1、風(fēng)能發(fā)電機及其系統(tǒng)，1，2，風(fēng)能發(fā)電機及其系統(tǒng)旨在介紹現(xiàn)代風(fēng)能發(fā)電機及其系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和控制方法，并說明發(fā)電機對風(fēng)能渦輪和電力系統(tǒng)的影響。(1)勻速風(fēng)能渦輪系統(tǒng)，(2)變速恒頻風(fēng)能渦輪系統(tǒng)，內(nèi)容，風(fēng)能渦輪結(jié)構(gòu)，3，4，風(fēng)能渦輪(輪轂，刀片)，驅(qū)動機構(gòu)(齒輪箱)，發(fā)電機，控制器(槳，偏置明顯露距，葉片升力和阻力，9，風(fēng)能渦輪風(fēng)能能量轉(zhuǎn)換效率特性，風(fēng)能渦輪動力轉(zhuǎn)換率尖端速度比，TSR3360 Tip速度，10，固定俯仰葉片，俯仰角度固定，大風(fēng)速，翼型尾部棋類障礙，升力增加和減少無，槳葉，槳葉，劃槳的距離有助于穩(wěn)定大風(fēng)速下風(fēng)力機吸收的動力。風(fēng)能發(fā)電機的功率控制，11，風(fēng)能發(fā)電機的功率控制，

2、定時發(fā)電機，發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速基本保持不變(例如黑木啟司轉(zhuǎn)子異步發(fā)電機)。變速發(fā)電機，發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速可以在一定范圍內(nèi)變化。為了保證供電給電網(wǎng)的電力頻率恒定，需要變頻器。變速發(fā)電機有利于從小風(fēng)速中吸收更多的電力。12，風(fēng)力發(fā)電機的輸出力，靜輪定速對。變輪變速風(fēng)力發(fā)電機組輸出功率比較：13，風(fēng)力發(fā)電機組，2大核心系統(tǒng)：風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電機系統(tǒng)靈魂：系統(tǒng)控制器，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)：槳葉輪轂主軸曹征機構(gòu)(液壓或傳記伺服機構(gòu))偏航機構(gòu)(傳記發(fā)電機系統(tǒng)：發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器(電力電子轉(zhuǎn)換器)電網(wǎng)) 有效轉(zhuǎn)換為重量(2)輸出的電能質(zhì)量包括電力系統(tǒng)的并網(wǎng)要求頻率、主動、無功、波形失真率、三相不平衡、并網(wǎng)沖擊、電壓降范圍(最大

3、限度地發(fā)揮風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)力轉(zhuǎn)換率為齒輪箱(直驅(qū))、變速(MPPT)、槳() (2)按風(fēng)輪轉(zhuǎn)速定速：風(fēng)輪保持恒定的轉(zhuǎn)速，風(fēng)力轉(zhuǎn)化率低。變速：雙速：可在兩個設(shè)定速度下運行，提高風(fēng)力轉(zhuǎn)換率。連續(xù)變速：可連續(xù)曹征，可捕捉最大強風(fēng)能量功率。16，風(fēng)能發(fā)電機組，風(fēng)能發(fā)電機組分類：(3)電機區(qū)分分類升華型：用變速箱連接低速風(fēng)能渦輪和高速發(fā)電機。直接驅(qū)動器：直接連接低速風(fēng)能渦輪和低速發(fā)電機。(4)發(fā)電機專用異步：黑木啟司單速異步發(fā)電機，黑木啟司雙速變極異步發(fā)電機繞組異步發(fā)電機。動機：傳記女動機發(fā)電機；永磁動機發(fā)電機。(5)以并網(wǎng)方式進行并網(wǎng)類型分類：直接或間接集成到電網(wǎng)中，節(jié)省能源儲存環(huán)。網(wǎng)型：需要能量儲存環(huán)

