風力發電機分類

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風力發電機按不同的分類方式可以分為不同種類，如按風力發電機額定功率大小分類，有4種類型：微型(1Kw以下)、小型(1～10Kw)、中型(1 O～1 00Kw)和大型(1 00Kw以上)風力發電機；按槳葉數量分，可分為單葉片、雙葉片、三葉片和多葉片風力發電機；按石家莊風機相對于塔架位置，可分為上風向和下風向風力發電機；按石家莊風機主軸與地面相對位置，可分為水平軸和垂直軸風力發電機，中大型風力發電機多采用水平軸風力發電機；按石家莊風機功率調節方式，可分為定槳距和變槳距風力發電機；按石家莊風機運行時的轉速變化情況，又可分為定速和變速風力發電機。由于定速、變速風力發電機的具有不同的運行工況，而且對應有不同的控制策略，這是風力發電研究的重點之一，故本文以此分類風力發電系統并展開介紹。風力發電系統既可以作定速運行又可以作變速運行，對于定速風力發電機而言，發電機通常直接與電網相連，因為其轉速對應于電網頻率幾乎是固定的，所以定速風力發電機組無法吸收風能中的快速變化的湍流能量，風能的快速變化將反應在系統輸出功率的波動上，從而影響了并網功率因素。而變速風力發電機，發電機則是由電力電子變換裝置(或者附加控制機構)控制，從而也使得機組轉速可控，這樣一來由于風速變化產生的功率變動或多或少可以通過改變機組轉速得以吸收，并網功率因素將得以改善，同時提高了發電效率。
變速風力發電機主要優點可概括如下具有較高的性價比，并且能夠降低變槳距機構的控制要求，在變速情況下，變槳距機構通常是用于在高風速時限制石家莊風機的最大風能捕獲；2)變速風力發電機具有較小的機械應力，并且能夠利用機械慣性對陣風進行儲能；3)能夠對塔影效應引起轉矩和功率的低頻脈動進行動態補償；4)能夠提高系統的效率和發電量，即變速風力發電系統能夠使其轉速隨著風速改變而改變，從而實施最大風能捕獲(MPPT)控制；5)能夠減小噪音。定速風力發電機組發電機直接與電網相連。如圖1．2所示，發電機多采用籠型異步電機(SCIG)，電機定子通過軟起動控制裝置和變壓器升壓后直接與電網相連，石家莊風機的轉速由齒輪箱與發電機的極對數共同決定，其轉速變化范圍通常較小(1～2％)。定速風力發電機根據其槳葉控制的不同可分為被動失速型和主動失速型，根據其電機設計的不同又可分為雙速型和單速型，雙速型石家莊風機發電機往往在兩個固定速度下切換運行，這種運行機制通常是通過雙繞組發電機或者兩個不同極對數的并行發電機組之間的切換來完成。
此種運行機制有其自身的優點：一方面在一定程度上增加了石家莊風機動態氣動能量捕獲，另一方面減少了低風速時候的發電機勵磁損耗。這種傳統概念的定速(一級速度或者兩級速度)風力發電機在20世紀80"--90年代被世界石家莊風機廠商廣泛使用，這一類型的風力發電機的額定功率通常在l 000Kw以下。變速風力發電機根據輸出功率是否可控，可分為：功率不控型風力發電機和功率可控型風力發電機。而功率可控型中又根據所用功率變換裝置容量的不同，可以分為功率全控型風力發電機和繞線式雙饋風力發電機，下面我們將一一進行論述。為繞線式異步電機(WRIG)轉差控制型風力發電機，這一類型的風力發電機利用繞線異步電機轉子串級調速原理，通過改變繞線式異步電機轉子電阻的方法調節石家莊風機的運行速度，其調節范圍較小通常在5～10％。相對于繞線式雙饋風力發電機，此種類型的風力發電機的最大缺點是：其轉子回饋的能量白白消耗在外接的串級電阻上，降低了系統的效率；并且不具有無功功率控制和電壓控制能力。