最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件

案例歷史氣動(dòng)性能設(shè)計(jì)流程風(fēng)機(jī)控制雙饋系統(tǒng)提效案例1發(fā)電機(jī)編碼器松動(dòng)變流器CT同名端反接風(fēng)機(jī)振動(dòng)過(guò)大，安全鏈觸發(fā)發(fā)電機(jī)編碼器松動(dòng)2了解風(fēng)機(jī)的基本運(yùn)行原理，可以指導(dǎo)我們進(jìn)行故障排查；了解風(fēng)機(jī)的基本運(yùn)行原理，可以幫助我們更好的進(jìn)行風(fēng)機(jī)選型，風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)能評(píng)估，風(fēng)機(jī)運(yùn)行維護(hù)了解風(fēng)機(jī)的基本運(yùn)行原理，可以指導(dǎo)我們進(jìn)行故障排查；3風(fēng)機(jī)的歷史風(fēng)機(jī)的歷史4阿富汗風(fēng)機(jī)(900AD)阿富汗風(fēng)機(jī)(900AD)5最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件6最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件7JacobsTurbine–1920-1960WinCharger–1930s–40sJacobsTurbine–1920-1960Wi8Smith-Putnam風(fēng)機(jī)1940'sSmith-Putnam風(fēng)機(jī)9現(xiàn)代風(fēng)機(jī)現(xiàn)代風(fēng)機(jī)10海上風(fēng)場(chǎng)海上風(fēng)場(chǎng)11風(fēng)機(jī)分類(lèi)風(fēng)機(jī)分類(lèi)12葉片數(shù)量–1葉片安裝容易比2葉片風(fēng)機(jī)風(fēng)能吸收效率低10%葉片數(shù)量–1葉片安裝容易13葉片數(shù)量-2葉片容易安裝輪轂需要蹺蹺板式結(jié)構(gòu)比3葉片風(fēng)機(jī)風(fēng)能吸收效率低5%葉片數(shù)量-2葉片容易安裝14葉片數(shù)量-3現(xiàn)代商業(yè)運(yùn)行風(fēng)機(jī)的選擇葉片數(shù)量-3現(xiàn)代商業(yè)運(yùn)行風(fēng)機(jī)的選擇15有齒輪箱風(fēng)機(jī)有齒輪箱風(fēng)機(jī)16無(wú)齒輪箱風(fēng)機(jī)無(wú)齒輪箱風(fēng)機(jī)17總攬123456789101112131.風(fēng)電機(jī)組2.垂直軸3.水平軸4.定槳定速風(fēng)機(jī)5.定速主動(dòng)失速風(fēng)機(jī)6.變槳變速型風(fēng)機(jī)7.直驅(qū)型風(fēng)機(jī)8.有齒輪箱固定轉(zhuǎn)速比風(fēng)機(jī)9.有齒輪箱變速比風(fēng)機(jī)10.中速發(fā)電機(jī)11.高速發(fā)電機(jī)12.雙饋型13.全功率型總攬123456789101112131.風(fēng)電機(jī)組18其他標(biāo)準(zhǔn)耐受風(fēng)等級(jí)和湍流強(qiáng)度：IECIA，IIA,IIB…氣候條件:常溫型、低溫型安裝位置：海上/陸上軸承概念：?jiǎn)屋S承、雙軸承變槳驅(qū)動(dòng)類(lèi)型分類(lèi)：電驅(qū)、液壓其他標(biāo)準(zhǔn)耐受風(fēng)等級(jí)和湍流強(qiáng)度：IECIA，IIA,IIB…19現(xiàn)階段主流風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)類(lèi)型雙饋系統(tǒng)有齒輪箱和高速發(fā)電機(jī)低功率變頻轉(zhuǎn)換直驅(qū)系統(tǒng)全功率變頻轉(zhuǎn)換半直驅(qū)系統(tǒng)有齒輪箱和中速發(fā)電機(jī)全功率變頻轉(zhuǎn)換現(xiàn)階段主流風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)類(lèi)型雙饋系統(tǒng)20風(fēng)機(jī)的并網(wǎng)方式風(fēng)機(jī)的并網(wǎng)方式21最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件22gearboxbrakepitchdriveinverterrectifierlinecouplingtransformergridsidebreakerYawdrivegeneratorsidebreakerConverter(fullrating)windturbinecontrollerconvertercontrollerCageInductiongeneratorgearboxbrakepitchinverterrect23雙饋式風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)成熟性最高成本低組件供應(yīng)鏈完善缺點(diǎn)：齒輪箱可靠性差齒輪箱和發(fā)電機(jī)不能同時(shí)適用于50/60Hz的頻率雙饋式風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)：24例1：華銳風(fēng)電1.5MW陸上風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)高速雙饋發(fā)電機(jī),低電壓變頻轉(zhuǎn)換電動(dòng)變槳系統(tǒng)常規(guī)/高溫/低溫氣候設(shè)計(jì)例1：華銳風(fēng)電1.5MW25例2：

