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风力发电机科技论文

风力发电机是通过风能转换成电能的机器。这是店铺为大家整理

的风力发电机科技论文，仅供参考!

风力发电机科技论文篇一

浅谈风力发电机组控制技术

摘要：利用风能来发电是新能源应用的一种主要形式。就风力发

电过程中涉及的控制技术进行阐述，分析该技术存在的三个主要问题

及发展趋势，提出解决相关问题的关键技术。

关键词：风力发电机械控制电路控制

中图分类号：TM614文献标识码：A文章编号：1007-

3973(2013)012-171-02

风能资源的开发利用这项技术，从最早的单机组运行到现在的全

国连网并列运行，相应的发电机组的容量也从开始的数十千瓦级发展

到海上风电场的兆瓦级;对机组的机械控制方式从定桨距失速控制到变

桨距运行，电力电子控制从恒速恒频发展到现在双馈异步等形式的变

速恒频。风力发电技术在能源开发利用方面要想有更好的发展前景，

和火力水利等传统发电技术相抗衡，关键还是要解决控制问题。而控

制问题区别于其它形式发电技术的关键还是风力发电输入风能不稳定，

而要求输出电能频率要求稳定的问题。解决问题主要可以从以下三个

方面考虑：

(1)风力发电由于风速变化大，输入风能不稳定，风力机转速不好

控制，风力发电机的输入部分存在技术开发的空间，即从机械方面考

虑改进措施，进行机械控制。

风力发电的机型按照并网时速度是否改变主要分为两种，恒速恒

频型机组和变速恒频型机组。不论哪种机型，目前风力发电机的叶轮

都采用水平轴、三叶片，上风向布置;额定转速约27r/min。风能通过

风力机转换成为动能，风力机通过转轴驱动后面联动的风力发电机。

从而实现风能-机械能-电能的转换。

风力机的风轮一般采用三桨叶与轮毂刚性相连的结构，即定桨距

风轮。主要是因为三叶片具有平衡和美观等优良性能。为了实现对其

很好的控制，一般在桨叶尖部1.5～2.5m处，设计成可调控的叶尖扰

流器，叶尖扰流器起气动刹车的作用。当风速过大时，叶尖扰流器释

放并旋转形成阻尼板，影响风能在叶片上的受力分布，改变风力机转

轴的转速。特别当风力发电机组需要脱网停机时，它可以用作机械制

动，效果特别明显。

风力发电机组从定桨距发展到变桨距经历了很长一段时间。早期

的定桨距具有以下性能优点：采用软并网技术、空气动力刹车技术、

偏航与自动解缆技术，使风力发电机组的并网问题和运行的安全性与

可靠性大大提高。但是，由于叶片的安装角在装配时已经固定，其功

率输出是由桨叶自身的性能来调节的，因此，在允许的风速范围内，

定桨距风力发电机组的控制系统在运行过程中对由于风速变化引起输

出能量的变化是无能为力的。这就大大降低了风能利用效率，使得定

桨距风力发电机组的推广得到限制。

针对上述特点，大型风力发电机组，特别是兆瓦级机组(1000kw

以上)的风力发电机组在设计，叶片采用变桨距连接，即叶片与轮毂中

间采用可转动的推力轴承或专门为变距机构设计的回转支撑联接，变

桨距风力发电机的叶片较薄，结构相对简单，重量小很多，使得变桨

距风力发电机风轮转动惯量小，设计容易，易于制造大型风力发电机

组。这样风力机可根据风速的变化适时调整叶片连接角度，改善叶片

周围的流场分布，即使风速不在额定风速的工况下，机组的输出功率

也可以保持在额定功率上。特别是在大风情况下，风力机可以使叶片

顺桨，保证整个机组风能利用大大提高。

现在，大型风力发电机组一般都采用变桨距的结构形式。这样可

以在起动时对转速进行控制，并网后可对功率进行控制，使风力机的

起动性能和功率输出特性都有显著和改善。机组的液压系统作为变距

系统执行机构的一部分，在整个闭环控制系统中占有很大作用，大大

提高了发电系统的运行自动化程度。

(2)风力机转轴带动风力发电机转轴旋转。风力机在风力的推动下

旋转，由于输入风能时刻在改变，不稳定，而且风力机在风能向机械

能转换过程中存在转换效率问题，再加上受到设计制造的局限，风力

机的转速不能很高，但是传统发电机转速相对要求高，所以连接部分―

风力发电机需要进行技术方面的改进。

由于风力发电机组体积庞大，重量达到几吨到几十吨，工作时具

有很大的转动惯量;另一方面，受到风力发电机制造技术和叶片材料的

约束，风轮的转速不能太高，一般运行在20～30r/min。机组容量越

大，转速越低。为了在此基础上发