4、，也可以與木柴、光復(fù)并行。，17，風(fēng)能渦輪系統(tǒng)，風(fēng)能渦輪系統(tǒng)分類：勻速恒頻風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)(1)動機發(fā)電機系統(tǒng)(2)黑木啟司異步發(fā)電機系統(tǒng)(3)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子RCC異步發(fā)電機系統(tǒng)變速恒頻風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)(1)變速恒頻松鼠黑木啟司異步發(fā)電機系統(tǒng)(高速)(1) 低速)(5)變速恒頻橫向磁通發(fā)電機系統(tǒng)(中、低速)，18，風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)，勻速恒頻動機風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)，3要素：(1)動機發(fā)電機(轉(zhuǎn)子磁極，20，勻速動機風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)，動機風(fēng)能發(fā)電機(3)導(dǎo)體切斷磁力線，檢測電動勢，感應(yīng)導(dǎo)體，交流頻率：P:極極極極對數(shù)，21，恒速恒頻動機風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)，動機風(fēng)能發(fā)電機的基本工作原理產(chǎn)生電磁制動力，(1)電流導(dǎo)體在磁場

5、中接收電磁力，(2)繞組電流形成電磁轉(zhuǎn)矩，電磁制動力的方向可以用左手定律來判斷！22，勻速同步風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)，同步風(fēng)能發(fā)電機的電動勢方程，量綱(R忽略)，公式，Xd XsXad XqXsXaq，Xad，Xaq各相電樞繞組的直軸和交叉軸電樞反應(yīng)電抗。Xs相電樞繞組漏電保護。Xd，Xq相電樞繞組的直軸和交叉軸動機電抗。23，空載特性E0f (if)，恒速恒頻同步風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)，同步風(fēng)能發(fā)電機空載電壓特性，E0:定子一相感應(yīng)電動勢的有效值，if:轉(zhuǎn)子磁電，空載特性反映轉(zhuǎn)子磁力能產(chǎn)生磁場，定子繞組感應(yīng)電動勢的能力。額定值點、24、恒速度恒頻同步風(fēng)能渦輪系統(tǒng)、同步風(fēng)能發(fā)電機的外部特性、外部特性Uf (I

6、)、外部特性反映了負荷特性不同時結(jié)束電壓隨負荷大小變化的情況。外部特性：同步發(fā)電機是在nnN、ifconst、cosconst條件下端電壓U和負載電流I的關(guān)系曲線。U取決于負載的cos，取決于I的變化趨勢。25，保持勻速同步風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)、同步風(fēng)能發(fā)電機的電壓調(diào)整率、發(fā)電機額定運行(UN，IN，cosN)的額定勵磁電流ifN和轉(zhuǎn)速。消除全部負荷后，如果空載電動勢為E0，則電壓調(diào)整率將出現(xiàn)在E0和UN牙齒等值處，或26，勻速同步風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)，同步風(fēng)能發(fā)電機的功率特性，磁磁阻電磁功率，磁阻電磁功率，隱藏極動機發(fā)電機，最大電磁功率出現(xiàn)在攻角90處。突出極動機發(fā)電機，最大電磁功率出現(xiàn)在功率角90處。

7、27，勻速同步風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)，同步風(fēng)能發(fā)電機的并網(wǎng)條件，發(fā)電機輸出的三相交流電壓和電網(wǎng)電壓為“同序，同大小，同頻，同相”，同序：確保在正確的旋轉(zhuǎn)方向上同大小：由勵磁調(diào)節(jié)器自動保證同頻，同頻同步風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)，同步風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)的主要，(2)運行問題：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速由柵格頻率夾緊，發(fā)電機表示剛度機械特性。轉(zhuǎn)子受到的沖擊應(yīng)力大，電磁功率波動快，風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)力轉(zhuǎn)化率低。，(3)過載問題：風(fēng)速高時對爐調(diào)節(jié)的動態(tài)響應(yīng)要求高，無法利用轉(zhuǎn)子慣性緩沖器。超速保護的響應(yīng)時間太短。恒速恒頻動機風(fēng)能渦輪系統(tǒng)很少使用！29，風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)，勻速恒頻黑木啟司異步風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)，三要素：(1)異步發(fā)電機(2)調(diào)速器(3)無功補

