【风电机组及变桨系统的工作原理和基本构成分析1600字】

风电机组及变桨系统的工作原理和基本构成分析目录TOC\o"1-3"\h\u185381.1风电机组的工作原理 132981.2风电机组的基本构成 119153(1)风轮 21513(2)增速齿轮箱 228962(3)变频器 210342(4)变桨系统 227779(5)发电机 29316(6)塔架 2272061.3变桨系统的构成 285741.4变桨系统的工作原理 31.1风电机组的工作原理风力发电的工作原理就是利用大气中风的运动，使风机中的叶片转动，然后在叶片后方机舱中增速齿轮箱作用下使转速得到提升，进而可以确保发电机发电。然后再将产生的电通过变流器转换为直流电，此后再逆变为电网所需要的交流电，最后通过升压变压器送入电网。依据现有的风电技术,只要空气中的风只要达到微风的程度,风力发电机就开始运行从而进行发电工作。［10］风力发电机组的基本工作原理图如图1所示图1风力发电机组基本工作原理图1.2风电机组的基本构成风力发电机组是一种将空气中的风能转化为可以使用的电能的机电联合控制设备。风电机组一般由风轮、增速齿轮箱、变频器、变桨系统、发电机、塔架等组成。［11］各主要组成部分功能如下；(1)风轮风轮的具体功能就是将空气中的动能转换为机械能。风轮一般由轮毂、叶片和加固装置等构成。叶片是接收风能的基本单元，叶片上的变桨系统可以对桨距进行控制。轮毂的作用是将叶片固定在一起，每一个风轮由三个叶片被轮毂连接组成，轮毂可以将风轮上捕捉到的风能传递到发电机的主轴上。(2)增速齿轮箱增速齿轮箱的具体作用就是使叶轮转动产生的速度加速传送给发电机，从而让发电机可以获取与之对应的转速。(3)变频器其具体作用是将发电机组中产出不能直接利用的交流电转变成可以并入电网且电网所需要的交流电。(4)变桨系统风力变桨系统的功能作用是调节叶片的桨距角度，从而确保叶片在任何时候都处于最好的吸收风能环境。除此之外，变桨系统还可以确保风力发电机组的安全运行。(5)发电机发电机的作用就是把风轮产生的机械能转变成电能。(6)塔架塔架的作用是支撑调向机构和发电机。距离地面高度越高，风的速度越大，塔架也就会越高，风轮对风能的接收也就会越多，但与此同时带来的缺点就是安装费用等也会增加。1.3变桨系统的构成变桨控制系统由主控柜、轴柜、电池柜三个部分组成，其基本结构如图2所示。主控柜在变桨系统中占主导地位，其作用是负责与上位机的通信；轴柜的具体功能就是驱动电动机对桨叶角度进行调节;电池柜的作用是当电源处于掉电情况下时，可以完成顺桨停车的电源供应。［12］图2变桨系统结构组成图1.4变桨系统的工作原理变桨系统的核心就是对桨距角进行控制调节。其依据就是外界风的速度高于系统额定风速时，由风电机组输出计算公式可知，此时输出功率增大将会超过额定功率，为确保输出功率保持在额定功率左右，可以通过调节叶片桨距角的方法，来消减叶片对风能的吸收，进而使输出的功率大小向系统的额定功率方向减小。反之，当外界风的速度小于系统的额定风速时，发电机组的输出功率将小于系统的额定功率。此时将通过改变叶片的桨距角度增大叶片对风能的吸收，从而使发电机组的输出功率的大小向着系统额定功率的方向增大。［13］总而言之，变桨系统的主要功能就是改变叶片的桨距角度，从而将发电机系统的输出功率稳定在额定功率左右。由此可以减少并网难度，使风力发电系统更加稳定。［14］在任何一个变桨控制系统中，变桨驱动电动机的末端均带有一个电动机编码器,并有第二个冗余编码器它的作用是对桨距角进行辅助记录。在任何一个叶片中，风机控制器对两个编码器记录的平均值进行分析处理。［15］正常情况下，变桨驱动控制仅使用驱动电动机末端的电动机编码器，当检测到电动机编码器失效时，控制器才会用冗余编码器的信号，如图3所示。图3变桨控制器示意图变桨控制器正常情况下，即风速处于12~25m/s时，桨距角可以再0°~30°内控制功率的输出，与此同时，风轮转速在变桨控制器的作用下维持不变。风电机组在故障或停机的状态下时，叶片开始顺桨到桨距角90