風(fēng)力發(fā)電--ppt概述

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1、風(fēng) 力 發(fā) 電 技 術(shù) 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng)風(fēng) 力 機(jī) 系 統(tǒng) ：槳 葉輪 轂主 軸調(diào) 槳 機(jī) 構(gòu) （ 液 壓 或 電 動(dòng) 伺 服 機(jī) 構(gòu) ）偏 航 機(jī) 構(gòu) （ 電 動(dòng) 伺 服 機(jī) 構(gòu) ）剎 車 、 制 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 風(fēng) 速 傳 感 器 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) ：發(fā) 電 機(jī)勵(lì) 磁 調(diào) 節(jié) 器 （ 電 力 電 子 變 換 器 ）并 網(wǎng) 開 關(guān)軟 并 網(wǎng) 裝 置無 功 補(bǔ) 償 器主 變 壓 器轉(zhuǎn) 速 傳 感 器 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) 5.1 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 組 分 類 直 驅(qū) 風(fēng) 力 機(jī) 5.1 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 組 分 類 5.2 風(fēng) 力 機(jī) 基 本 型 式 5.2 風(fēng) 力 機(jī) 基

2、本 型 式 5.2 風(fēng) 力 機(jī) 基 本 型 式 5.2 風(fēng) 力 機(jī) 基 本 型 式 5.2 風(fēng) 力 機(jī) 基 本 型 式 5.2 風(fēng) 力 機(jī) 基 本 型 式 （ 1） 同 步 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng)（ 2） 籠 型 異 步 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng)（ 3） 繞 線 轉(zhuǎn) 子 RCC異 步 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng)（ 1） 變 速 恒 頻 鼠 籠 異 步 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) （ 高 速 ）（ 2） 變 速 恒 頻 雙 饋 異 步 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) （ 高 速 ）（ 3） 變 速 恒 頻 電 勵(lì) 磁 同 步 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) （ 中 、 低 速 ）（ 4） 變 速 恒 頻 永 磁 同 步 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) （

3、中 、 低 速 ）（ 5） 變 速 恒 頻 橫 向 磁 通 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) （ 中 、 低 速 ） 5.3 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 三 要 素 ：（ 1） 同 步 發(fā) 電 機(jī)（ 2） 調(diào) 速 器（ 3） 勵(lì) 磁 調(diào) 節(jié) 器恒 速 恒 頻 同 步 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) 同 步 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 的 定 、 轉(zhuǎn) 子 結(jié) 構(gòu)恒 速 恒 頻 同 步 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) 發(fā) 電 機(jī) 輸 出 的 三 相 交 流 電 壓 與 電 網(wǎng) 電 壓 應(yīng) 滿 足 四 同 條 件 ， 即 ：“ 同 相 序 、 同 幅 值 、 同 頻 率 、 同 相 位 ”同 相 序 ： 由 正 確 的 旋 轉(zhuǎn) 方 向

4、保 證同 幅 值 ： 由 勵(lì) 磁 調(diào) 節(jié) 器 自 動(dòng) 保 證同 頻 率 ： 由 調(diào) 速 器 保 證 ， 槳 距 調(diào) 節(jié) 可 用 作 并 網(wǎng) 調(diào) 速 器同 相 位 ： 由 調(diào) 速 器 微 調(diào) 實(shí) 現(xiàn)恒 速 恒 頻 同 步 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) （ 1） 并 網(wǎng) 問 題 ： 并 網(wǎng) 控 制 復(fù) 雜 ， 對(duì) 調(diào) 速 器 要 求 過 高 ， 并 網(wǎng) 過 程長(zhǎng) ， 成 功 率 較 低 ， 沖 擊 電 流 不 易 控 制 ， 不 適 合 于 頻 繁 脫 、 并 網(wǎng) 的風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 。（ 2） 運(yùn) 行 問 題 ： 轉(zhuǎn) 子 轉(zhuǎn) 速 受 電 網(wǎng) 頻 率 的 鉗 制 ， 發(fā) 電 機(jī) 呈 現(xiàn) 剛 性機(jī)

