风力发电机结构

1、 各种风力发电机各种风力发电机 垂直风力发电机 水平轴风力发电机 自动变形双组风叶多层组装式风力发电机 概述概述 当今面对能源和环境领域的各种不同程度的压力， 社会各个层次不同职业的每一个人需要做的是提 高资源的利用率，同时也降低对自然环境的破坏 力度，以创造一个和谐的自然环境，而节能也就 成为当今社会的一个永恒的话题。我们不仅仅要 在已有的、可以大规模利用的资源方面做文章， 更多的是发现、发展新能源，如太阳能、风能、 地热能、潮汐能，提高其利用的程度。风力发电 也是新能的一个主打，在今后的十年里，中国计 划国内的风电容量将达到30000MW。 Repower MM系列风机系列风机 MM系列风

2、机产品结构系列风机产品结构 基础 踏筒 机舱 风轮 5 箱变 一、风力发电机的基础一、风力发电机的基础 1风力发电机基础的作用 11用于安装支撑风力发电机组 12平衡风力发电机组在各种工况 下所产生的载荷（各方向的力、弯矩、 扭矩、疲劳载荷和振动等）。 13保证风机高耸结构安全，运行 稳定。 2工程现场的地质勘察 作为风力发电机组的根基，制定基础设计方 案前，需要充分了解研究机位的地质土层情 况，物理性能，所处区域地震带设防烈度要 求等，对现场工程地质条件作出正确评价。 如土层分布情况，物理指标、力学参数等， 水文地质情况，地下水位，对混凝土的腐蚀 性等，各岩土层的地基承载力推荐值。 3基础设

3、计满足以下两个条件 31要求作用于地基上的载荷不超 过地基的容许应力，保证地基有足够 的安全储备 32控制基础的沉降，使其不超过 地基容许变形值 4风电机组基础的种类 风力发电机基础均为钢筋混凝土独立基础， 根据风电场工程地质条件和地基承载力和风 机载荷的不同分为：天然重力基础和桩基础 （本风场选用桩基础）。 天然重力基础：当基础下层土质具有较好的 承受能力时，选用天然重力基础。 桩基础：根据地质勘探情况，当基础下层土 质承载能力较弱时，选用打桩基础或灌注桩 基础。 桩基础示意图 5风机受力情况 机组自身重量Q 风轮产生的正压力P 风载荷 偏航转向扭矩Mn 以上载荷均靠基础予以平衡 当风机正常

4、运行时机组受力情况如图 6风机机组基础的受力情况（上述荷载在 基础上的作用情况） 机组和机组的自重 Q和G 倾覆力矩 M (由机组自重的偏心、风轮产生 的正压力P以及风载荷q的因素产生的合力 矩) 扭矩 Mn (机组偏航转向时产生的) 剪切力F (由风轮正压力P和风载荷q 产生) 风力发电机机组对基础的所产生的载荷主要 应考虑机组自重Q和倾覆力矩Mn 7REpower对风机基础的具体要求 混凝土和钢筋用量（如图） 8预埋管 布置保护电缆，但同时对基础结构 不利，施工时布置均匀相互间留有间 距，尽量减少对基础结构的影响。 预埋管 9基础接地环（未附图） 接地规格材料，热镀锌扁钢，宽*厚： 30*

5、3.5。 基础浇筑基础浇筑 1风机制造商对风机基础检查项目及依据 11基桩钢筋连接情况，底层、顶层钢筋绑扎情 况，基础环锚固穿孔钢筋绑扎情况。 12基础环放置情况（满足塔筒门朝向要求）， 浇筑前、后基础环上法兰水平度圆度测量值。 13预埋管放置尺寸及弯曲半径、接地系统布置 等。 14混凝土浇筑情况。 15混凝土基础与基础环防腐密封情况。 16其余按国家现行建筑施工和监理质量验收标 准和规范进行，并请提供施工、监理全过程的质量 检查记录、验收记录和施工监理报告。 2钢筋绑扎前的准备 21桩检合格 a.单桩承载力竖向抗压、抗拔静载试 验和水平承载力试验合格 b.桩位偏差合格（1/3D） c.桩头清

