風力發電機的主要類型及特點

時間:2017-06-03 15:28 來源:ob体育竞彩

風力發電機的主要類型及特點
一、按風力發電機按葉片分類

按照風力發電機主軸的方向分類可分為水平軸風力發電機和垂直軸風力發電機。

01水平軸風力發電機

旋轉軸與葉片垂直，一般與地麵平行，旋轉軸處於水平的風力發電機。水平軸風力發電機相對於垂直軸發電機的優點;葉片旋轉空間大，轉速高，適合於 大型風力發電廠。水平軸風力發電機組的發展曆史較長，已經完全達到工業化生產，結構簡單，效率比垂直軸風力發電機組高。到目前為止，用於發電的風力發電機 都為水平軸，還沒有商業化的垂直軸的風力發電機組。

02垂直軸風力發電機

旋轉軸與葉片平行，一般與地麵吹垂直，旋轉軸處於垂直的風力發電機。垂直軸風力發電機相對於水平軸發電機的優點在於;發電效率高，對風的轉向沒有要求，葉片轉動空間小，抗風能力強(可抗12-14級台風)，啟動風速小維修保養簡單。

垂直軸與水平式的風力發電機對比，有兩大優勢：一、同等風速條件下垂直軸發電效率比水平式的要高，特別是低風速地區;二、在高風速地區，垂直軸 風力發電機要比水平式的更加安全穩定;另外，國內外大量的案例證明，水平式的風力發電機在城市地區經常不轉動，在北方、西北等高風速地區又經常容易出現風 機折斷、脫落等問題，傷及路上行人與車輛等危險事故。

二、按風力發電機的輸出容量分類

可將風力發電機分為小型，中型，大型，兆瓦級 係列。

(1)小型風力發電機是指發電機容量為0.1~1kw的風力發電機。

(2)中型風力發電機是指發電機容量為1~100kw的風力發電機。

(3)大型風力發電機是指發電機容量為100~1000kw的風力發電機。

(4) 兆瓦級風力發電機是指發電機容量為1000以上的風力發電機。

三、按風力發電機功率調節方式分類

可分為定槳距時速調節型，變槳距型，主動失速型和獨立變槳型風力發電機。

01定槳距失速型風機

槳葉於輪轂固定連接，槳葉的迎風角度不隨風速而變化。依靠槳葉的氣動特性自動失速，即當風速大於額定風速時依靠葉片的失速特性保持輸入功率基本恒定。

02變槳距調節

風速低於額定風速時，保證葉片在最佳攻角狀態，以獲得最大風能;當風速超過額定風速後，變槳係統減小葉片攻角，保證輸出功率在額定範圍內。

03主動失速調節

風速低於額定風速時，控製係統根據風速分幾級控製，控製精度低於變槳距控製;當風速超過額定風速後，變槳係統通過增加葉片攻角，使葉片“失速”，限製風輪吸收功率增加。

04獨立變槳控製風力機

由於葉片尺寸較大，每個葉片有十幾噸甚至幾十噸，葉片運行在不同的位置，受力狀況也是不同的故葉片中立對風輪力矩的影響也是不可忽略的。通過對 三個葉片進行獨立的控製，可以大大減小風力機葉片負載的波動及轉矩的波動，進而減小傳動機構與齒輪箱的疲勞度，減小塔架的震動，輸出功率基本恒定在額定功 率附近。

四、按分離發電機的機械形式分類

可分為有齒輪箱的風力機，無齒輪的風力機和混合驅動型風力機。

01帶齒輪箱的風力發電機

由於葉尖速度的限製，風輪旋轉速度一般較慢。風輪直徑在100m以上時，風輪轉速在15r/min或更低。為了使發電機的體積變小，就必須是發 電機輸入轉速更高，這時就必須使用變速箱體搞轉速使得發動機輸入轉速在1500/min或者3000/min這樣，發電機體積就可以設計的盡可能小。

02無齒輪箱發電機

將葉輪和發電機直接連接在一起結構的風力發電機成為無齒輪箱使風力發電機。這種發電機由於沒有齒輪箱，所以結構簡單，製造方便，維護方便故無齒輪箱的風力發電機將來有可能發展與海上風力發電機上使用。

