风力发电机结构图分析风力发电机原理Word格式文档下载.docx

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风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25v变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。

然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220v市电，才能保证稳定使用。

通常人们认为，风力发电的功率完全由风力发电机的功率决定，总想选购大一点的风力发电机，而这是不正确的。

风力发电机结构图显示：

目前的风力发电机只是给电瓶充电，而由电瓶把电能贮存起来，人们最终使用电功率的大小与电瓶大小有更密切的关系。

功率的大小更主要取决于风量的大小，而不仅是机头功率的大小。

在内地，小的风力发电机会比大的更合适。

因为它更容易被小风量带动而发电，持续不断的小风，会比一时狂风更能供给较大的能量。

当无风时人们还可以正常使用风力带来的电能，也就是说一台200w风力发电机也可以通过大电瓶与逆变器的配合使用，获得500w甚至1000w乃至更大的功率出。

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;

同时监视齿轮箱、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

风力发电机的原理和组成

原理：

风轮在风力的推动产生旋转，实现了风能向机械能的转换，旋转的风轮通过传动系统驱动发电机旋转，并在控制系统的作用下实现发电机的并网及电能的输出，完成机械能向电能的转换，这就是风力发电机将风能转换成电能的原理。

并网型风力发电机组由以下部分组成：

1、风轮（叶片和轮毂）：

捕获风能的关键设备。

一般由3个叶片组成，所捕获的风能大小直接决定风轮的转速。

2、传动系统：

风轮与发电机的连接纽带。

齿轮箱是其关键部件。

通过齿轮箱，风轮的低转速才能使发电机以接近额定的转速旋转，达到并网发电的目的。

3、偏航系统：

使风轮的扫掠面始终与风向垂直，以最大限度地提升风轮对风能的捕获能力，并同时减少风轮的载荷。

4、液压系统：

为变矩机构和制动系统提供动力来源。

5、制动系统：

使风轮减速和停止运转的系统。

6、发电机：

其作用是将风轮的机械能转化为电能。

7、控制与安全系统：

控制系统包括控制和监测两部分。

监测部分将采集到的数据送到控制器，控制器以此为依据完成对风力发电机组的偏航控制、功率控制、开停机控制等控制功能。

8、塔筒：

风力发电机组的支撑部件。

它使风轮到达设计中规定的高度。

其内部还是动力电缆、控制电缆、通讯电缆和人员进出的通道。

9、基础：

为钢筋混凝土结构，承载整个风力发电机组的重量。

基础周围设置有预防雷击的接地系统。

10、机舱：

风力发电机组的机舱承担容纳所有的机械部件，承受所有外力（包括静负载及动负载）的作用。

特点：

⑴风能是取之不尽，用之不竭的清洁，无污染，可再生能源。

用它发电十分有利。

与火力发电、燃油发电、核电相比它无需购買燃料，也无需支付运费，更无需对发电残渣,大气进行环保治理.风力发电是绿色能源.风力发电是财神爺。

风来、发电、生财。

风是财富。

风是大自然对人类的无私奉献。

⑵风力发电有很強的地域性。

不是任何地方都可以建站的。

它必須建在风力资源丰富的地方。

即风速大、持续时间长。

风力资源大小与地势、地貌有关,山口、海岛常是优选地址。

如新彊达板城、年平均风速6。

2米/秒，内蒙古辉腾锡勒，年平均风速为7。

2米/秒，江西鄱阳湖，年平均风速7。

6米/秒，河北张北，年平均风速6。

8米/秒，辽宁东港，年平均风速6。

7米/秒，广东南澳，年平均风速8。

5米/秒，福建平潭岛全县年平均风速8。

4米/秒，平潭县海潭岛，年平均风速为8。

5米/秒，年可发电风时数为3343小时，为目前中国之冠。

（以上数字引自“全国风力发电信息中心的并网风电场介绍”）。

南海的南沙群岛，该岛一年连续刮六级以上大风有160天。

在我国這样的地方还有许多许多正等待我们去探索、发现。

⑶风的季节性，决定了風力发电在整个电网中处于＂配角″地位。

对它的使用有三种运行方式：

A:

