1500风机双馈与直驱.docVIP

双馈与直驱 风力发电机组是将风能转化为电能的机械。从能量转换的角度来看，风力发电机组包括风力机和发电机两大部分。其中风力机是将风能转换为机械能，发电机则是将机械能转换为电能。 风力发电机组有多种分类方法，从转速的角度分为高速机、中速机和低速机；从桨叶和速度控制方式上分有定浆、变浆、定速、变速四种组合；从控制方式上可分为失速控制、主动失速和变桨距控制。从发电机励磁方式可分为永磁式、电励磁、复合励磁式；从电机的结构和机电能量转换关系上又可分为：同步电机、异步电机、感应电机；从发电机输出电压的角度分为高压电机、低压电机、超高压电机。从发电机组的输出电功率可分为小型、中型、大型、特大型系列，其中小型风力发电机容量为1～1kW，中型风力发电机为100～1000kW，大型风力发电机为1000kW以上的机型。 风力发电机组还有水平轴机型与垂直轴机型之分，水平轴风力机的叶片是安装在水平轴上，叶片接受风能转动去驱动所要驱动的机械。水平轴风力机分多叶片低速风力机和1～3个叶片的高速风力机。水平轴风力发电机是目前世界各国风力发电机最为成功的一种形式，而生产垂直轴风力发电机的国家很少，主要原因是垂直轴风力发电机效率低、需启动设备，同时还有些技术问题尚待解决。此外，根据使用的场合大型和特大型风力发电机又分为陆地型和海上型，目前，陆地型的主流机组发电功率为600kW～2500kW，而海上型的主流机组应在1500kW以上。迄今为止世界各国并网的绝大多数的风力发电机组都是陆上水平轴的机组。1、风力机 兆瓦级水平轴风力机由叶片、轮毂、转桨距装置、风罩等构成。其中叶片又是风力机的关键部件，叶片不仅决定了风力机组的切入风速、切出风速、额定风速、额定功率等重要参数，其造价也达到了风力发电机组总造价的18%以上，为风力发电机组所有部件之最。 叶片的翼型就是翼剖面，它是指用垂直于叶片长度方向的平面去截叶片而得到的截面形状，翼型的曲线形状非常复杂，是一种难以用函数方程表达的曲线，美国国家航空咨询委员会（NASA的前身）和前苏联的中央气体流体动力研究院都通过实验确定出了适合各种不同用途的翼型，分别给予编号，供日后设计者使用。为了充分利用风能，通常都是叶片翼型都是扭曲型，叶片翼型是沿叶片长度而扭转一定角度，使得叶片翼型各处的安装角不一致，其角度由叶根至叶尖逐渐减小，使各处都处在最佳迎角状态。此外，一种叶片在其不同的位置其翼型也是不一致的，随桨叶的长度不同叶片的实度等参数一直在发生变化，因此，叶片的翼型是由一个族的曲线形状构成的。 目前，叶片翼型最常用的是Naca族，这些翼型有四位数翼型和五位数翼型两种编号，其中四位数翼型，第一位代表用弦长百分数表示的弯度；第二位代表最大弯度所在的弦向位置(用10%弦来计量)；后两位为最大厚度和弦长之比(用弦长的百分数表示)，在此族中这一最大厚度在弦长30%处。这一弯曲的弦线被称为弯度线，由两段抛物线弧段在最大弯曲点处光滑过渡连接组成。如NACA 2412，其含义第一位数值2表示最大相对弯度为2%；第二位数4表示最大弯度位于翼弦前缘的40%处；末两位数12表示相对厚度为12%。四为数翼型最大厚度一般在离前缘的30%弦长处，已取得实验数据的有相对厚度为6%、8%、9%、10%、12%、15%、18%、21%、24%，相对弯度为0%、1%、2%三种，中弧线最高点位置均在4%弦长处。四位数对称翼型通常用在尾翼上。而五位数翼型如NACA 23012，表示意义第一位数是机翼的升力系数2×3/20=0.3；30表示最大弯度相对位置的百分数2倍，即最大弯度相对位置在15%弦长处；最后两位数12表示最大相对厚度为12%。 设计出的每一种翼型都有自己的尺寸坐标和气动特性图，风吹在翼型上时会使翼产生升力和阻力，翼型的空气动力学特性的好坏直接影响风力发电机组的性能，这就要求翼型有一个合适的升阻比，兆瓦级水平轴风力机翼型的升阻比在50～100之间。对于每一个翼型来说，升力系数和阻力系数取决于雷诺数和迎角的大小，升力是随迎角的增加而增加，而阻力则是随迎角的增加而减小。当迎角增加到某一个临界值时，升力突然减小而阻力急剧增加，此时风轮叶片突然丧失支承力，这种现象称为失速。 利用失速原理开发出的失速型翼型，可以使风力机功率保持在额定值附近，以确保发电机不会随着风速的增大而产生过载。在理想情况下，功率应该随着风速增加到最大值，然后无论风速怎么增加都保持恒定，但实际上这是无法达到的目标。失速控制最大的优点是简单，但缺点也是明显的，叶片进入失速后，风力机的功率输出非常不稳定，会导致功率损耗；同时叶片还具有低振动阻尼，低阻尼可引起较大的位移振幅，产生较大的弯矩和应力，引起叶片疲劳损坏。 叶片的桨距角