8、償器，30，勻速恒頻黑木啟司異步風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)，黑木啟司異步風(fēng)能發(fā)電機的固定，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，31(3)旋轉(zhuǎn)磁場顯示圓周內(nèi)的極數(shù)(N，S極)，稱為極數(shù)，表示為2p。(4)旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)取決于三相電流的相位順序。轉(zhuǎn)速n1表示電流的頻率F和極對數(shù)P:同步速度，32，勻速黑木啟司異步風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)，黑木啟司異步風(fēng)能發(fā)電機的工作原理電磁檢測，(1)定子三相電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，(2)I表示在磁場中接收力F，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩T，(3)用s表示，即：黑木啟司異步風(fēng)能發(fā)電機的運行狀態(tài)、34、恒速恒頻黑木啟司異步風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)、黑木啟司異步風(fēng)能發(fā)電機的等效電路、等值電路定子泄漏阻抗、轉(zhuǎn)子泄漏阻抗(折疊)、勵磁阻抗轉(zhuǎn)子變電阻

9、反映了發(fā)電機的負載狀態(tài)。35、勻速黑木啟司異步風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)、黑木啟司異步風(fēng)能發(fā)電機的電磁功率電磁功率：鐵損耗：36，勻速黑木啟司異步風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)，黑木啟司異步風(fēng)能發(fā)電機的等效電路，等值電路定子泄漏阻抗，轉(zhuǎn)子泄漏阻抗(折疊)，勵磁阻抗轉(zhuǎn)子變阻反映了發(fā)電機的負載狀態(tài)。37、變速恒頻黑木啟司異步風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)、黑木啟司異步風(fēng)能軟特性與硬特性、黑木啟司異步風(fēng)能發(fā)電機的機械特性曲線、39、勻速恒頻黑木啟司異步風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)、籠異步風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)的特性、(1)無功補償：發(fā)電機勵磁消耗無功功率較高的功率因數(shù)發(fā)電機，應(yīng)選擇機器末端并行使用電容器。(由于負載經(jīng)常波動，固定電容器很難完全補償。發(fā)生過度補償或不

10、足的現(xiàn)象，電網(wǎng)電壓可能會波動?？梢钥紤]在變電站安裝可控?zé)o功賠償裝置SVC。(2)軟電網(wǎng)連接：電網(wǎng)連接瞬間類似于異步電動機啟動，有大沖擊電流，接近同步速度時，必須安裝電網(wǎng)連接和晶閘管軟啟動限制裝置。40，恒速恒頻黑木啟司異步風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)，黑木啟司異步風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)的特點，(3)過載容量風(fēng)速不穩(wěn)定時，風(fēng)能發(fā)電機易受沖擊機械應(yīng)力影響。(軟特性發(fā)電機轉(zhuǎn)子損耗大，散熱大)，(4)高效輕負荷：大部分時間處于輕負荷狀態(tài)，發(fā)電機的效率曲線必須平坦，中低負荷區(qū)域的效率要高。在經(jīng)材區(qū)，可以考慮將定子繞組從角改為星折，以減少鐵的消耗。41，恒速恒頻黑木啟司異步風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)，黑木啟司雙級異步風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)的特點，