S88-2.1MWSuzlon陸上風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)高速,低壓發(fā)電機(jī)電動(dòng)變槳系統(tǒng)在產(chǎn)能質(zhì)量和電網(wǎng)支持上有局限性-轉(zhuǎn)子電阻控制例2：S88-2.1MWSuzlon陸上風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)26直驅(qū)式風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)：無(wú)齒輪箱，增大整機(jī)壽命電能能質(zhì)量好缺點(diǎn)：造價(jià)昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，發(fā)電機(jī)重量大巨大的直驅(qū)發(fā)電機(jī)是可靠性的唯一保障巨大的直驅(qū)發(fā)電機(jī)運(yùn)輸問(wèn)題直驅(qū)式風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)：27例1：金風(fēng)科技1.5MW陸上風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)低速,低電壓永磁直驅(qū)發(fā)電機(jī)電動(dòng)變槳系統(tǒng)全功率變頻轉(zhuǎn)換例1：金風(fēng)科技1.5MW陸上風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)28例2：E-126/6MWEnercon陸上風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)低速,低電壓永磁直驅(qū)發(fā)電機(jī)電動(dòng)變槳系統(tǒng)例2：E-126/6MWEnercon陸上風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)29全功率變換風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)：非常好的電能質(zhì)量齒輪箱和發(fā)電機(jī)同適于50/60Hz的頻率缺點(diǎn)：比雙饋產(chǎn)品要上更大的變頻系統(tǒng)全功率變換風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)：30例1：5MWMultibrid海上風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)中速,中壓發(fā)電機(jī)電動(dòng)變槳系統(tǒng)例1：5MWMultibrid海上風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)31例2：V90/V112-3MWVestas陸上風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)高速,低電壓永磁同步發(fā)電機(jī)傳統(tǒng)的長(zhǎng)軸驅(qū)動(dòng)鏈液壓變槳系統(tǒng)例2：V90/V112-3MWVestas陸上風(fēng)機(jī)設(shè)32例3：GE2.5XL陸上風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)高速,低電壓永磁同步發(fā)電機(jī)傳統(tǒng)的長(zhǎng)軸驅(qū)動(dòng)鏈例3：GE2.5XL陸上風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)33風(fēng)機(jī)載荷風(fēng)機(jī)載荷34葉片結(jié)構(gòu)分析葉片結(jié)構(gòu)分析35最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件36升力&阻力升力垂直于來(lái)流方向.我們希望升力更大.阻力平行于來(lái)流方向.我們希望阻力更小.α=lowα=medium<10degreesα=HighStall!!升力&阻力升力垂直于來(lái)流方向.我們希望升力更大.α=37翼型想飛機(jī)的機(jī)翼,風(fēng)機(jī)葉片利用翼型產(chǎn)生升力并爭(zhēng)取效率最大化。

TheBernoulliEffect翼型想飛機(jī)的機(jī)翼,風(fēng)機(jī)葉片利用翼型產(chǎn)生升力并爭(zhēng)取效率最大化381.2升力系數(shù)與阻力系數(shù)升力系數(shù)與阻力系數(shù)隨攻角變化示意1.2升力系數(shù)與阻力系數(shù)升力系數(shù)與阻力系數(shù)隨攻角變化示意39風(fēng)機(jī)葉片承受的升力和阻力KidWindProject|風(fēng)機(jī)葉片承受的升力和阻力KidWindProject40升力沿著旋轉(zhuǎn)方向分量-阻力沿著水平方向的分量=驅(qū)動(dòng)力*r=氣動(dòng)扭矩

升力沿著旋轉(zhuǎn)方向分量41風(fēng)含功率Powerinthewind掃掠面積,A風(fēng)俗,V空氣密度,R風(fēng)含功率=?ρAV3風(fēng)含功率PowerinthewindR風(fēng)含功率=423.3.1最優(yōu)葉尖速比控制1.如何使風(fēng)電機(jī)組在額定風(fēng)速以下出力最大？風(fēng)電機(jī)組輸出功率：風(fēng)電機(jī)組最優(yōu)輸出功率：3.3.1最優(yōu)葉尖速比控制1.如何使風(fēng)電機(jī)組在額定風(fēng)速以下出43風(fēng)能的特性風(fēng)速風(fēng)能按風(fēng)速的三次方增加風(fēng)速增加10%會(huì)增加30%的電功率2倍風(fēng)速，8倍電功率44風(fēng)能的特性風(fēng)速44風(fēng)能的特性空氣密度風(fēng)功率與空氣密度成正比潮濕環(huán)境比干燥環(huán)境空氣密度大低海拔比高海拔空氣密度大掃掠面積風(fēng)能與掃掠面積成正比直徑增加10%，掃掠面積增加21%45風(fēng)能的特性空氣密度45BetzLimit風(fēng)能不能被風(fēng)輪全部吸收，風(fēng)在葉輪后不能變得靜止不動(dòng)。理論上最大的風(fēng)能利用效率是59%。現(xiàn)代風(fēng)機(jī)風(fēng)能利用效率大約在35–45%范圍內(nèi)。BetzLimit風(fēng)能不能被風(fēng)輪全部吸收，風(fēng)在葉輪后不能46葉尖速比某一最佳攻角產(chǎn)生最大升阻比攻角依賴(lài)于風(fēng)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速,定義葉尖速比：ΩRVTSR=Ω=角速度R=半徑V=來(lái)流速度ΩRR葉尖速比某一最佳攻角產(chǎn)生最大升阻比ΩRTSR=Ω=角速47升力沿著旋轉(zhuǎn)方向分量-阻力沿著水平方向的分量=驅(qū)動(dòng)力*r=氣動(dòng)扭矩

