并网型风力发电机组的原理和组成(1)

并网型风力发电机组的原理和组成(1)

并网型风力发电机组的功能是将风中的动能转换成机械能，再将机械能转换为电能，输送到电网中。对并网型风力发电机组的基本要求是在当地风况、气候和电网条件下能够长期安全运行，取得最大的年发电量和最低的发电成本。风的速度和方向是不断变化的，有时甚至非常激烈。而功率与风速的立方成正比。由于风力发电机组各个部件随时承受着交变载荷，疲劳强度是影响机组寿命的主要因素，因此风力发电机组对材料、结构、工艺和控制策略部提出了很高的要求。

并网型风力发电机组可分为风轮、机舱、塔架和基础几个部分。

风轮是获取风中能量的关键部件，由叶片和轮载组成。叶片具有空气动力外形，在气流作用下产生力距驱动风轮转动，通过轮毂将扭矩输入到传动系统。风轮按叶片数可以分为单叶片、双叶片、三叶片和多叶片风轮。其中三叶片风轮由于稳定性好，在并网型风力发电机组上得到广泛应用。按照叶片能否围绕其纵向轴线转动，可以分为定桨距风轮和变桨距风轮。定桨距风轮叶片与轮毂固定连接，结构简单，但是承受的载荷较大。在风轮转速恒定的条件下，风速增加超过额定风速时，如果风流一与叶片分离，叶片将处于“失速”状态，风轮输出功率降低，发电机不会因超负荷而烧毁。变桨距风轮的叶片与轮毂通过轴承连接，虽然结构比较复杂，但是能够获得较好的性能，而且叶片承受的载荷较小，重量轻。另外按转速的变化又可分为定转速风轮和变转速风轮。变转速风轮的转速随风速变化可以使风轮保持在最佳效率状态下运行，换取更多的能量，并减小因阵风引起的载荷。但是变转速发电机的结构复杂，还需要通过交一直一交变流装置与电网频率保持同步的装置，又消耗了一些能量。

机舱由底盘和机舱罩组成，底盘上安装除控制器以外的主要部件。机舱罩后部的上方装有风速和风向传感器，舱壁上有隔音和通风装置等，底部与塔架连接。

塔架支撑机舱达到所需要的高度，其上安置发电机和控制器之间的动力电缆、控制和通信电缆，还装有供操作人员上下机舱的扶梯。大型机组还设有电梯。塔架结构有筒形和桁架两种形式。

基础为钢筋混凝土结构，根据当地地质情况设计成不同的形式。其中心预置与塔架连接的基础部件，保证将风力发电机组牢牢固定在基础上。基础周围还要设置预防雷击的接地系统。

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