风力发电机组的结构及组成

二、风力发电系统有哪些设备组成

2.1 基本原理和部件组成如下：

大部分风电机具有恒定转速，转子叶片末的转速为64米/秒，在轴心部分转速为零。距轴心四分之一叶片长度处的转速为16米/秒。图中的黄色带子比红色带子，被吹得更加指向风电机的背部。这是显而易见的，因为叶片末端的转速是撞击风电机前部的风速的八倍。

大型风电机的转子叶片通常呈螺旋状。从转子叶片看过去，并向叶片的根部移动，直至到转子中心，你会发现风从很陡的角度进入（比地面的通常风向陡得多）。如果叶片从特别陡的角度受到撞击，转子叶片将停止运转。因此，转子叶片需要被设计成螺旋状，以保证叶片后面的刀口，沿地面上的风向被推离。

2.2 风电机结构

机舱：机舱包容着风电机的关键设备，包括齿轮箱、发电机。维护人员可以通过风电机塔进入机舱。机舱左端是风电机转子，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。

轴心：转子轴心附着在风电机的低速轴上。

低速轴：风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，或风电机被维修时。

发电机：通常被称为感应电机或异步发电机。在现代风电机上，最大电力输出通常为500至1500千瓦。

偏航装置：借助电动机转动机舱，以使转子正对着风。偏航装置由电子控制器操作，电子控制器可以通过风向标来感觉风向。图中显示了风电机偏航。通常，在风改变其方向时，风电机一次只会偏转几度。

电子控制器：包含一台不断监控风电机状态的计算机，并控制偏航装置。为防止任何故障（即齿轮箱或发电机的过热），该控制器可以自动停止风电机的转动，并通过电话调制解调器来呼叫风电机操作员。

风力发电机组的基本构成

风力发电机组是将风能转化为电能的装置，通常由以下几个部分构成：

1. 风轮：风轮是风力发电机组的核心部件，它由叶片、轮毂和轴组成。风轮的作用是捕捉风能并将其转化为机械能。

2. 机舱：机舱内装有风力发电机组的主要设备，如发电机、变速器、控制器等。机舱通常安装在塔顶，通过塔筒与地面相连。

3. 塔筒：塔筒是支撑机舱和风轮的结构，它通常由钢材制成，具有足够的强度和稳定性，以承受风轮和机舱的重量以及风载荷。

4. 发电机：发电机是将机械能转化为电能的设备，它通常采用异步发电机或同步发电机。发电机的输出功率与风轮的转速和风速有关。

5. 变速器：变速器的作用是将风轮的低速旋转转化为高速旋转，以适应发电机的转速要求。变速器通常采用齿轮箱或液力耦合器。

6. 控制器：控制器是风力发电机组的控制中心，它负责监测风速、风向、风轮转速、发电机输出功率等参数，并根据预设的控制策略对风力发电机组进行调节和控制。

7. 基础：基础是支撑塔筒和风力发电机组的结构，它通常由混凝土制成，具有足够的承载能力和稳定性。

8. 电缆：电缆用于将发电机的输出电能传输到地面的变压器或配电柜。

以上是风力发电机组的基本构成部分，不同类型和规格的风力发电机组可能会有所不同，但总体结构和功能基本相似。

1风力发电机组的组成与关键技术 长江新能源技术部 吴光军 空气的流动就是风。一定速度前进的风吹在静止的风力机叶片上做功并驱动发电机发电，将风能有效地转变成电能。风力发电机就是由风力机驱动发电机的机组。本文将对风力发电机的组成和关键技术加以介绍。 1 风力发电机组的组成 风力发电机组由风轮、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。 (1) 风轮：由叶片和轮毂组成，是风力发电机组获取风能的关键部件。 (2) 传动系统：由主轴、齿轮箱和联轴节组成（直驱式除外）。 (3) 偏航系统：由风向标传感器、偏航电动机或液压马达、偏航轴承和齿轮等组成。 (4) 液压系统：由电动机、油泵、油箱、过滤器、管路和液压阀等组成。 (5) 制动系统：分为空气动力制动和机械制动两部分。 (6) 发电机：分为异步发电机、同步发电机、双馈异步发电机和低速永磁发电机。 (7) 控制与安全系统：保证风力发电机组安全可靠运行，获取最大能量，提供良好的电力质量。 (8) 机舱：由底盘和机舱罩组成。 (9) 塔架和基础：塔架有筒形和桁架两种结构形式，基础为钢筋混凝土结构。 A.风力发电机的组成 G52/G58风力发电机侧视图 1 基本框架 2 主轴 3 轮毂 4 叶片 5 叶片支承 6 齿轮箱 7 齿轮连接棒 8 盘式制动器 9 发电机 10 万向联轴器 11 2液压单元 12 偏转马达 13 偏转齿轮 14 扭矩传感器 15 顶部控制器 G52/G58风力发电机顶视图 风力机组内部示意图 2 风力发电机组关键技术 2.1 机组的设计方法与技术 叶片的设计与制造技术 —气动设计 3 —结构设计 —制造工艺 2.2 机组控制技术 —功率控制技术 —载荷控制技术 —并网技术 —远程监控技术

风力发电机组控制系统组成结构

一、系统概述

风力发电场具有机组布置范围广阔，设备运行的自然环境恶劣等特点，WPCS风电控制系统专为大型风力发电机组而设计，产品集成了当代最先进的电力电子、微电子、网络和软件技术，系统的网络结构如下：

图1风电控制系统网络结构图

WPCS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。

二、风力发电机组控制单元（WPCU）

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WPCS风电控制系统是专门针对大型风电场的运行需求而设计，具有极高的环境适应性和抗电磁干扰等特点，其系统结构如下： 图2风力发电机组控制单元系统结构图

WPCS风电控制系统的现场控制站包括：塔座主控制器机架、机舱控制站机架、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。

三、远程监控系统（WPCM）

所有风电机组通过光纤以太网连接至主控室的上位机操作员站，实现整个风场的远程监控，上位机监控软件具有如下功能：

①系统具有友好的控制界面。

②系统显示各台机组的运行数据，如每台机组的瞬时发电功率、累计发电量、发电小时数、风轮及电机的转速和风速、风向等，将下位机的这些数据调入上位机，在显示器上显示出来，必要时还可以用曲线或图表的形式直观地显示出来。

③系统显示各风电机组的运行状态，如开机、停车、调向、手/自动控制以及大/小发电机工作等情况，通过各风电机组的状态了解整个风电场的运行情况。

④系统能够及时显示各机组运行过程中发生的故障。

⑤系统能够对风电机组实现集中控制。值班员在集中控制室内，只需对标明某种功能的相应键进行操作，就能对下位机进行改变设置状态和对其实施控制。

⑥系统管理。监控软件具有运行数据的定时打印和人工即时打印以及故障自动记录的功能，以便随时查看风电场运行状况的历史记录情况。