6、理（油污，砼碎块） 22钢筋检验 a出厂合格证 b复检合格证明 c.钢筋机械连接抗 拉试验合格证明 d表面清理 23基础环的检验和固定 a基础环合格证明，外观检查 b基本尺寸的现场检验（L法兰） c基础环的吊运固定（起重机械 120t吊车,d4000） d基础环固定与塔筒门间的关系 （盛行风向） 24钢筋绑扎的注意要点 a不得焊接，优先机械连接（25%） b机械连接牢固可靠，尤其环形筋 （套筒满足国标要求） c搭接长度满足图纸要求，需要重点 检查 d重点检查基础环加强筋12号筋，穿 孔筋21号筋 3.混凝土的浇筑 3.1 混凝土的浇筑 1.隐蔽工程的验收 a.钢筋绑扎验收 b.预埋管的保护 c

7、.基础环的再次调整及保 护（止水条） d.接地系统的检查 e.模板检查 d.杂物清理 32浇筑前的准备 a 原材料检验合格 b机械设备和工具(罐车、泵车、发 电机、振捣棒、照明、覆盖物等） c各岗位技术交底 d应急预案（天气情况、设备工具 等） 33浇筑中的注意事项 a浇筑时间（12-14h,40min) b基础环水平度的测量（专人测量） c基础环周围振捣到位，减少磕碰 d坍落度测量和试块制做 e浇筑完成后，砼顶面压光，便于防腐施 工 f基础环排水孔畅通，清理法兰表面 g文明施工 34养护及回填 a及时覆盖养护（淡水） b混凝土温度控制（25） c拆模后的检查（表面缺陷的处理） d接地扁铁施工

8、 e混凝土表面防腐，满足施工条件 d回填夯实（18kN/m3） f基础环水平度及圆度测量 二、风力发电机的塔架（塔筒）二、风力发电机的塔架（塔筒） 1风力发电机塔架的作用 11作为风力发电机支撑承载部件， 有足够的强度刚度承受各工况下的载 荷。 12电力输送载体和设备及人员的 保护体。 13使风机更加美观。 2REpower 风机塔架简介 风机塔架设计为锥形、圆筒式钢塔筒，依据轮毂高 度和特殊的塔架设计由三段组成，如图。每个塔筒 均具有一个允许经许可人员进入到塔筒底部的可上 锁的门，内部有一个符合欧洲安全标准的爬梯可到 达机舱且装有防跌落保护系统。底部塔筒设计有通 风装置以保证塔架内部空气流通

9、。塔架的每一段都 设置有平台和照明灯以供休息或在紧急情况时提供 保护。一旦掉电，用于应急照明系统的蓄电池可以 确保安全撤离风机。同时在各平台安全的位置还装 设有安全电压的照明插座和使用电动工具的电源插 座。 3载荷工况 风机塔架承受载荷不得超过限制状态， 各类工况根据当地气象资料和安装场 地类型确定。各等级风机基本参数规 定如下表 4风机设计载荷工况分类 41惯性力和重力载荷 作用于风电机组的静态和动态载荷，由振动、旋 转、地球引力及地震的作用产生 42空气动力载荷 由气流与风机的固定或运动旋转相互作用引起 43运行载荷 由风机操作和控制产生。 44其他载荷 如波动载荷、尾流载荷、冲击载荷等

10、5REpower风机塔架材料 塔架常用材料为低合金高强度结构钢 Q345D、Q345E，该材料具有韧性高， 低温性能好，焊接性能好等特点。 （本风机塔筒采用Q345D钢结构） 6REpower风机塔架的防腐 由于风力发电机通常安装于荒野、高 山、海边，承受日晒雨淋、强紫外线、 沙尘和盐雾。表面防腐至关重要。防 腐涂层设计寿命大于15年，漆膜坚硬 耐磨附着性好，耐候性、耐水性好。 7风机塔架制造允许偏差 要求允许偏差主要包括法兰平面度， 圆度，塔筒法兰与轴线垂直度等 三、风力发电机机舱部分三、风力发电机机舱部分 风机根据不同的分类标准，存在以下 分类： 水平轴水平轴与垂直轴 离网与并网并网 定速

11、与变速变速 阻力与升力升力 叶片数量（三叶片三叶片） 上风向上风向与下风向 定桨距与变桨距变桨距 有齿轮箱有齿轮箱与直驱 自由式与主动式主动式 电动变桨电动变桨与液压变桨 机舱由底盘和机舱罩组成。 机舱内通常布置有偏航系统、传 动系统、制动系统、发电机、控 制系统。 机舱的组成机舱的组成 机舱机舱 偏航系统偏航系统 风机的偏航系统也称为对风装置，是 上风向水平轴式风力机不可少的组成 系统之一，而下风向风力机的风轮能 自然地对准风向，因此一般不需要进 行调向对风控制。 风机偏航系统分类风机偏航系统分类 风机偏航系统分为主动偏 航系统和被动偏航系统， 而MM82风机采用的是主动 偏航系统，它指的是