5、械 特 性 。 轉(zhuǎn) 子 受 到 的 沖 擊 應(yīng) 力 大 ， 電 磁 功 率 波 動(dòng) 快 ， 風(fēng) 力 機(jī) 的風(fēng) 能 轉(zhuǎn) 換 率 偏 低 。（ 3） 過 載 問 題 ： 高 風(fēng) 速 時(shí) ， 對(duì) 變 槳 調(diào) 節(jié) 的 動(dòng) 態(tài) 響 應(yīng) 要 求 高 ， 無法 利 用 轉(zhuǎn) 子 慣 量 緩 沖 。 留 給 過 速 保 護(hù) 的 響 應(yīng) 時(shí) 間 太 短 。 恒 速 恒 頻 同 步 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) 三 要 素 ：（ 1） 異 步 發(fā) 電 機(jī)（ 2） 調(diào) 速 器（ 3） 無 功 補(bǔ) 償 器恒 速 恒 頻 籠 型 異 步 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) 恒 速 恒 頻 籠 型 異 步 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng)

6、 籠 型 異 步 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 的 工 作 原 理 旋 轉(zhuǎn) 磁 場(chǎng)(1) 向 對(duì) 稱 三 相 繞 組 中 通 入 對(duì) 稱 三 相 交 流 電 流 ， 可 形 成 行 波 磁 場(chǎng) ；(2) 如 果 繞 組 分 布 在 圓 周 上 ， 則 行 波 磁 場(chǎng) 為 旋 轉(zhuǎn) 磁 場(chǎng) ；(3) 旋 轉(zhuǎn) 磁 場(chǎng) 在 一 個(gè) 圓 周 內(nèi) ， 呈 現(xiàn) 出 的 磁 極 （ N、 S極 ） 數(shù) 目 稱 為 極 數(shù) ， 用 2p表 示 。(4) 旋 轉(zhuǎn) 磁 場(chǎng) 的 轉(zhuǎn) 向 取 決 于 三 相 電 流 的 相 序 ， 轉(zhuǎn) 速 n1取 決 于電 流 的 頻 率 f 和 極 對(duì) 數(shù) p：恒 速 恒 頻 籠 型 異 步

7、風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) 籠 型 異 步 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 的 工 作 原 理 電 磁 感 應(yīng)（ 1） 定 子 三 相 電 流 產(chǎn) 生 旋 轉(zhuǎn) 磁 場(chǎng) ， 以 同 步 轉(zhuǎn) 速 n1 旋 轉(zhuǎn)（ 2） 旋 轉(zhuǎn) 磁 場(chǎng) 在 轉(zhuǎn) 子 導(dǎo) 條 中 產(chǎn) 生 感 應(yīng) 電 動(dòng) 勢(shì) e 和 電 流 i （ 3） i 在 磁 場(chǎng) 中 受 力 f， 產(chǎn) 生 電 磁 轉(zhuǎn) 矩 T（ 4） 若 轉(zhuǎn) 子 以 轉(zhuǎn) 速 nn1, 向 n1的 方 向 旋 轉(zhuǎn) ， T 為 制 動(dòng) 轉(zhuǎn) 矩 轉(zhuǎn) 差 率 : 同 步 轉(zhuǎn) 速 n1與 轉(zhuǎn) 子 轉(zhuǎn) 速 n 的 差 與 同 步 轉(zhuǎn) 速 n1的 比 值 ， 稱 為 轉(zhuǎn) 差 率 ， 用 s表

