风力机特性课件.ppt

风力机特性总结 华北电力大学 电气与电子工程学院 风力机的特性模拟，根据直流电动机控制对象的不同，可分为功率模拟和转矩模拟两种方案，通过控制直流电动机的输出功率或输出转矩来分别模拟风力机的功率特性或转矩特性。控制电枢端电压U可以控制直流电动机输出功率Pm，功率模拟方案的控制对象是Pm ，控制变量为U。可按下式计算 从上式看出，计算U需检测转速，且检测误差会影响计算精度，此外电压信号较敏感，易受干扰。故功率控制方案的控制误差较大，实现复杂。 电机与电力电子研究所 从式 可知，电枢绕组电流与直流电动机的输出转矩成正比，控制Ia便可控制Te，因此可通过控制Ia模拟风力机的转矩特性。转矩模拟方案的控制对象是Te ，控制变量为Ia ，实现简单，控制精度高，是研究重点。 本课题采用PI调节器闭环控制的转矩模拟方案如图5所示。 控制算法包括两部分：一部分是风力机模型的计算，用来求取参考转矩；另一部分是直流电动机的转矩控制。 电机与电力电子研究所 电机与电力电子研究所 图5 风力机模拟控制系统 电机与电力电子研究所 谢 谢 电机与电力电子研究所 电机与电力电子研究所 直驱型风力机内部结构 电机与电力电子研究所 表1.风力发电机组类型分类 电机与电力电子研究所 水平轴风力机 垂直轴风力机 电机与电力电子研究所 高速风力机 低速风力机 电机与电力电子研究所 风向与风力机的位置关系 电机与电力电子研究所 风电机组的轴系 电机与电力电子研究所 阵风风速 * * 电机与电力电子研究所 李大虎 109891938 电机与电力电子研究所 1 风力发电机组的构成和分类 风力机的运行特性 直流电机对风力机的模拟 2 3 4 主要内容 1.风力发电机组的构成  从整体上看，风力发电机组可分为 风 轮、机舱、塔架和基础几个部分。  风轮由叶片和轮毂组成。  机舱由底盘、整流罩和机舱罩构成。  一、风力发电机组的构成和分类 电机与电力电子研究所 图1所示分别为双馈型和直驱型变速恒频风力发电机组机舱内部的结构。它由以下几部分构成：（1）变浆距系统 设在轮毂之中，包括变距电机、变距控制器、电池盒等。（2）发电系统 包括发电机、变流器等。（3）主传动系统 由电动机、减速器、变距轴承、制动机构等组成。（4）偏航系统 包括传感器、电气设备、计算机控制系统和相应软件。此外：还设有液压系统，为高速轴上设置的制动装置、偏航制动装置提供液压动力。 电机与电力电子研究所 2.风力发电机组的内部结构 3.风力发电机组的分类[1、2] 表1为风力发电机组机型分类表，风力发电机组的类型主要从两个方面来分，一方面是按功率大小来分，另一方面是按结构形式来分。（1）按装机容量分 小型 0.1~1KW; 中型 1~100KW；  大型 100~1000KW； 特大型 1000KW以上（2）按风轮轴向方向分可以分为：水平轴风力机和垂直轴风力机。 电机与电力电子研究所 水平轴风力机是指风轮轴线的安装位置与水平面平行的风力机。水平轴风力机按风轮的布置有上风向和下风向之分。上风向风轮安装在塔架前面，但需要有调向装置使风平行流过旋转轴的风向。下风向风轮安装在塔架的后面，理论上，下风向风轮可以不安装调向装置，风轮和机舱将被动地随着风向变化而变化。目前多数的风力机采用上风向风轮。 垂直轴风力机是指风轮轴线的安装位置与水平面垂直的风力机。这种方式的优点是较容易获得风能，缺点则是无法自启动，比水平轴风力机功率效率低。 电机与电力电子研究所 （3）按功率调节方式分 1）定桨距风机定桨距风力机的气动特性：桨叶于轮毂固定连接，桨叶的迎风角度不随风速而变化。依靠桨叶的气动特性自动失速，即当风速大于额定风速时依靠叶片的失速特性保持输入功率基本恒定。叶尖扰流器---风轮制动，当风速大于额定风速时，叶片的叶尖部分旋转80~90°来产生阻力。 电机与电力电子研究所 2）变浆距风机  额定功率以下时，叶片节距在0°附近不作变化，等同于定桨距。 大于额定功率时，调整叶片节距，使功率限制在额定功率附近。 在额定点具有较高的风能利用系数，无需担心额定点后的功率控制问题。 电机与电力电子研究所 3）主动失速型风机 主动失速控制风机类似于变浆距控制风力机具有可变浆距的叶