升力沿著旋轉(zhuǎn)方向分量48功率系數(shù)隨葉尖速比改變功率系數(shù)隨葉尖速比改變49葉片實(shí)度實(shí)度是葉片面積和掃掠面積的比值低實(shí)度(0.10)=高轉(zhuǎn)速,低扭矩高實(shí)度(>0.80)=低轉(zhuǎn)速,高扭矩ARaSolidity=3a/A葉片實(shí)度實(shí)度是葉片面積和掃掠面積的比值A(chǔ)RaSolidity501.5為什么采用三葉片槳葉實(shí)度對(duì)CP影響1.5為什么采用三葉片槳葉實(shí)度對(duì)CP影響51變槳控制Sincemostdesignsusetwistedblades,powerqualityisneveridealacrosstheentirerotorblade.變槳控制Sincemostdesignsusetwi52Twist&Taper葉片從根部到葉尖旋轉(zhuǎn)速度不同，因而合成風(fēng)速不同所以攻角是變化的為維持最佳攻角，葉片需要扭轉(zhuǎn)FastFasterFastestTwist&Taper葉片從根部到葉尖旋轉(zhuǎn)速度不同，因而53最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件541.1風(fēng)力機(jī)葉片翼型理論葉片弦長(zhǎng)、扭角示意1.1風(fēng)力機(jī)葉片翼型理論葉片弦長(zhǎng)、扭角示意551.1風(fēng)力機(jī)葉片翼型理論葉片和塔架的基本形狀風(fēng)輪的錐角與仰角輪轂高度1.1風(fēng)力機(jī)葉片翼型理論葉片和塔架的基本形狀風(fēng)輪的錐角與仰角561.2升力系數(shù)與阻力系數(shù)變槳距調(diào)節(jié)1.2升力系數(shù)與阻力系數(shù)變槳距調(diào)節(jié)571.5最優(yōu)葉尖速比1.5最優(yōu)葉尖速比584.1變速變槳機(jī)型與定速定槳功率曲線(xiàn)4.1變速變槳機(jī)型與定速定槳功率曲線(xiàn)59功率曲線(xiàn)和Cp曲線(xiàn)功率曲線(xiàn)和Cp曲線(xiàn)60風(fēng)機(jī)控制風(fēng)機(jī)控制613.3.1最優(yōu)葉尖速比控制雙饋風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)速與輸出功率關(guān)系曲線(xiàn)3.3.1最優(yōu)葉尖速比控制雙饋風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)速與輸出功率關(guān)系曲線(xiàn)62最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件633.3.2最大風(fēng)能追蹤過(guò)程通過(guò)控制發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獲得最大的風(fēng)能利用系數(shù)3.3.2最大風(fēng)能追蹤過(guò)程通過(guò)控制發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，643.3.3查表法轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩表3.3.3查表法轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩表65最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件663.4爬坡算法3.4爬坡算法67最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件68最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件69最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件70最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件711.2升力系數(shù)與阻力系數(shù)升力系數(shù)與阻力系數(shù)隨攻角變化示意1.2升力系數(shù)與阻力系數(shù)升力系數(shù)與阻力系數(shù)隨攻角變化示意72最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件73最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件74最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件75最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件76最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件77最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件78最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件79最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件80變槳控制Sincemostdesignsusetwistedblades,powerqualityisneveridealacrosstheentirerotorblade.變槳控制Sincemostdesignsusetwi81最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件82最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件83最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件84偏航–保持正對(duì)風(fēng)主動(dòng)偏航(LargeTurbines)自動(dòng)控制–控制系統(tǒng)控制電機(jī)對(duì)風(fēng)被動(dòng)偏航(SmallWind)風(fēng)力自動(dòng)對(duì)風(fēng)r尾翼下風(fēng)向風(fēng)機(jī)偏航–保持正對(duì)風(fēng)主動(dòng)偏航(LargeTurbines)85最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件86最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件87Source:GLGHReviewReport平均風(fēng)機(jī)偏航誤差（度）50%以上的風(fēng)機(jī)，偏航誤差大于6度，有些可以大至30度。這些可以導(dǎo)致很大的年發(fā)電量損失和風(fēng)機(jī)的額外載荷。每種機(jī)型、每臺(tái)風(fēng)機(jī)的偏航誤差都不一樣，典型的風(fēng)機(jī)偏航誤差在7-10度，相當(dāng)于2-3%的發(fā)電量損失。-2,5%-7,2%-0,2%在歐洲，在隨機(jī)抽取的檢測(cè)風(fēng)機(jī)中，80%以上的風(fēng)機(jī)有2度以上的平均偏航誤差。