点：结构复杂，需要增加变桨轴承和一套变桨驱动装置，同时控制系统也变得很复杂。

o根据风力发电机旋转轴的区别，风力发电机可以分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。

1、水平轴风力发电机：旋转轴与叶片垂直，一般与地面平行，旋转轴处于水平的风力发电机。

2、垂直轴风力发电机：旋转轴与叶片平行，一般与地面吹垂直，旋转轴处于垂直的风力发电机。

垂直轴风力发电机目前占市场主流的是水平轴风力发电机，平时说的风力发电机通常也是指水平轴风力发电机。

目前水平轴风力发电机的功率最大已经做到了5wm左右。

垂直轴风力发电机虽然最早被人类利用，但是用来发电还是近10多年的事。

与传统的水平轴风力发电机相比，垂直轴风力发电机具有不用对风向，转速低，无噪音等优点，但同时也存在起动风速高，结构复杂等缺点，这都制约了垂直轴风力发电机的应用。

根据定桨矩失速型风机和变速恒频变桨矩风机的特点,国内目前装机的电机一般分为二类:1、异步型（1）笼型异步发电机；功率为600/125kW750kW 800kW 1250180kW定子向电网输送不同功率的50Hz交流电;（2）绕线式双馈异步发电机；功率为1500kW定子向电网输送50Hz交流电，转子由变频器控制，向电网间接输送有功或无功功率。

2、同步型（1）永磁同步发电机；功率为750kW 1200kW 1500kW 由永磁体产生磁场,定子输出经全功率整流逆变后向电网输送50Hz交流电。

（2）电励磁同步发电机；由外接到转子上的直流电流产生磁场,定子输出经全功率整流逆变后向电网输送50Hz交流电。

∙风力发电机的图解o一、风力发电机分解图1.风机总成2.叶片3.轮毂般4.前罩5.螺栓6.平垫圈7.防松螺母8.螺母9.弹簧垫10.法兰11.螺栓12.防松螺母13.避雷针14.减震器二、风力发电机应用系统结构图∙风力发电机的特点o1、高效率2、微风启动3、长寿命4、免维护5、防锈6、防腐蚀6、防潮7、防水8、防风沙风力发电机的原理o风力发电机的工作原理就是通过叶轮将风能转变为机械转距(风轮转动惯量),通过主轴传动链,经过齿轮箱增速到异步发电机的转速后,通过励磁变流器励磁而将发电机的定子电能并入电网.如果超过发电机同步转速,转子也处于发电状态,通过变流器向电网馈电.最简单的风力发电机可由叶轮和发电机两部分构成,立在一定高度的塔干上,这是小型离网风机. 最初的风力发电机发出的电能随风变化时有时无,电压和频率不稳定,没有实际应用价值.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.齿轮箱可以将很低的风轮转速(1500千瓦的风机通常为12-22转/分)变为很高的发电机转速(发电机同步转速通常为1500转/分).同时也使得发电机易于控制,实现稳定的频率和电压输出.偏航系统可以使风轮扫掠面积总是垂直于主风向.要知道,1500千瓦的风机机舱总重50多吨,叶轮30吨,使这样一个系统随时对准主风向也有相当的技术难度.风机是有许多转动部件的,机舱在水平面旋转,随时偏航对准风向;风轮沿水平轴旋转,以便产生动力扭距.对变桨矩风机,组成风轮的叶片要围绕根部的中心轴旋转,以便适应不同的风况而变桨距.在停机时,叶片要顺桨,以便形成阻尼刹车.早期采用液压系统用于调节叶片桨矩(同时作为阻尼、停机、刹车等状态下使用),现在电变距系统逐步取代液压变距.就1500千瓦风机而言,一般在4米/秒左右的风速自动启动,在13米/秒左右发出额定功率.然后,随着风速的增加,一直控制在额定功率附近发电,直到风速达到25米/秒时自动停机.现代风机的设计极限风速为60-70米/秒,也就是说在这么大的风速下风机也不会立即破坏.理论上的12级飓风,其风速范围也仅为32.7-36.9米/秒.风机的控制系统要根据风速、风向对系统加以控制,在稳定的电压和频率下运行,自动地并网和脱网;同时*齿轮箱、发电机的运行温度,液压系统的油压,对出现的任何异常进行报警,必要时自动停机,属于无人值守独立发电系统单元.∙风力发电机的维修o风机叶片的维修维护在保证风机叶片20年使用寿命中将起到至关重要的作用。

