第三章　定速定桨距风电机组 免费试读
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文档简介

第一节定速定桨距机组的特点

 

【知识目标】

①掌握攻角、失速点的概念。

②掌握风轮结构和叶片的失速调节原理。

③了解叶尖扰流器、双速发电机、功率输出及其影响因素等。

【技能目标】

①画出攻角定义图和失速点确定图。

②理解攻角与气动效率之间的对应关系。

 

并网型风力发电机组从20世纪80年代中期开始逐步实现了商品化、产业化。经过十余年的发展，容量已从数十千瓦级增大到兆瓦级。尽管在兆瓦级风力发电机组的设计中已采用变桨距技术和变速恒频技术，但由此增加了控制系统与伺服系统的复杂性，也对机组的成本和可靠性提出了新的挑战。而定桨距风力发电机组结构简单、性能可靠的优点是始终存在的，而且在某些特定的条件下有其应用的优势。

 

 

一、结构特点

1风轮

定桨恒速风力发电机组的主要结构特点是轮毂与叶片的连接是固定的，如图3-1所示，也就是说风速不断变化时，叶片的迎风角度不能随之变化。

图3-1风轮结构

桨距角：翼型的弦线与旋转平面的夹角，如图3-2所示。

迎风角：风速与旋转平面有个夹角（迎角，攻角），如图3-2所示。

2叶尖扰流器

叶尖扰流器的结构如图3-3所示。当风力发电机组正常运行时，在液压系统的作用下，叶尖扰流器与叶片主体部分精密地合为一体，组成完整的叶片。当风力发电机组需要脱网停机时，扰流器按控制指令释放并旋转80°～90°形成阻尼板，由于叶尖部分处于距离旋转中心的最远点，整个叶片作为一个长的杠杆，使叶尖扰流器产生的气动阻力相当高，足以使风力发电机组迅速减速，这一过程即为叶片空气动力制动。叶尖扰流器是定桨恒速风力发电机组的主要制动器，每次制动时都是它起主要作用。

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图3-2桨距角平面图

图3-3叶尖扰流器

对于失速机组，叶片端部（叶尖）采用制动，超速保护。制动时叶尖部分绕叶片轴向旋转90°，实现制动功能。通过叶尖扰流器来实现极端情况下的安全停机问题。

3双速发电机

当风速为3～25m/s这个范围时（运行风速），因为叶片的攻角受气流的影响不断变化，如果这时风力发电机组的转速不能跟随风速的变化而调整，就必然要使风轮在低风速时的效率降低（但如果将最高效率点设置在低风速区，则会使叶片过早进入失速状态）。

同时发电机本身也存在低负荷时的效率问题。尽管目前用于风力发电机组的发电机已能设计得非常理想，如图3-4所示，它们在P>25%额定功率范围内，均有高于90%的效率，但当P<25%额定功率时，效率会急剧下降。为了解决低风速时的效率问题，有一些定桨恒速风力发电机组采用双速发电机，分别设计成4极和6极。

图3-4发电机功率曲线图

一般6极发电机的额定功率设计成4极发电机的1/4～1/5。

例如：600kW定桨距风力发电机组一般设计成6极150kW和4极600kW；750kW风力发电机组设计成6极200kW和4极750kW；1000kW风力发电机组设计成6极200kW和4极1000kW。

当风力发电机组在低风速段运行时，不仅叶片具有较高的气动效率，发电机的效率也能保持在较高水平，从而使定桨

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