風力發(fā)電--ppt概述

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1、風 力 發(fā) 電 技 術 風 力 發(fā) 電 機 系 統(tǒng)風 力 機 系 統(tǒng) ：槳 葉輪 轂主 軸調 槳 機 構 （ 液 壓 或 電 動 伺 服 機 構 ）偏 航 機 構 （ 電 動 伺 服 機 構 ）剎 車 、 制 動 機 構 風 速 傳 感 器 發(fā) 電 機 系 統(tǒng) ：發(fā) 電 機勵 磁 調 節(jié) 器 （ 電 力 電 子 變 換 器 ）并 網 開 關軟 并 網 裝 置無 功 補 償 器主 變 壓 器轉 速 傳 感 器 風 力 發(fā) 電 機 系 統(tǒng) 5.1 風 力 發(fā) 電 機 組 分 類 直 驅 風 力 機 5.1 風 力 發(fā) 電 機 組 分 類 5.2 風 力 機 基 本 型 式 5.2 風 力 機 基

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

3、中 、 低 速 ）（ 5） 變 速 恒 頻 橫 向 磁 通 發(fā) 電 機 系 統(tǒng) （ 中 、 低 速 ） 5.3 風 力 發(fā) 電 機 三 要 素 ：（ 1） 同 步 發(fā) 電 機（ 2） 調 速 器（ 3） 勵 磁 調 節(jié) 器恒 速 恒 頻 同 步 風 力 發(fā) 電 機 系 統(tǒng) 同 步 風 力 發(fā) 電 機 的 定 、 轉 子 結 構恒 速 恒 頻 同 步 風 力 發(fā) 電 機 系 統(tǒng) 發(fā) 電 機 輸 出 的 三 相 交 流 電 壓 與 電 網 電 壓 應 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 方 向

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

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

6、 籠 型 異 步 風 力 發(fā) 電 機 的 工 作 原 理 旋 轉 磁 場(1) 向 對 稱 三 相 繞 組 中 通 入 對 稱 三 相 交 流 電 流 ， 可 形 成 行 波 磁 場 ；(2) 如 果 繞 組 分 布 在 圓 周 上 ， 則 行 波 磁 場 為 旋 轉 磁 場 ；(3) 旋 轉 磁 場 在 一 個 圓 周 內 ， 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 磁 場 的 轉 向 取 決 于 三 相 電 流 的 相 序 ， 轉 速 n1取 決 于電 流 的 頻 率 f 和 極 對 數(shù) p：恒 速 恒 頻 籠 型 異 步

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

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

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

10、 特 性 發(fā) 電 機 的 轉 子 損 耗 較 大 ， 發(fā) 熱 嚴 重 ）（ 4） 高 效 輕 載 ： 絕 大 部 分 時 間 處 于 輕 載 狀 態(tài) ， 要 求 發(fā) 電 機 的 效 率 曲 線 平 坦 ， 在 中 低 負 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 力 發(fā) 電 機 系 統(tǒng) 籠 型 雙 速 異 步 風 力 發(fā) 電 機 系 統(tǒng) 的 特 點（ 1） 變 極 雙 速 籠 型 異 步 風 力 發(fā) 電 機 方 案 在 同 一 臺 發(fā) 電 機 的 定 子 鐵 心 中 ，

11、埋 設 兩 套 不 同 極 對 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 行 轉 速 。 高 速 繞 組 角 接 ， 低 速 繞 組 星 接 ， 以 降 低輕 載 運 行 時 的 鐵 心 磁 密 和 損 耗 。（ 2） 大 、 小 電 機 方 案 ： 采 用 兩 臺 不 同 容 量 、 不 同 極 對 數(shù) 的 單 速 籠 型 異 步 發(fā) 電 機 同軸 串 聯(lián) 。 高 速 發(fā) 電 機 角 接 ， 低 速 發(fā) 電 機 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 的 負 荷 率 較高 ， 發(fā) 電 效 率 更 高 。恒 速 恒 頻 籠 型 異 步 風 力 發(fā) 電 機 系 統(tǒng) 恒 速 恒 頻 RCC異 步 風 力 發(fā) 電 機 系 統(tǒng)RCC： Rotor Current Control， 轉 子 電 流 控 制定 義 ： 轉 子 電 流 控 制 技 術 是 指 通 過 電 力 電 子 開 關 和 脈 寬 調 制 （ PWM） 來 控 制 繞 線 型 異 步 發(fā) 電 機 轉 子 電 流 的 一 項 技 術 。系 統(tǒng) 的 結 構 特 征 ：（ 1） 采 用 變 槳 風 力 機 ；（ 2） 采 用 繞 線 型 異 步 發(fā) 電

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

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

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

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

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

18、 ） （ 1） 連 續(xù) 變 速 運 行 ， 風 能 轉 換 率 高 ；（ 2） 通 過 調 節(jié) 轉 子 勵 磁 電 流 ， 可 保 持 發(fā) 電 機 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 量 好 ， 并 網 簡 單 ， 無 沖 擊 電 流 ；（ 5） 降 低 槳 距 控 制 的 動 態(tài) 響 應 要 求 ， 改 善 槳 葉 上 機 械 應 力 狀況（ 6） 轉 子 可 采 用 無 刷 旋 轉 勵 磁 ；（ 7） 轉 子 結 構 復 雜 ， 勵 磁 消 耗 電 功 率 ；（ 8） 體 積 大 、 重 量 重 ， 效 率 稍 低 。 變 速 恒 頻 電 勵 磁同 步 發(fā) 電 機 系 統(tǒng) （ 中 、 低 速 ） 變 速 恒 頻 永 磁同 步 發(fā) 電 機 系 統(tǒng) （ 中 、 低 速 ） 變 速 恒 頻 永 磁同 步 發(fā) 電 機 系 統(tǒng) （ 中 、 低 速 ） 變 速 恒 頻 橫 向 磁 通發(fā) 電 機 系 統(tǒng) （ 中 、 低 速 ）