8、 示 ， 即 :恒 速 恒 頻 籠 型 異 步 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) 恒 速 恒 頻 籠 型 異 步 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) 籠 型 異 步 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) 的 特 點(diǎn) :（ 1） 無 功 補(bǔ) 償 ： 發(fā) 電 機(jī) 勵(lì) 磁 消 耗 無 功 功 率 ， 皆 取 自 電 網(wǎng) 。 應(yīng) 選 用 較 高 功 率 因 數(shù) 發(fā) 電 機(jī) ， 并 在 機(jī) 端 并 聯(lián) 電 容 ； （ 由 于 負(fù) 荷 經(jīng) 常 變 動(dòng) ， 固 定 電 容 難 以 做 到 完 全 補(bǔ) 償 。 可 能 出 現(xiàn) 過 補(bǔ) 或 欠 補(bǔ) 現(xiàn) 象 ， 造 成 電 網(wǎng) 電 壓 浮 動(dòng) 。 可 考 慮 在 變 電 站 加 裝 可

9、控 無 功 補(bǔ) 償 裝 置 SVC）（ 2） 軟 并 網(wǎng) ： 并 網(wǎng) 瞬 間 與 異 步 電 動(dòng) 機(jī) 起 動(dòng) 相 似 ， 存 在 很 大 的 沖 擊 電 流 ， 應(yīng) 在 接 近 同 步 轉(zhuǎn) 速 時(shí) 并 網(wǎng) ， 并 加 裝 可 控 硅 軟 起 動(dòng) 限 流 裝 置 ；恒 速 恒 頻 籠 型 異 步 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) （ 3） 過 載 能 力 ： 發(fā) 電 機(jī) 的 機(jī) 械 特 性 曲 線 較 硬 ， 允 許 轉(zhuǎn) 子 轉(zhuǎn) 速 變 動(dòng) 范 圍 小 ， 導(dǎo) 致 風(fēng) 力 機(jī) 的 風(fēng) 能 轉(zhuǎn) 換 率 偏 低 。 風(fēng) 速 不 穩(wěn) 時(shí) ， 風(fēng) 電 機(jī) 組 容 易 受 到 沖 擊 機(jī) 械 應(yīng) 力 ； （ 軟

10、 特 性 發(fā) 電 機(jī) 的 轉(zhuǎn) 子 損 耗 較 大 ， 發(fā) 熱 嚴(yán) 重 ）（ 4） 高 效 輕 載 ： 絕 大 部 分 時(shí) 間 處 于 輕 載 狀 態(tài) ， 要 求 發(fā) 電 機(jī) 的 效 率 曲 線 平 坦 ， 在 中 低 負(fù) 載 區(qū) 效 率 較 高 。 可 考 慮 在 輕 載 區(qū) ， 將 定 子 繞 組 由 角 接 改 為 星 接 ， 降 低 鐵 耗 。恒 速 恒 頻 籠 型 異 步 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) 籠 型 雙 速 異 步 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) 的 特 點(diǎn)（ 1） 變 極 雙 速 籠 型 異 步 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 方 案 在 同 一 臺(tái) 發(fā) 電 機(jī) 的 定 子 鐵 心 中 ，

11、埋 設(shè) 兩 套 不 同 極 對(duì) 數(shù) 的 電樞 繞 組 （ 通 常 為 4/6極 ） 。 根 據(jù) 需 要 ， 可 在 兩 套 繞 組 切 換 ， 以獲 得 合 適 的 運(yùn) 行 轉(zhuǎn) 速 。 高 速 繞 組 角 接 ， 低 速 繞 組 星 接 ， 以 降 低輕 載 運(yùn) 行 時(shí) 的 鐵 心 磁 密 和 損 耗 。（ 2） 大 、 小 電 機(jī) 方 案 ： 采 用 兩 臺(tái) 不 同 容 量 、 不 同 極 對(duì) 數(shù) 的 單 速 籠 型 異 步 發(fā) 電 機(jī) 同軸 串 聯(lián) 。 高 速 發(fā) 電 機(jī) 角 接 ， 低 速 發(fā) 電 機(jī) 繞 組 星 接 。 根 據(jù) 需 要 ，可 在 兩 套 繞 組 切 換 。 與 變 極