能源利用：

风力发电机,机群并网运行。

有风发电，电能送入电网。

无风不发电。

B:

无电网的高山，海岛，牧区:

风力发电机与柴油发电机并联运行。

有风时风力发电,无风时柴油发电机犮电。

对用户来説时时都有电。

C:

同上无电网地区，要求不使用柴油发电，时时有电供应:

採用蓄电池儲能的AC-DC-AC，即交，直，交风力发电系统。

也就是有风时,风力发电机发出交流电,经整流为直流电对蓄电池充电。

再利用电力电子器件制造的＂逆变器″将蓄电池中的直流电转化为三相恒频恒压的交流电。

这种系统多用在高山雷达站、微波中继站，海洋灯塔,航标灯场合。

优缺点

优点：

1、清洁，环境效益好。

　　2、可再生，永不枯竭。

　　3、基建周期短、投资少。

　　4、装机规模灵活。

　　5、技术相对成熟。

缺点：

1、噪声，视觉污染。

　　2、占用大片土地。

　　3、不稳定，不可控。

　　4、目前成本仍然很高。

风力发电机蓄电池的合理配置

200W（建议使用蓄电池型号105AH两块）所有附件：

发电机，叶轮，回转体，尾舵，立杆，拉线，防水电缆，300W逆变器。

适用于：

40W日光灯，电视，无风时可使用2天至3天。

充电时长13小时，年平均风速7米每秒时，运行4000小时，累积发电量：

610度。

300W（建议使用蓄电池型号150AH两块）所有附件：

发电机，叶轮，回转体，尾舵，立杆，拉线，防水电缆，500W逆变器。

日光灯，电视，无风时可使用2天至3天。

充电时长9小时，年平均风速7米每秒时，运行4000小时，累积发电量：

888度。

400W（建议使用蓄电池型号150AH两块）所有附件：

充电时长7小时，年平均风速8米每秒时，运行4000小时累计1140度。

500W（建议使用蓄电池型号150AH两块）所有附件：

发电机，叶轮，回转体，尾舵，立杆，拉线，防水电缆，800W逆变器。

日光灯，电视，无风时可使用2天至3天，充电时长.5小时，年平均风速8米每秒时，运行4000小时，累积发电量：

1600度。

800W（建议使用蓄电池型号200AH）所有附件：

发电机，叶轮，回转体，尾舵，立杆，拉线，防水电缆，1KW逆变器。

日光灯，电视，无风时可使用.3天至4天。

充电时长5小时，年平均风速8米每秒时，运行4000小时，累积发电量：

2400度。

1KW（建议使用蓄电池型号200AH两块、四块）所有附件：

发电机，叶轮，回转体，尾舵，立杆，拉线，防水电缆，1500W逆变器。

日光灯，电视，550W单相水泵。

无风时可使用3天至5天。

充电时长6小时，年平均风速9米每秒时，运行4000小时，累积发电量：

2600度。

2KW（建议使用蓄电池型号200AH四块）所有附件：

发电机，叶轮，回转体，尾舵，立杆，拉线，防水电缆，2500W逆变器。

日光灯，电视，750W单相水泵。

无风时可使用3天至6天。

4500度。

3KW（建议使用蓄电池型号150AH八块）所有附件：

发电机，叶轮，回转体，尾舵，立杆，拉线，防水电缆，3500W逆变器。

日光灯，电视，750W单相水泵，无风时可使用4天至7天。

7326度。

5KW（建议使用蓄电池型号300AH20块）所有附件：

发电机，叶轮，回转体，尾舵，独立钢管，防水电缆，5KW逆变器。

日光灯，看电视.750W单相水泵，一些小型感性负载，无风时可使用7天至10天。

充电时长8小时，年平均风速10米每秒时，运行4000小时，累积发电量：

14000度。

10KW（建议使用蓄电池型号400AH20块）

所有附件：

发电机，叶轮，回转体，尾舵，独立钢管，防水电缆，10KW逆变器。

日光灯，看电视.750W单相水泵，空调，一些小型感性负载，无风时可使用7天至10天。

28000度。