浅析风力发电机组一．引言随着全球化石能源的枯竭和供应紧张以及气候变化形势的日益严峻，世界各国都认识到了发展可再生能源的重要性，风能作为清洁可再生能源之一，受到了各国的高度重视，世界风电产业也因此得到了迅速发展。

中国风能资源十分丰富：陆上和近海可供开发和利用的风能储量分别为2.53亿千瓦和7.5亿千瓦,具有发展风能的潜力和得天优厚的优势。

在未来的能源市场上，充分开发和挖掘这一潜力和优势，将有助于持续保持本国的能源活力和维持经济的可持续发展。

在开发利用风能的过程中，风电场的建设是其必须的环节，而风电机组的应用又是建设风电场的重中之重。

二．风力发电机组的分类（1）风力发电机组类型按容量分容量在0.1~1kW为小型机组,1~100kW为中型机组,100~1000kW 为大型机组 ,大于10000kW 为特大型机组。

（2）风力发电机组类型按风轮轴方向分水平轴风力机组：风轮围绕水平轴旋转。

风轮在塔架前面迎风的称为上风向风力机，在塔架后面迎风的称为下风向风力机。

上风向风力机需利用调向装置来保持风轮迎风。

垂直轴风力机组：风轮围绕垂直轴旋转，可接收来自任何方向的风，故无需对风。

垂直轴风力机又分为利用空气动力的阻力作功和利用翼型的升力作功两个主要类别。

（3）风力发电机组类型按功率调节方式分定桨距机组：叶片固定安装在轮毂上，角度不能改变，风力机的功率调节完全依靠叶片的气动特性（失速）或偏航控制。

变桨距（正变距）机组：须配备一套叶片变桨距机构，通过改变翼型桨距角，使翼型升力发生变化从而调节输出功率。

主动失速（负变距）机组：当风力机达到额定功率后，相应地增加攻角，使叶片的失速效应加深，从而限制风能的捕获。

（4）风力发电机组类型按传动形式分高传动比齿轮箱型机组：风轮的转速较低，必须通过齿轮箱、齿轮副的增速来满足发电机转速的要求。

齿轮箱的主要功能是增速和动力传递。

直接驱动型机组：应用了多极同步风力发电机，省去风力发电系统中常见的齿轮箱，风力机直接拖动发电机转子在低速状态下运转。

风力发电知识
风力发电是利用风能转化为电能的一种清洁、可持续的能源形式。

它是一种相对成熟的新能源技术，其基本原理是依靠风能驱动涡轮机转动发电机，将机械能转化为电能。

在风能资源丰富的地区，风力发电已经成为一种较为成熟的电力供应方式。

风力发电的主要设备包括风机叶片、涡轮机、发电机、变压器等。

风力发电主要有三种类型：水平轴风力发电机组、垂直轴风力发电机组和风能转化系统。

水平轴风力发电机组是目前应用最为广泛的一种，其特点是风轮的转动轴与水平面平行，这种风机叶片具有高效、稳定、耐用等特点。

垂直轴风力发电机组则往往采用三角形或圆形的叶片，在低风速或变风向条件下具有较好的适应性。

风能转化系统则是利用风能驱动地下水泵或其他机械设备。

风力发电的优势在于其能源来源可再生、无污染、无噪音、无排放等特点。

与传统化石能源相比，风能的成本持续下降，未来有望成为更具竞争力的电力来源。

然而，风力发电依赖于风资源，其发电量会受到风速、地形、季节等因素的影响。

此外，风力发电的设备需要大量资金和空间，其建设和维护成本较高，在缺乏政府支持的情况下难以普及。

未来，随着科技的不断发展和政策的支持，风力发电有望成为全球主要的清洁能源形式之一。

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风力发电机组的分类及各自特点风力发电机组主要由两大部分组成：风力机部分――它将风能转换为机械能；发电机部分――它将机械能转换为电能。