偏航誤差引起的年度發(fā)電量損失%Source:GLGHReviewReport平均風(fēng)88KidWindProject|PitchControlMechanismsKidWindProject|www.kidw892.7.1低電壓穿越的概念2.7.1低電壓穿越的概念902.7.2低電壓穿越的概念在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)裝上撬棒電路,檢測(cè)到電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)電壓跌落時(shí)，閉鎖機(jī)側(cè)變流器，同時(shí)投入轉(zhuǎn)子回路的旁路保護(hù)裝置。達(dá)到限制通過(guò)變流器的電流和轉(zhuǎn)子繞組過(guò)電壓的作用，一次來(lái)維持發(fā)電機(jī)不脫網(wǎng)運(yùn)行。2.7.2低電壓穿越的概念在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)裝上撬棒電路91未來(lái)的趨勢(shì)未來(lái)的趨勢(shì)922005-2010年裝機(jī)平均功率(kW)2005-2010年裝機(jī)平均功率逐年增加，德國(guó)丹麥等國(guó)家平均功率達(dá)到2.5MW2005-2010年裝機(jī)平均功率(kW)2005-2010年93產(chǎn)品功率等級(jí)所占市場(chǎng)份額2008-2010產(chǎn)品功率等級(jí)所占市場(chǎng)份額2008-201094最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件95商用兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)(1of3)商用兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)96商用兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)(2of3)商用兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)97商用兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)(3of3)商用兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)98風(fēng)

機(jī)額定功率(kW)轉(zhuǎn)子直徑(m)傳動(dòng)鏈樣機(jī)批量EnerconE-1267.5127DD20092010XEMCDarwindDD1155.0115DD,PMG2010-GamesaG-1284.5128MSG,PMG20082010GE4.0-1104.0110DD,PMG20102012Repower3.4M1043.4104FSG,DFIG20092010Repower3.2M1143.2114FSG,DFIG2011-AlstomECO1103.0110FSG20092020Doosan,withWindtec3.0-FSG20092009EnerconE-823.082DD20092010EnerconE-1013.0101DD20092011LeitnerLWT933.093DD,PMG2011-SiemensSWT-3.0-1013.0101DD,PMG20092011VestasV1123.0112FSG,PMG20102011Dongfang,withWindtec2.5-FSG20102010FuhrlanderFL2500/1042.5104FSG,DFIG20092009LeitnerLWT1062.5106DD,PMG--NordexN80Gamma2.580FSG,DFIG20092010NordexN90Gamma2.590/100FSG,DFIG20092010Samsung25x2.599.8FSG,PMG2010-DD=直驅(qū)；DFIG=雙饋；FSG=高速齒輪驅(qū)動(dòng)；MSG=中速齒輪驅(qū)動(dòng)；PMG=永磁發(fā)電機(jī)DD=8FSG=10MSG=1

額定功率(kW)轉(zhuǎn)子直徑傳動(dòng)鏈樣機(jī)批量EnerconE-199最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件100最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件101最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件102DFIGDFIG1032.1雙饋異步電機(jī)的概念雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)（Doubly-FedInductionGenerator，簡(jiǎn)稱(chēng)DFIG）是一種繞線(xiàn)式轉(zhuǎn)子電機(jī)，由于其定、轉(zhuǎn)子都能向電網(wǎng)饋電，故簡(jiǎn)稱(chēng)雙饋電機(jī)。2.1雙饋異步電機(jī)的概念雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)（Doubly104雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)差率，則雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子三相繞組內(nèi)通入的電流頻率應(yīng)

2.2變速恒頻的工作原理在異步電機(jī)轉(zhuǎn)子以變化的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，只要在轉(zhuǎn)子的三相對(duì)稱(chēng)繞組中通入轉(zhuǎn)差頻率（即f1S）的電流，則在雙饋電機(jī)的定子繞組中就能產(chǎn)生50Hz的恒頻電勢(shì)。所以根據(jù)上述原理，只要控制好轉(zhuǎn)子電流的頻率就可以實(shí)現(xiàn)變速恒頻發(fā)電。雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)差率，則雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子三相繞組內(nèi)21052.3雙饋電機(jī)等效電路發(fā)電機(jī)定子側(cè)電壓電流的正方向按發(fā)電機(jī)慣例，轉(zhuǎn)子側(cè)電壓電流的正方向按電動(dòng)機(jī)慣例，電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)向相反為正，轉(zhuǎn)差率s按轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速小于同步轉(zhuǎn)速為正，參照異步電機(jī)的分析方法，在一系列理想條件下，可得雙饋發(fā)電機(jī)的等效電路雙饋電機(jī)等效電路普通繞線(xiàn)式轉(zhuǎn)子電機(jī)等效電路2.3雙饋電機(jī)等效電路發(fā)電機(jī)定子側(cè)電壓電流的正方向按發(fā)106亞同步運(yùn)行時(shí)雙饋電機(jī)的功率流向示意圖超同步運(yùn)行時(shí)雙饋電機(jī)的功率流向示意圖亞同步運(yùn)行時(shí)雙饋電機(jī)的功率流向示意圖超同步運(yùn)行時(shí)雙饋電機(jī)的功1072.6.1變頻器交流勵(lì)磁控制采用一系列等幅不等寬的脈沖來(lái)代替一個(gè)正弦半波2.6.1變頻器交流勵(lì)磁控制采用一系列等幅不等寬的脈沖來(lái)代替1082.6.1變頻器交流勵(lì)磁控制uaubucPWM：脈寬調(diào)制2.6.1變頻器交流勵(lì)磁控制uaubucPWM：脈寬調(diào)制109提效提效110最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件111風(fēng)含功率Powerinthewind掃掠面積,A風(fēng)俗,V空氣密度,R風(fēng)含功率=?ρAV3風(fēng)含功率PowerinthewindR風(fēng)含功率=112EuropeanWindEnergyConference16-19thMarch2009葉片表面流場(chǎng)EuropeanWindEnergyConferenc113最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件114最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件115最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件116最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件1171.2升力系數(shù)與阻力系數(shù)升力系數(shù)與阻力系數(shù)隨攻角變化示意1.2升力系數(shù)與阻力系數(shù)升力系數(shù)與阻力系數(shù)隨攻角變化示意118最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件119現(xiàn)有風(fēng)機(jī)測(cè)風(fēng)儀激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)風(fēng)向Probelength9,5meter,35hz風(fēng)機(jī)控制器現(xiàn)有風(fēng)機(jī)測(cè)風(fēng)儀激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)風(fēng)向Probelength風(fēng)機(jī)控120案例歷史氣動(dòng)性能設(shè)計(jì)流程風(fēng)機(jī)控制雙饋系統(tǒng)提效案例121發(fā)電機(jī)編碼器松動(dòng)變流器CT同名端反接風(fēng)機(jī)振動(dòng)過(guò)大，安全鏈觸發(fā)發(fā)電機(jī)編碼器松動(dòng)122了解風(fēng)機(jī)的基本運(yùn)行原理，可以指導(dǎo)我們進(jìn)行故障排查；了解風(fēng)機(jī)的基本運(yùn)行原理，可以幫助我們更好的進(jìn)行風(fēng)機(jī)選型，風(fēng)場(chǎng)產(chǎn)能評(píng)估，風(fēng)機(jī)運(yùn)行維護(hù)了解風(fēng)機(jī)的基本運(yùn)行原理，可以指導(dǎo)我們進(jìn)行故障排查；123風(fēng)機(jī)的歷史風(fēng)機(jī)的歷史124阿富汗風(fēng)機(jī)(900AD)阿富汗風(fēng)機(jī)(900AD)125最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件126最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件127JacobsTurbine–1920-1960WinCharger–1930s–40sJacobsTurbine–1920-1960Wi128Smith-Putnam風(fēng)機(jī)1940'sSmith-Putnam風(fēng)機(jī)129現(xiàn)代風(fēng)機(jī)現(xiàn)代風(fēng)機(jī)130海上風(fēng)場(chǎng)海上風(fēng)場(chǎng)131風(fēng)機(jī)分類(lèi)風(fēng)機(jī)分類(lèi)132葉片數(shù)量–1葉片安裝容易比2葉片風(fēng)機(jī)風(fēng)能吸收效率低10%葉片數(shù)量–1葉片安裝容易133葉片數(shù)量-2葉片容易安裝輪轂需要蹺蹺板式結(jié)構(gòu)比3葉片風(fēng)機(jī)風(fēng)能吸收效率低5%葉片數(shù)量-2葉片容易安裝134葉片數(shù)量-3現(xiàn)代商業(yè)運(yùn)行風(fēng)機(jī)的選擇葉片數(shù)量-3現(xiàn)代商業(yè)運(yùn)行風(fēng)機(jī)的選擇135有齒輪箱風(fēng)機(jī)有齒輪箱風(fēng)機(jī)136無(wú)齒輪箱風(fēng)機(jī)無(wú)齒輪箱風(fēng)機(jī)137總攬123456789101112131.風(fēng)電機(jī)組2.垂直軸3.水平軸4.定槳定速風(fēng)機(jī)5.定速主動(dòng)失速風(fēng)機(jī)6.變槳變速型風(fēng)機(jī)7.直驅(qū)型風(fēng)機(jī)8.有齒輪箱固定轉(zhuǎn)速比風(fēng)機(jī)9.有齒輪箱變速比風(fēng)機(jī)10.中速發(fā)電機(jī)11.高速發(fā)電機(jī)12.雙饋型13.全功率型總攬123456789101112131.