12、雙 速 方 案 相 比 ， 小 電 機(jī) 的 負(fù) 荷 率 較高 ， 發(fā) 電 效 率 更 高 。恒 速 恒 頻 籠 型 異 步 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) 恒 速 恒 頻 RCC異 步 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng)RCC： Rotor Current Control， 轉(zhuǎn) 子 電 流 控 制定 義 ： 轉(zhuǎn) 子 電 流 控 制 技 術(shù) 是 指 通 過 電 力 電 子 開 關(guān) 和 脈 寬 調(diào) 制 （ PWM） 來 控 制 繞 線 型 異 步 發(fā) 電 機(jī) 轉(zhuǎn) 子 電 流 的 一 項(xiàng) 技 術(shù) 。系 統(tǒng) 的 結(jié) 構(gòu) 特 征 ：（ 1） 采 用 變 槳 風(fēng) 力 機(jī) ；（ 2） 采 用 繞 線 型 異 步 發(fā) 電

13、 機(jī) ， 但 沒 有 滑 環(huán) ；（ 3） 采 用 旋 轉(zhuǎn) 開 關(guān) 器 件 斬 波 控 制 轉(zhuǎn) 子 電 流 ， 動(dòng) 態(tài) 調(diào) 整 發(fā) 電 機(jī)的 機(jī) 械 特 性 。恒 速 恒 頻 籠 型 異 步 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) （ 1） 風(fēng) 速 變 化 引 起 風(fēng) 輪 轉(zhuǎn) 矩 脈 動(dòng) 的 低 頻 分 量 由 變 槳 調(diào) 速 機(jī)構(gòu) 調(diào) 節(jié) ， 其 高 頻 分 量 由 RCC調(diào) 節(jié) ， 可 明 顯 減 輕 槳 葉 應(yīng) 力 ， 平滑 輸 出 電 功 率 ;（ 2） 利 用 風(fēng) 輪 作 為 慣 性 儲(chǔ) 能 元 件 ， 吞 吐 伴 隨 轉(zhuǎn) 子 轉(zhuǎn) 速 變 化形 成 的 動(dòng) 能 ， 提 高 風(fēng) 能 利 用 率 ；（

14、 3） 電 力 電 子 主 回 路 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 ， 不 需 要 大 功 率 電 源 。旋 轉(zhuǎn) 電 力 電 子 開 關(guān) 電 路 檢 修 、 更 換 困 難 。恒 速 恒 頻 籠 型 異 步 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) 變 速 恒 頻 籠 型 異 步 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) 系 統(tǒng) 特 點(diǎn) ：（ 1） 交 直 交 變 頻 器 使 發(fā) 電 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 與 電 網(wǎng) 頻 率 間 的 關(guān) 聯(lián) 解 耦 ； 籠型 異 步 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 運(yùn) 行 于 變 速 變 頻 發(fā) 電 狀 態(tài) ； 可 利 用 發(fā) 電 機(jī) 的電 磁 轉(zhuǎn) 矩 控 制 風(fēng) 力 機(jī) 轉(zhuǎn) 子 的 轉(zhuǎn) 速 ， 跟 蹤 其 最 大 功 率

15、點(diǎn) 。 發(fā) 電 機(jī)的 運(yùn) 行 轉(zhuǎn) 差 率 小 ， 發(fā) 電 機(jī) 機(jī) 械 特 性 硬 ， 運(yùn) 行 效 率 高 ；（ 2） 發(fā) 電 機(jī) 側(cè) 變 頻 器 運(yùn) 行 于 升 壓 整 流 狀 態(tài) ， 機(jī) 端 電 壓 可 調(diào) ， 輕載 運(yùn) 行 時(shí) 發(fā) 電 機(jī) 的 鐵 耗 小 、 效 率 高 ；（ 3） 電 網(wǎng) 側(cè) 變 頻 器 運(yùn) 行 于 逆 變 狀 態(tài) ， 將 發(fā) 電 機(jī) 發(fā) 出 的 有 功 傳 送至 電 網(wǎng) ， 并 可 作 為 無 功 發(fā) 生 器 參 與 調(diào) 節(jié) 電 網(wǎng) 無 功 ； 對(duì) 電 網(wǎng) 波 動(dòng) 的適 應(yīng) 性 好 ， 可 以 將 電 網(wǎng) 的 波 動(dòng) 屏 蔽 于 發(fā) 電 機(jī) 之 外 ；（ 4） 變 頻