根据风机这两大部分采用的不同结构类型、以及它们分别采用的技术方案的不同特征，再加上它们的不同组合，风力发电机组可以有多种多样的分类。

(1) 如依风机旋转主轴的方向（即主轴与地面相对位置）分类，可分为：“水平轴式风机”――转动轴与地面平行，叶轮需随风向变化而调整位置；“垂直轴式风机”――转动轴与地面垂直，设计较简单，叶轮不必随风向改变而调整方向。

(2) 按照桨叶受力方式可分成“升力型风机”或“阻力型风机”。

(3) 按照桨叶数量分类可分为“单叶片”﹑“双叶片”﹑“三叶片”和“多叶片”型风机；叶片的数目由很多因素决定，其中包括空气动力效率、复杂度、成本、噪音、美学要求等等。

大型风力发电机可由1、2 或者3 片叶片构成。

叶片较少的风力发电机通常需要更高的转速以提取风中的能量，因此噪音比较大。

而如果叶片太多，它们之间会相互作用而降低系统效率。

目前 3 叶片风电机是主流。

从美学角度上看，3 叶片的风电机看上去较为平衡和美观。

(4) 按照风机接受风的方向分类，则有“上风向型”――叶轮正面迎着风向（即在塔架的前面迎风旋转）和“下风向型”――叶轮背顺着风向，两种类型。

上风向风机一般需要有某种调向装置来保持叶轮迎风。

而下风向风机则能够自动对准风向, 从而免除了调向装置。

但对于下风向风机, 由于一部分空气通过塔架后再吹向叶轮, 这样, 塔架就干扰了流过叶片的气流而形成所谓塔影效应,使性能有所降低。

(5) 按照功率传递的机械连接方式的不同，可分为“有齿轮箱型风机”和无齿轮箱的“直驱型风机”。

有齿轮箱型风机的桨叶通过齿轮箱及其高速轴及万能弹性联轴节将转矩传递到发电机的传动轴,联轴节具有很好的吸收阻尼和震动的特性，可吸收适量的径向、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。

而直驱型风机则另辟蹊径，配合采用了多项先进技术，桨叶的转矩可以不通过齿轮箱增速而直接传递到发电机的传动轴，使风机发出的电能同样能并网输出。

风力发电机的分类风力发电机是一种利用风能转化为电能的设备。

根据不同的特点和结构，风力发电机可以分为多种不同类型。

1. 垂直轴风力发电机垂直轴风力发电机是一种将转子轴垂直于地面的发电机。

它的转子通常由多个垂直安装的叶片组成，可以在任何风向下捕捉风能。

这种发电机的优点是结构简单，不受风向限制，适合于城市等空间有限的地方使用。

然而，由于叶片在运转过程中会相互遮挡，效率相对较低。

2. 水平轴风力发电机水平轴风力发电机是一种将转子轴水平安装的发电机。

它的转子通常由三个或更多水平安装的叶片组成，可以根据风向调整转子的角度。

这种发电机的优点是效率较高，适合在大型风电场使用。

然而，由于叶片需要根据风向调整角度，所以在风向变化频繁的地区使用效果较差。

3. 细长型风力发电机细长型风力发电机是一种外形细长的风力发电机。

它通常由一个细长的塔和一个顶部安装的转子组成。

这种发电机的优点是能够在低风速下产生较高的功率，适合在山区或低风速地区使用。

然而，由于塔的高度较高，安装和维护较为困难。

4. 低速风力发电机低速风力发电机是一种在低风速下也能产生较高功率的发电机。

它通常采用较大的转子和较低的转速，以提高发电效率。

这种发电机的优点是适合在低风速地区使用，但由于转子较大，所以需要较大的空间进行安装。

5. 高速风力发电机高速风力发电机是一种在高风速下能够产生较高功率的发电机。

它通常采用较小的转子和较高的转速，以提高发电效率。

这种发电机的优点是适合在高风速地区使用，但由于转子较小，所以需要较小的空间进行安装。

6. 海上风力发电机海上风力发电机是一种安装在海上的风力发电机。

由于海上风速较高且稳定，海上风力发电机具有较高的发电效率。

然而，由于安装和维护难度较大，成本较高。

总结起来，风力发电机可以根据结构和特点的不同分为垂直轴风力发电机、水平轴风力发电机、细长型风力发电机、低速风力发电机、高速风力发电机和海上风力发电机等多种类型。

每种类型都有其适用的场景和优缺点，我们可以根据具体需求选择合适的风力发电机类型来提高发电效率。