風(fēng)電機(jī)組138其他標(biāo)準(zhǔn)耐受風(fēng)等級(jí)和湍流強(qiáng)度：IECIA，IIA,IIB…氣候條件:常溫型、低溫型安裝位置：海上/陸上軸承概念：?jiǎn)屋S承、雙軸承變槳驅(qū)動(dòng)類(lèi)型分類(lèi)：電驅(qū)、液壓其他標(biāo)準(zhǔn)耐受風(fēng)等級(jí)和湍流強(qiáng)度：IECIA，IIA,IIB…139現(xiàn)階段主流風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)類(lèi)型雙饋系統(tǒng)有齒輪箱和高速發(fā)電機(jī)低功率變頻轉(zhuǎn)換直驅(qū)系統(tǒng)全功率變頻轉(zhuǎn)換半直驅(qū)系統(tǒng)有齒輪箱和中速發(fā)電機(jī)全功率變頻轉(zhuǎn)換現(xiàn)階段主流風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)類(lèi)型雙饋系統(tǒng)140風(fēng)機(jī)的并網(wǎng)方式風(fēng)機(jī)的并網(wǎng)方式141最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件142gearboxbrakepitchdriveinverterrectifierlinecouplingtransformergridsidebreakerYawdrivegeneratorsidebreakerConverter(fullrating)windturbinecontrollerconvertercontrollerCageInductiongeneratorgearboxbrakepitchinverterrect143雙饋式風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)成熟性最高成本低組件供應(yīng)鏈完善缺點(diǎn)：齒輪箱可靠性差齒輪箱和發(fā)電機(jī)不能同時(shí)適用于50/60Hz的頻率雙饋式風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)：144例1：華銳風(fēng)電1.5MW陸上風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)高速雙饋發(fā)電機(jī),低電壓變頻轉(zhuǎn)換電動(dòng)變槳系統(tǒng)常規(guī)/高溫/低溫氣候設(shè)計(jì)例1：華銳風(fēng)電1.5MW145例2：

S88-2.1MWSuzlon陸上風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)高速,低壓發(fā)電機(jī)電動(dòng)變槳系統(tǒng)在產(chǎn)能質(zhì)量和電網(wǎng)支持上有局限性-轉(zhuǎn)子電阻控制例2：S88-2.1MWSuzlon陸上風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)146直驅(qū)式風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)：無(wú)齒輪箱，增大整機(jī)壽命電能能質(zhì)量好缺點(diǎn)：造價(jià)昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，發(fā)電機(jī)重量大巨大的直驅(qū)發(fā)電機(jī)是可靠性的唯一保障巨大的直驅(qū)發(fā)電機(jī)運(yùn)輸問(wèn)題直驅(qū)式風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)：147例1：金風(fēng)科技1.5MW陸上風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)低速,低電壓永磁直驅(qū)發(fā)電機(jī)電動(dòng)變槳系統(tǒng)全功率變頻轉(zhuǎn)換例1：金風(fēng)科技1.5MW陸上風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)148例2：E-126/6MWEnercon陸上風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)低速,低電壓永磁直驅(qū)發(fā)電機(jī)電動(dòng)變槳系統(tǒng)例2：E-126/6MWEnercon陸上風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)149全功率變換風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)：非常好的電能質(zhì)量齒輪箱和發(fā)電機(jī)同適于50/60Hz的頻率缺點(diǎn)：比雙饋產(chǎn)品要上更大的變頻系統(tǒng)全功率變換風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)：150例1：5MWMultibrid海上風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)中速,中壓發(fā)電機(jī)電動(dòng)變槳系統(tǒng)例1：5MWMultibrid海上風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)151例2：V90/V112-3MWVestas陸上風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)高速,低電壓永磁同步發(fā)電機(jī)傳統(tǒng)的長(zhǎng)軸驅(qū)動(dòng)鏈液壓變槳系統(tǒng)例2：V90/V112-3MWVestas陸上風(fēng)機(jī)設(shè)152例3：GE2.5XL陸上風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)高速,低電壓永磁同步發(fā)電機(jī)傳統(tǒng)的長(zhǎng)軸驅(qū)動(dòng)鏈例3：GE2.5XL陸上風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)153風(fēng)機(jī)載荷風(fēng)機(jī)載荷154葉片結(jié)構(gòu)分析葉片結(jié)構(gòu)分析155最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件156升力&阻力升力垂直于來(lái)流方向.我們希望升力更大.阻力平行于來(lái)流方向.我們希望阻力更小.α=lowα=medium<10degreesα=HighStall!!升力&阻力升力垂直于來(lái)流方向.我們希望升力更大.α=157翼型想飛機(jī)的機(jī)翼,風(fēng)機(jī)葉片利用翼型產(chǎn)生升力并爭(zhēng)取效率最大化。

