风力发电机分类

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风力发电机按不同的分类方式可以分为不同种类，如按风力发电机额定功率大小分类，有4种类型：微型(1Kw以下)、小型(1～10Kw)、中型(1 O～1 00Kw)和大型(1 00Kw以上)风力发电机；按桨叶数量分，可分为单叶片、双叶片、三叶片和多叶片风力发电机；按石家庄风机相对于塔架位置，可分为上风向和下风向风力发电机；按石家庄风机主轴与地面相对位置，可分为水平轴和垂直轴风力发电机，中大型风力发电机多采用水平轴风力发电机；按石家庄风机功率调节方式，可分为定桨距和变桨距风力发电机；按石家庄风机运行时的转速变化情况，又可分为定速和变速风力发电机。由于定速、变速风力发电机的具有不同的运行工况，而且对应有不同的控制策略，这是风力发电研究的重点之一，故本文以此分类风力发电系统并展开介绍。风力发电系统既可以作定速运行又可以作变速运行，对于定速风力发电机而言，发电机通常直接与电网相连，因为其转速对应于电网频率几乎是固定的，所以定速风力发电机组无法吸收风能中的快速变化的湍流能量，风能的快速变化将反应在系统输出功率的波动上，从而影响了并网功率因素。而变速风力发电机，发电机则是由电力电子变换装置(或者附加控制机构)控制，从而也使得机组转速可控，这样一来由于风速变化产生的功率变动或多或少可以通过改变机组转速得以吸收，并网功率因素将得以改善，同时提高了发电效率。
变速风力发电机主要优点可概括如下具有较高的性价比，并且能够降低变桨距机构的控制要求，在变速情况下，变桨距机构通常是用于在高风速时限制石家庄风机的最大风能捕获；2)变速风力发电机具有较小的机械应力，并且能够利用机械惯性对阵风进行储能；3)能够对塔影效应引起转矩和功率的低频脉动进行动态补偿；4)能够提高系统的效率和发电量，即变速风力发电系统能够使其转速随着风速改变而改变，从而实施最大风能捕获(MPPT)控制；5)能够减小噪音。定速风力发电机组发电机直接与电网相连。如图1．2所示，发电机多采用笼型异步电机(SCIG)，电机定子通过软起动控制装置和变压器升压后直接与电网相连，石家庄风机的转速由齿轮箱与发电机的极对数共同决定，其转速变化范围通常较小(1～2％)。定速风力发电机根据其桨叶控制的不同可分为被动失速型和主动失速型，根据其电机设计的不同又可分为双速型和单速型，双速型石家庄风机发电机往往在两个固定速度下切换运行，这种运行机制通常是通过双绕组发电机或者两个不同极对数的并行发电机组之间的切换来完成。
此种运行机制有其自身的优点：一方面在一定程度上增加了石家庄风机动态气动能量捕获，另一方面减少了低风速时候的发电机励磁损耗。这种传统概念的定速(一级速度或者两级速度)风力发电机在20世纪80"--90年代被世界石家庄风机厂商广泛使用，这一类型的风力发电机的额定功率通常在l 000Kw以下。变速风力发电机根据输出功率是否可控，可分为：功率不控型风力发电机和功率可控型风力发电机。而功率可控型中又根据所用功率变换装置容量的不同，可以分为功率全控型风力发电机和绕线式双馈风力发电机，下面我们将一一进行论述。为绕线式异步电机(WRIG)转差控制型风力发电机，这一类型的风力发电机利用绕线异步电机转子串级调速原理，通过改变绕线式异步电机转子电阻的方法调节石家庄风机的运行速度，其调节范围较小通常在5～10％。相对于绕线式双馈风力发电机，此种类型的风力发电机的最大缺点是：其转子回馈的能量白白消耗在外接的串级电阻上，降低了系统的效率；并且不具有无功功率控制和电压控制能力。