16、器 與 發(fā) 電 機(jī) 功 率 容 量 相 等 ， 系 統(tǒng) 成 本 高 。變 速 恒 頻 籠 型 異 步 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) 變 速 恒 頻 雙 饋 異 步 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) 雙 饋 異 步 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 交 直 交 雙 向 功 率 變 換 器 變 速 恒 頻 雙 饋 異 步 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) 變 速 恒 頻 雙 饋 異 步 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) 變 速 恒 頻 雙 饋 異 步 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) 變 速 恒 頻 雙 饋 異 步 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) 系 統(tǒng) 特 點(diǎn) ：（ 1） 連 續(xù) 變 速 運(yùn) 行 ， 風(fēng) 能 轉(zhuǎn) 換 率 高 ；（ 2） 部

17、 分 功 率 變 換 ， 變 頻 器 成 本 相 對(duì) 較 低 ；（ 3） 電 能 質(zhì) 量 好 （ 輸 出 功 率 平 滑 ， 功 率 因 數(shù) 高 ） ；（ 4） 并 網(wǎng) 簡(jiǎn) 單 ， 無 沖 擊 電 流 ；（ 5） 降 低 槳 距 控 制 的 動(dòng) 態(tài) 響 應(yīng) 要 求 ；（ 6） 改 善 作 用 于 風(fēng) 輪 槳 葉 上 機(jī) 械 應(yīng) 力 狀 況 ；（ 7） 雙 向 變 頻 器 結(jié) 構(gòu) 和 控 制 較 復(fù) 雜 ；（ 8） 電 刷 與 滑 環(huán) 間 存 在 機(jī) 械 磨 損 。變 速 恒 頻 雙 饋 異 步 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) 變 速 恒 頻 電 勵(lì) 磁同 步 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) （ 中 、 低 速

18、 ） （ 1） 連 續(xù) 變 速 運(yùn) 行 ， 風(fēng) 能 轉(zhuǎn) 換 率 高 ；（ 2） 通 過 調(diào) 節(jié) 轉(zhuǎn) 子 勵(lì) 磁 電 流 ， 可 保 持 發(fā) 電 機(jī) 的 端 電 壓 恒 定 ；（ 3） 可 采 用 不 控 整 流 和 PWM逆 變 ， 成 本 低 于 全 功 率 變 換 ；（ 4） 電 能 質(zhì) 量 好 ， 并 網(wǎng) 簡(jiǎn) 單 ， 無 沖 擊 電 流 ；（ 5） 降 低 槳 距 控 制 的 動(dòng) 態(tài) 響 應(yīng) 要 求 ， 改 善 槳 葉 上 機(jī) 械 應(yīng) 力 狀況（ 6） 轉(zhuǎn) 子 可 采 用 無 刷 旋 轉(zhuǎn) 勵(lì) 磁 ；（ 7） 轉(zhuǎn) 子 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 ， 勵(lì) 磁 消 耗 電 功 率 ；（ 8） 體 積 大 、 重 量 重 ， 效 率 稍 低 。 變 速 恒 頻 電 勵(lì) 磁同 步 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) （ 中 、 低 速 ） 變 速 恒 頻 永 磁同 步 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) （ 中 、 低 速 ） 變 速 恒 頻 永 磁同 步 發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) （ 中 、 低 速 ） 變 速 恒 頻 橫 向 磁 通發(fā) 電 機(jī) 系 統(tǒng) （ 中 、 低 速 ）