TheBernoulliEffect翼型想飛機(jī)的機(jī)翼,風(fēng)機(jī)葉片利用翼型產(chǎn)生升力并爭(zhēng)取效率最大化1581.2升力系數(shù)與阻力系數(shù)升力系數(shù)與阻力系數(shù)隨攻角變化示意1.2升力系數(shù)與阻力系數(shù)升力系數(shù)與阻力系數(shù)隨攻角變化示意159風(fēng)機(jī)葉片承受的升力和阻力KidWindProject|風(fēng)機(jī)葉片承受的升力和阻力KidWindProject160升力沿著旋轉(zhuǎn)方向分量-阻力沿著水平方向的分量=驅(qū)動(dòng)力*r=氣動(dòng)扭矩

升力沿著旋轉(zhuǎn)方向分量161風(fēng)含功率Powerinthewind掃掠面積,A風(fēng)俗,V空氣密度,R風(fēng)含功率=?ρAV3風(fēng)含功率PowerinthewindR風(fēng)含功率=1623.3.1最優(yōu)葉尖速比控制1.如何使風(fēng)電機(jī)組在額定風(fēng)速以下出力最大？風(fēng)電機(jī)組輸出功率：風(fēng)電機(jī)組最優(yōu)輸出功率：3.3.1最優(yōu)葉尖速比控制1.如何使風(fēng)電機(jī)組在額定風(fēng)速以下出163風(fēng)能的特性風(fēng)速風(fēng)能按風(fēng)速的三次方增加風(fēng)速增加10%會(huì)增加30%的電功率2倍風(fēng)速，8倍電功率164風(fēng)能的特性風(fēng)速44風(fēng)能的特性空氣密度風(fēng)功率與空氣密度成正比潮濕環(huán)境比干燥環(huán)境空氣密度大低海拔比高海拔空氣密度大掃掠面積風(fēng)能與掃掠面積成正比直徑增加10%，掃掠面積增加21%165風(fēng)能的特性空氣密度45BetzLimit風(fēng)能不能被風(fēng)輪全部吸收，風(fēng)在葉輪后不能變得靜止不動(dòng)。理論上最大的風(fēng)能利用效率是59%?，F(xiàn)代風(fēng)機(jī)風(fēng)能利用效率大約在35–45%范圍內(nèi)。BetzLimit風(fēng)能不能被風(fēng)輪全部吸收，風(fēng)在葉輪后不能166葉尖速比某一最佳攻角產(chǎn)生最大升阻比攻角依賴(lài)于風(fēng)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速,定義葉尖速比：ΩRVTSR=Ω=角速度R=半徑V=來(lái)流速度ΩRR葉尖速比某一最佳攻角產(chǎn)生最大升阻比ΩRTSR=Ω=角速167升力沿著旋轉(zhuǎn)方向分量-阻力沿著水平方向的分量=驅(qū)動(dòng)力*r=氣動(dòng)扭矩

升力沿著旋轉(zhuǎn)方向分量168功率系數(shù)隨葉尖速比改變功率系數(shù)隨葉尖速比改變169葉片實(shí)度實(shí)度是葉片面積和掃掠面積的比值低實(shí)度(0.10)=高轉(zhuǎn)速,低扭矩高實(shí)度(>0.80)=低轉(zhuǎn)速,高扭矩ARaSolidity=3a/A葉片實(shí)度實(shí)度是葉片面積和掃掠面積的比值A(chǔ)RaSolidity1701.5為什么采用三葉片槳葉實(shí)度對(duì)CP影響1.5為什么采用三葉片槳葉實(shí)度對(duì)CP影響171變槳控制Sincemostdesignsusetwistedblades,powerqualityisneveridealacrosstheentirerotorblade.變槳控制Sincemostdesignsusetwi172Twist&Taper葉片從根部到葉尖旋轉(zhuǎn)速度不同，因而合成風(fēng)速不同所以攻角是變化的為維持最佳攻角，葉片需要扭轉(zhuǎn)FastFasterFastestTwist&Taper葉片從根部到葉尖旋轉(zhuǎn)速度不同，因而173最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件1741.1風(fēng)力機(jī)葉片翼型理論葉片弦長(zhǎng)、扭角示意1.1風(fēng)力機(jī)葉片翼型理論葉片弦長(zhǎng)、扭角示意1751.1風(fēng)力機(jī)葉片翼型理論葉片和塔架的基本形狀風(fēng)輪的錐角與仰角輪轂高度1.1風(fēng)力機(jī)葉片翼型理論葉片和塔架的基本形狀風(fēng)輪的錐角與仰角1761.2升力系數(shù)與阻力系數(shù)變槳距調(diào)節(jié)1.2升力系數(shù)與阻力系數(shù)變槳距調(diào)節(jié)1771.5最優(yōu)葉尖速比1.5最優(yōu)葉尖速比1784.1變速變槳機(jī)型與定速定槳功率曲線(xiàn)4.1變速變槳機(jī)型與定速定槳功率曲線(xiàn)179功率曲線(xiàn)和Cp曲線(xiàn)功率曲線(xiàn)和Cp曲線(xiàn)180風(fēng)機(jī)控制風(fēng)機(jī)控制1813.3.1最優(yōu)葉尖速比控制雙饋風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)速與輸出功率關(guān)系曲線(xiàn)3.3.1最優(yōu)葉尖速比控制雙饋風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)速與輸出功率關(guān)系曲線(xiàn)182最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件1833.3.2最大風(fēng)能追蹤過(guò)程通過(guò)控制發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獲得最大的風(fēng)能利用系數(shù)3.3.2最大風(fēng)能追蹤過(guò)程通過(guò)控制發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，1843.3.3查表法轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩表3.3.3查表法轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩表185最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件1863.4爬坡算法3.4爬坡算法187最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件188最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件189最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件190最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件1911.2升力系數(shù)與阻力系數(shù)升力系數(shù)與阻力系數(shù)隨攻角變化示意1