3各种风电机组结构类型介绍

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1、各种风电机组结构类型介绍2013-8-23沈阳工业大学风能技术研究所内容提纲A失速型异步发电机组A双馈型变速恒频发电机组A双馈无刷发电机组A异步鼠笼发电机+四象限变流器机组A低速永磁直驱发电机组A中速半直驱永磁发电机组内容提纲A高速永磁发电机组A中速、高速电励磁式同步发电机组A直驱型电励磁式同步发电系统机组复合励磁发电机组A齿轮箱速比可调的风力发电机组机组A多发电机型风力发电机组风力发电机组结构形式1 福针对目前国际市场上和一些研究部门的研究结果， 按照机组选用的驱动链结构、发电机和功率变送 装置的不同，大致可划分为下列几种结构形式的风力发电机组。结构a:此结构为20世纪80年代、90年代丹麦

2、制造 商普遍常用的结构，上风向，失速调节，三叶片， 采用笼型感应发电机、电容无功功率补偿装置和 软启动装置。结构a结构b：采用全容量的频率变换器替代电容无功功 率补偿和软启动装置，使机组可以变速运行。结构c：这种结构应用于绕线转子发电机，20世纪 90年代被Vestas所采用，称为“优化滑差”(Optislip )技术，基本思想是通过控制转子外部 串接的电子变换装置，达到调节转子电阻的目的， 优化机组滑差运行范围在10%左右。机组可在一定 滑差范围内变速运行。结构c结构d:这种结构适用于绕线转子双馈感应发电机， 采用频率变换器直接控制转子绕组的电流，达到控制 发电机功率输出的目的，采用的频率变

3、换器为发电机 额定功率的20%-30%容量。这种概念的引进有两个优 点：较之优化滑差调节变速范围加宽，较之全容量功 率变换器成本降低。机组可在30%滑差范围内变速运 行。结构e：这种结构应用在离网型风力发电机上较普 遍）无齿轮箱式永磁发电机）23叶片上风向）通 过整流桥给电池充电。2000年由ABB提出应用此种 结构，采用多极3. 5MW永磁发电机，二极管整流桥 产生21kV的直流电压，采用轻型直流输电（HVDC Light）技术输送电能。结构e1 福结构f:这种结构应用不普遍，原因有：需要外部 励磁电路，需要滑环，机组安全控制更复杂。结构g:这种结构应用也不普遍，原因是功率变换 器需四象限运

4、行。结构f结构g结构h：这种结构采用多极同步发电机，不霉齿 轮箱传动 EnerconLagerwey风机制造商的 机组有采用此种技术。功率变换器结构h总之，结构a属传统风力发电机概念，不支持变 速运行外，其它结构的风力发电机组都可变速运 行。s鰹KHl5J8www.WINDPCWER.dk失速主动失速s鰹KH水平轴立轴失速型异步发电机组Electiical system.TurbineGenetito rElectrical interface+iorc?ue-torque0motoroperating areagenerator2n5 speed-1 slip双馈异步风力发电系统:S鰹XH巳

5、宓尸+10%p.Mfarioo*+ 仏 sohz%”国n.% 仪 2peopantSpeedp _ivPr.qtQr-100?c*vv vvWvv双馈无刷发电机型:g双馈无刷发电机:51949异步鼠笼发电机+四象限变流器WWW Abt1 fwsi_M(-21nww iOWTi4氏丘A4-Q AC DriveInduction motor / generator with the full line-side converter and motor side inverter, both forfull generated power1）通过改变定子侧同步频率的方式实现并网发电；2）无滑环，可靠

6、运行，长寿命，适合于海上 风电场；3 ）发电机价格低廉；4）低速时可电动运行.直驱型4000V/8-20HzI永磁同步发电机7519493300V/35KV交直交并网变流器电网35KV/50Hz直驱型控制图冈速风向1PA .风机主挂制系统变流器控制系统转速控制-满敦时-唐动 -半戢 -关机Pitch control转連半直驱型 一级行星齿轮箱9: 发电机转速：190rpm极数：72极S鰹XH半直驱型51949Frequency converterIntegrated power unit double-row tapered roller bearing planetary gear perm

7、anent magnet generatorPressure oil lubricdti onElectrical pitchTransformerLiquid cooling system16.9 m高速永磁发电机型出 ctMwrp Generotor 毋 SartwRxorjhalt ftxor hjb ntchdi/e 02务叽OftMtrbdcOPlIaUock 0Mcrif(O3rtjrjtJto OCotplog Generaor frome OComrd porolABB高速永磁发电机组Typicalperformances of 8-pole PM generatorsPowe

8、r2 MW3,6 MWSpeed1500 rpm1500 rpmEfficiency, t98,2 %98,4 %Temperature riseClass BClass BFrame size500500Weight6400 kg00,20,40t60,81d (pu)frequency convertergenerator side converterline side convertermain circuit breakergearboxwind turbine controlconverter controlsynchronous generator (speed typically

9、 1000.2000 rpm)rotor bearing pitch drivebrake10.24kV,f=50Hzor 60 Hzline coupling transformermedium voltage switchgearAdvanced solution: PM generator with high speed speed gearAdvanced solution: PM generator with highspeed gear Mechanically identical to main stream solutions No slip rings Typically 6

10、 or 8 pole Generator speed typically 1000.2000 rpm Low generator weight, compact designHigh efficiency generatorfiltermain control centermain converter 15.30 MWdata busDelinki.e. 3.5kV or 18. .24 kV or low frequencygenerator side converterContainerline coupling transformer1O.24kV50 Hz or 60 Hz中速、高速电

11、励磁式同步发电系统低速直驱型电励磁同步发电系统复合励磁发电系统永磁同步发电机缺点优点输出电压不能调节优点电励磁同 步发电机缺点高结构希单，体积小 无刷化，运行可靠 输出电压可以调节 调节方法成熟 效率低结构复杂，体积庞大 控制系统复杂复合励磁同步发电机1转轴2轴承3端盖4辅助电励磁部分5-定字6 转子气隙磁场可调，输出电压稳定功率密度高，结构紧凑，体积小，无 刷适合应用于无齿轮箱直驱或一级齿轮 箱中速风力发电51949齿轮箱速比可调的风力发电机组51949多发电机型5194951949acelle fairingGenerator rotor , StcitorpinnerPinion、 Pi

12、tch motorMain tube.Access hoi5194951949Yaw bearingPitch bearingPitch motor controls arid power supplyFigure 1: 1.5 ABV multiple-generator drivetrain configui ation.b个25UKW 3 2 5 rpm 水磁冋歩发电机s鰹XHForward housingStage one pinionMainshm註 bearingsMainsnaftBullgearStage two gearStage two pinionInduction generators51949永磁多发电机型:51949交流异步多发电机型:L34.5 kVTurbine pad mount transformer本节结束!