11、(1)變極雙級黑木啟司異步風(fēng)能發(fā)電機方案是在同一發(fā)電機定子鐵芯上埋設(shè)兩套極圈(通常是4/6極)的電樞繞組。根據(jù)需要在兩組周圍切換，以獲得適當(dāng)?shù)倪\行速度。高速繞組角度連接，低速繞組星形連接，輕負荷運行時降低鐵芯磁密度和損耗。(2)大、小電動機方案：單速黑木啟司異步發(fā)電機同軸連接，使用徐璐不同容量和極對數(shù)。高速發(fā)電機角度連接，低速發(fā)電機繞組星形連接?？梢愿鶕?jù)需要切換兩組著重號。與變極雙級系統(tǒng)相比，小型電動機的負載率高，發(fā)展效率高，42，勻速恒頻RCC異步風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)，RCC:轉(zhuǎn)子電流控制，定義：轉(zhuǎn)子電流控制技術(shù)是通過電力電子開關(guān)和脈寬調(diào)制(PWM)實現(xiàn)的。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點：(1)俯仰風(fēng)能渦輪使用；

12、(2)使用繞組柔道發(fā)電機，但沒有滑環(huán)。(3)使用旋轉(zhuǎn)開關(guān)裝置斬波控制轉(zhuǎn)子電流，動態(tài)調(diào)整發(fā)電機的機械特性。43，恒速恒頻RCC異步風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)，線性轉(zhuǎn)子異步發(fā)電機，轉(zhuǎn)子使用與定子相似的三相交流繞組，一般用Y連接。轉(zhuǎn)子三相繞組可以連接到轉(zhuǎn)子內(nèi)部，也可以通過滑環(huán)粉刷裝置引導(dǎo)轉(zhuǎn)子三相繞組端部布線。轉(zhuǎn)子三相繞組的末端接線在轉(zhuǎn)子內(nèi)部短接時，發(fā)電機的機械特性類似于黑木啟司異步發(fā)電機。有外部額外阻力時，機械特性變得柔和。44，恒速恒頻RCC異步風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)，Rs增量，轉(zhuǎn)子電路用三相對稱電阻連接時的人為機械特性，三相繞組線性異步電動機的參數(shù)和U1，f1牙齒恒定。轉(zhuǎn)子在每個階段都通過附加電阻Rs連接。Rs時：

13、Tm無變化，|smax|，Tf (s)更傾斜。45，恒速度恒頻RCC異步風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)，轉(zhuǎn)子電流斬波控制電路：原理：控制額外電阻的存取時間，控制轉(zhuǎn)子電流。46，恒速恒頻RCC異步風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)，優(yōu)點：(1)風(fēng)速變化導(dǎo)致風(fēng)輪轉(zhuǎn)矩脈動的低頻分量變?yōu)闃?2)將風(fēng)輪作為慣性能量存儲元件，處理轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化引起的動能，提高風(fēng)能能量利用率。(3)電力電子主電路結(jié)構(gòu)簡單，無需大功率電源。缺點：旋轉(zhuǎn)電力電子開關(guān)電路維護，更換困難。47，風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)，變速恒頻黑木啟司異步風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)，48，變速恒頻黑木啟司異步風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)，4象限背靠背變頻器(總功率容量)，49，變速恒頻黑木啟司異步風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)，系統(tǒng)特征黑木啟司異步風(fēng)力發(fā)電機在變速頻率發(fā)電狀態(tài)下工作。通過發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩控制風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，可以跟蹤最大功率點。發(fā)電機的運行轉(zhuǎn)速小，發(fā)電機的機械特性硬，運行效率高。(2)發(fā)電機側(cè)變頻機在升壓整流狀態(tài)下運行，機器側(cè)電壓可調(diào)節(jié)，輕負荷運行時發(fā)電機的鐵耗少，效率高。50，變速恒頻黑木啟司異步風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)，系統(tǒng)特征：(3)對電網(wǎng)波動的適應(yīng)性好，可以將電網(wǎng)的波切斷到發(fā)電機外。(4)變頻器與發(fā)電機功率容量相同，系統(tǒng)成本高。，51，風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)，變速恒頻雙饋異步風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)，雙饋異步風(fēng)能發(fā)電機交流雙向電源轉(zhuǎn)換器，52，變速恒頻雙饋異步風(fēng)能發(fā)電機系統(tǒng)，國產(chǎn)MW雙饋異步風(fēng)能發(fā)電機，53，變速恒頻雙饋