.2升力系數(shù)與阻力系數(shù)升力系數(shù)與阻力系數(shù)隨攻角變化示意192最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件193最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件194最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件195最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件196最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件197最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件198最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件199最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件200變槳控制Sincemostdesignsusetwistedblades,powerqualityisneveridealacrosstheentirerotorblade.變槳控制Sincemostdesignsusetwi201最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件202最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件203最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件204偏航–保持正對(duì)風(fēng)主動(dòng)偏航(LargeTurbines)自動(dòng)控制–控制系統(tǒng)控制電機(jī)對(duì)風(fēng)被動(dòng)偏航(SmallWind)風(fēng)力自動(dòng)對(duì)風(fēng)r尾翼下風(fēng)向風(fēng)機(jī)偏航–保持正對(duì)風(fēng)主動(dòng)偏航(LargeTurbines)205最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件206最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件207Source:GLGHReviewReport平均風(fēng)機(jī)偏航誤差（度）50%以上的風(fēng)機(jī)，偏航誤差大于6度，有些可以大至30度。這些可以導(dǎo)致很大的年發(fā)電量損失和風(fēng)機(jī)的額外載荷。每種機(jī)型、每臺(tái)風(fēng)機(jī)的偏航誤差都不一樣，典型的風(fēng)機(jī)偏航誤差在7-10度，相當(dāng)于2-3%的發(fā)電量損失。-2,5%-7,2%-0,2%在歐洲，在隨機(jī)抽取的檢測(cè)風(fēng)機(jī)中，80%以上的風(fēng)機(jī)有2度以上的平均偏航誤差。偏航誤差引起的年度發(fā)電量損失%Source:GLGHReviewReport平均風(fēng)208KidWindProject|PitchControlMechanismsKidWindProject|www.kidw2092.7.1低電壓穿越的概念2.7.1低電壓穿越的概念2102.7.2低電壓穿越的概念在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)裝上撬棒電路,檢測(cè)到電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)電壓跌落時(shí)，閉鎖機(jī)側(cè)變流器，同時(shí)投入轉(zhuǎn)子回路的旁路保護(hù)裝置。達(dá)到限制通過(guò)變流器的電流和轉(zhuǎn)子繞組過(guò)電壓的作用，一次來(lái)維持發(fā)電機(jī)不脫網(wǎng)運(yùn)行。2.7.2低電壓穿越的概念在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)裝上撬棒電路211未來(lái)的趨勢(shì)未來(lái)的趨勢(shì)2122005-2010年裝機(jī)平均功率(kW)2005-2010年裝機(jī)平均功率逐年增加，德國(guó)丹麥等國(guó)家平均功率達(dá)到2.5MW2005-2010年裝機(jī)平均功率(kW)2005-2010年213產(chǎn)品功率等級(jí)所占市場(chǎng)份額2008-2010產(chǎn)品功率等級(jí)所占市場(chǎng)份額2008-2010214最新風(fēng)機(jī)工作原理專(zhuān)業(yè)知識(shí)講座課件215商用兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)(1of3)商用兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)216商用兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)(2of3)商用兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)217商用兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)(3of3)商用兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)218風(fēng)

機(jī)額定功率(kW)轉(zhuǎn)子直徑(m)傳動(dòng)鏈樣機(jī)批量EnerconE-1267.5127DD20092010XEMCDarwindDD1155.0115DD,PMG2010-GamesaG-1284.5128MSG,PMG20082010GE4.0-1104.0110DD,PMG20102012Repower3.4M1043.4104FSG,DFIG20092010Repower3.2M1143.2114FSG,DFIG2011-AlstomECO1103.0110FSG20092020Doosan,withWindtec3.0-FSG20092009EnerconE-823.082DD20092010EnerconE-1013.0101DD20092011LeitnerLWT933.093DD,PMG2011-SiemensSWT-3.0-1013.0101DD,PMG20092011VestasV1123.0112FSG,PMG20102011Dongfang,withWindtec2.5-FSG20102010Fuhrla