03混合驅動型風力發電機

混合驅動型風力發電機采用一級齒輪進行傳動，齒輪箱結構簡單效率高。由於增加了點擊轉速點擊尺寸和重量比一般的直趨機組的電機尺寸小，重量也比 較輕。所以這種風力發電機具有直趨風力發電機的特點也有體積小，重量輕的有點，逐漸成為3GW以上的大型風機組設計開發的一種趨勢。

五、按風力發電機組的發電機類型分類

可分為異步型風力發電機和同步型風力發電機。

01異步發電機按其轉子結構不同又可分為

(a) 籠型異步發電機――轉子為籠型。

由於結構簡單可靠、廉價、易於接入電網，而在小、中型機組中得到大量的使用;

(b) 繞線式雙饋異步發電機――轉子為線繞型。

定子與電網直接連接輸送電能，同時繞線式轉子也經過變頻器控製向電網輸送有功或無功功率。

02同步發電機型按其產生旋轉磁場的磁極的類型又可分為

(a) 電勵磁同步發電機――轉子為線繞凸極式磁極，由外接直流電流激磁來產生磁場。

(b) 永磁同步發電機――轉子為鐵氧體材料製造的永磁體磁極，通常為低速多極式，不用外界激磁，簡化了發電機結構，因而具有多種優勢。

六、按齒輪箱和發電機相對位置分類

齒輪箱和發電機相對位置可分為緊湊型和長軸布置型。

01緊湊型風力發電機

緊湊型風力發電機的風輪直接與齒輪箱低速軸相連，齒輪高速軸輸出端通過彈性聯軸節與發電機連接，發電機與齒輪箱外殼連接。這種結構齒輪箱使專門 設計的，由於結構緊湊，可以節省材料和相對的費用。作用在風輪和發電機上的力都是通過齒輪箱外殼體傳遞到主框架上的。緊湊型風力發電機的結構主軸與發電機 軸在同一平麵內，在齒輪箱損壞是，需要將風輪，齒輪箱，發電機一塊拆下來進行修理，比較麻煩。

02長軸布置型風力發電機

通過固定在機艙主框架的主軸，與齒輪箱低速軸連接。長軸布置型風力發電機的主軸是單獨的，有單獨的軸承支撐。這種結構的優點是風輪沒有直接作用在齒輪箱的低速軸上，齒輪箱可以采用標準結構，減小齒輪箱低速軸收到的複雜力矩，降低了費用，減少了齒輪箱受損的可能性。

七、按風力發電機的轉速分類

按照發電機的轉速及並網方式可以將發電機分為定速風機和變速風機。

01定速型風力發電機

定速風力機一般采用時速控製的槳葉控製方式，使用直接與電網相連的異步感應電動機，由於風能的隨機性，驅動異步發電機的風力機低於額定運行的時 間占全年運行時間的60%~70%。為了充分利用低風速的風能，增加發電量，廣泛應用雙速異步發電機，設計成4級和6級繞組。在低速運轉時，雙速異步發電 機的效率比氮素異步發電機搞，滑差損耗小，當風力發電機組在低風速運行時，不僅槳葉具備有較高的啟動效率，發電機效率也能保持在較高的水平。

02變速風力發電機

變速風力機一般配備變槳距功率調節方式。風力機必須有一套控製係統來調節，限製轉速和功率。調速與功率調節裝置的首要任務是使風力機在大風，運行發生故障和過載荷是得到保護：其次，使風電機組能夠在啟動時順利切入運行，電能質量符合公共電網要求。

八、按風力發電機塔架的不同分類

按照塔架的不同可分為塔筒式風力機和桁架式風力機

01塔架式風力發電機

國內及國外絕大多數風力發電機組采用塔筒式結構，這種結構的優點是剛性好，冬季人員登塔安全，連接部分的螺栓與桁架塔相比要少得多，維護工作兩少，便於安裝和調節。

02桁架式風力機

桁架式采用類似電力塔的結構形式。這種結構風阻小，便於運輸。但組裝 複雜，需要每年對他家的螺栓進行緊固，工作量很大，而且冬季爬塔架的條件惡劣。在我國，這種結構的機型更適合南方海島使用，特別是陣風達，風向不穩定的風 場，桁架塔更能吸收手機組運行時產生的扭矩和震動。

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