下载文档原格式
风力发电原理第4章风力发电机2风力发电原理 4.1 发电机的工作原理4.2 风力发电系统中的发电机4.3 并网风力发电机第4章风力发电机3风力发电原理 连接在旋转轴上的发电机，在接收风轮输出的机械转矩随轴旋转的同时，产生感应电动势，完成由机械能到电能的转换过程。
有齿轮箱传动系统的并网风力发电机组结构示意图4风力发电原理4.2风力发电系统中的发电机风电机组中的发电机类型：异步交流发电机，同步交流发电机，双馈异步交流发电机、永磁直驱同步交流发电机和直流发电机。
发电机不同，所组建的风力发电系统的容量、结构和对应的控制策略也不同。
原因：1）风力发电系统面向的供电对象不同（并网供电系统，离网的独立带负载系统）；2）制造厂商在设计过程中考虑问题的角度、关键技术不同（带齿轮箱结构、直驱结构）；3）各种发电机自身特点不同；4）电力电子器件的发展，使高效率高性能的变流器成为可能，为具有不确定性和间歇性能源特点的风力发电系统的变速恒频运行提供有力支持。
5风力发电原理 并网运行的风电机组多为大、中型机组，使用交流发电机。
1.恒速/恒频系统发电机结构恒速恒频系统的发电机转速不随风速变化而变化，而是维持在保证输出频率达到电网要求的恒定转速上运行。
维持发电机转速恒定的功能主要通过风力机完成（如定桨距风力机）。
该风电机组在不同风速下不满足最佳叶尖速比，不能实现最大风能捕获，效率低。
采用的发电机主要有：同步发电机和笼型异步发电机（以稍高于同步速的转速运行）。
4.2风力发电系统中的发电机4.2.1 并网风电机组使用的发电机6风力发电原理2.变速/恒频系统发电机不同风速下为实现最大风能捕获，提高风电机组的效率，发电机的转速必须随着风速的变化不断调整，其发出的频率需通过恒频控制技术来满足电网要求。
变速恒频风电机组是目前并网运行的主要形式，使用的发电机包括：(1) 双馈异步交流发电机(2) 永磁低速交流发电机4.2风力发电系统中的发电机4.2.1 并网风电机组使用的发电机7风力发电原理2.变速/恒频系统发电机(1)双馈异步交流发电机¾是转子交流励磁的异步发电机，转子由接到电网上的变流器提供交流励磁电流。
风力发电机工作原理及原理图风力发电机工作原理及原理图风力发电机工作原理及原理图现代变速双馈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.风力发电机是将风能转换为机械功的动力机械，又称风车。
风力发电机工作原理及原理图风力发电机工作原理：风力发电是一种利用风能将其转换为电能的方法。
风力发电机通过将风能转化为机械能，使发电机转动，进而产生电能。
风力发电机主要由发电机、风轮、变频器、塔筒和控制系统等组成。
1. 风轮：风轮是风力发电机最关键的部分，它直接受到风的作用力。
通常，风轮是由多个叶片组成的。
风轮的设计和制造要考虑到风的作用力和叶片的结构强度，以确保风轮能够承受风力，并转化为机械能。
2. 蓄电池：在风力发电机系统中，蓄电池是必不可少的部分。
它能够将通过发电机产生的电能储存在其中，并在需要时向电网供应电能。
蓄电池的种类有很多，常见的有铅酸电池和锂离子电池等。
3. 发电机：发电机是将机械能转化为电能的装置。
当风轮受到风力推动时，通过与风轮相连的轴将机械能传递给发电机。
发电机将机械能转化为电能，并输出给电网或蓄电池。
4. 变频器：变频器主要用于调整发电机输出的电能频率和电压，使之适应电网的要求。
变频器能够将发电机输出的电能进行调节，使之与电网的频率和电压保持一致，以确保电能能够正常供应给用户。
5. 塔筒：塔筒是用于支撑风力发电机的结构，一般位于地面或海底。
塔筒的设计要考虑风力的作用力以及发电机的重量，以确保发电机能够稳定地工作。
6. 控制系统：控制系统是风力发电机的核心。
它能够监测风速和风向，控制风轮、变频器和发电机的运行，以及监测系统的状态。
控制系统能够根据风的情况调整风轮的转速和方向，以最大限度地提高发电效率。
原理图：以下是一个简单的风力发电机原理图，展示了各个部件之间的连接关系。
[风力发电机原理图]图中，风轮通过轴与发电机相连，发电机将机械能转化为电能输出给电网或蓄电池。
变频器调节输出的电能频率和电压，以适应电网的要求。
控制系统监测风速和风向，并控制风轮、变频器和发电机的运行。
塔筒用于支撑整个风力发电机。
总结：风力发电机通过将风能转化为机械能，并通过发电机将机械能转化为电能，最终将电能供应给电网或蓄电池。
小型风力发电机的基本结构和特性小型风力发电机知识小型风力发电机的基本结构和特性目前，我国推广应用最多的小型风力发电机，其机型是水平轴高速螺旋桨式风力发电机，因此，我们将重点介绍它的基本结构和特性。
水平轴高速螺旋桨式风力发电机大致由以下几个部分组成：风轮、发电机、回转体、调速机构、调向机构（尾翼）、刹车机构、塔架。
其基本构造原理如图4-3 所示。
1. 风轮水平轴风力发电机的风轮是由1-4个叶片（大部分为2~3个叶片）和轮毂组成。
其功能是将风能转换为机械能，它是风力发电机从风中吸收能量的部件。
叶片的结构一般有6种形式，如图4-4所示。
（1）实心木制叶片。
这种叶片是用优质木材，精心加工而成，其表面可以包上一层玻璃纤维或其他复合材料，以防雨水和尘土对木材的侵蚀，同时可以改善叶片的性能。
有些大、中型风力机使用木制叶片时，不像小型风力机上用的叶片由整块木料制作，而是用很多纵向木条胶接在一起（图4-4a）。
（2）有些木制叶片的翼型后缘部分填充质地很轻的泡沫塑料，表面再包以玻璃纤维形成整体（图4-4b）。
采用泡沫塑料的优点不仅可以减轻重量，而且能使翼型重心前移（重心前移至靠前缘1/4 弦长处最佳），这样可以减少叶片转动时所产生的不良振动。
对于大、中型风力机叶片尤为重要。
（3）为了减轻叶片重量，有的叶片用一根金属管作为受力梁，以蜂窝结构，泡沫塑料、轻木或其他材料作中间填充物，在其外面包上一层玻璃纤维（图4-4c）。
（4）为了降低成本，有些中型风力机的叶片采用金属挤压件，或者利用玻璃纤维或环氧树脂抽压成型（图4-4d），但整个叶片无法挤压成渐缩形状，即宽度、厚度等不能变化，难以达到高效率。
（5）有些小型风力机为了达到更经济的效果，叶片用管梁和具有气动外型的玻璃纤维蒙皮做成。
玻璃纤维蒙皮较厚，具有一定强度，同时，在玻璃纤维蒙皮内可粘结一些泡沫材料的肋条（图4-4e）。
（6）叶片用管梁、金属肋条和蒙皮做成。
金属蒙皮做成气动外型，用铆钉和环氧树脂将蒙皮、肋条和管梁粘结在一起（图4-4f）。