12、采用 电力或液压拖动来完成对 风动作的偏航方式。 风机偏航系统的作用风机偏航系统的作用 与风力发电机组的控制系统相互 配合，使风力发电机组的风轮始 终处于迎风状态，充分利用风能， 提高风力发电机组的发电效率 提供必要的锁紧力矩，以保障风 力发电机组的安全运行 风机偏航系统的组成风机偏航系统的组成 偏航系统由风向标传感器、偏航轴承、 偏航驱动电机、偏航制动器、扭缆保护 装置等几个部分组成。 风向标传感器风向标传感器 MM82风机有两个待加热的风速计 安装在气象塔上。气象塔被接地 并具有围绕风速计的雷电捕获回 路。 风机同样具有一个带加热的风向 标安装在气象塔上。它具有360 的绝对度量范围。 风

13、向标传感器的作用风向标传感器的作用 作为感应元件，对应每一个风向都有一个相 应的脉冲输出信号，通过偏航系统软件确定 其偏航方向和偏航角度，风向标将风向的变 化用脉冲信号传递到偏航电机的控制回路的 处理器里，经过偏航系统调节软件比较后处 理器给偏航电机发出顺时针或逆时针的偏航 命令，为了减少偏航时的陀螺力矩，电机转 速将通过同轴连接的减速器减速后，将偏航 力矩作用在回转体大齿轮上，带动风轮偏航 对准风向，当对风完成后，风向标失去电信 号，电机停止工作，偏航过程结束。 偏航轴承偏航轴承 偏航轴承的轴承内、外圈分别与 机组的机舱和塔体用螺栓连接。 轮齿可采用内齿或外齿形式。外 齿形式是轮齿位于偏航轴

14、承的外 圈上，内齿形式是齿轮位于偏航 轴承的内圈上，齿合受力效果较 好，结构紧凑。MM82型风机的偏 航轴承采用的是外齿形式。 偏航驱动电机偏航驱动电机 偏航驱动由4个交流电压400V的 电动机组成，偏航速率达到 0.5s。 偏航制动器及偏航液压装置偏航制动器及偏航液压装置 偏航制动器主要由10个安装于偏 航轴承上的液压制动卡钳和1个制 动盘组成。 a. 制动卡钳由制动钳体和制动衬块组 成。制动钳体一般采用高强度螺栓连 接，用经过计算的足够的力矩固定于 机舱的机架上。 b. 制动盘位于塔架或塔架与机舱的适 配器上，一般为环状。 偏航制动器作用偏航制动器作用 采用齿轮驱动的偏航系统时，为 避免因

15、振荡的风向变化而引起偏 航轮齿产生交变的载荷，应采用 偏航制动器（或称偏航阻尼器） 来吸收微小的自由偏转振荡，防 止偏航齿轮的交变应力引起齿轮 过早损伤。 偏航液压装置作用偏航液压装置作用 主要是通过液压站对 制动卡钳进行拖动， 从而控制制动卡钳的 松开或锁紧。 解缆和扭缆保护装置解缆和扭缆保护装置 安装解缆和扭缆保护装置的必要性： 解缆和扭缆保护是风力发电机组的偏航系统 所必须具有的主要功能。大多数风力发电机 输出功率的同轴电缆在风力机偏航时一同旋 转，为了防止偏航超出而引起的电缆旋转， 应在偏航系统中设置与方向有关的计数装置 或类似的程序对电缆的扭绞程度进行检测， 该检测装置在电缆达到规定

16、的扭绞角度前发 解缆信号。偏航系统的解缆分为初级解缆和 终极解缆。初级解缆是在一定的条件下进行 的，一般与偏航圈数和风速有关。 扭缆保护装置的作用： 在偏航系统的偏航动作失效后，电缆 的扭绞达到威胁机组安全运行的程度 而触发该装置，使机组进行紧急停机。 一般情况下，这个装置是独立于控制 系统的，一旦这个装置被触发，则机 组必须进行紧急停机。 扭缆保护装置组成： 一般由控制开关和触点机构组成，控制开关 一般安装于机组的塔架内壁的支架上，触点 机构一般安装于机组悬垂部分的电缆上。当 机组悬垂部分的电缆扭绞到一定程度后，触 点机构被提升或被松开而触发控制开关。正 常运行时，如机舱在同一方向偏航累计超

17、过 3圈时，则扭缆保护装置动作，执行解缆。 当回到中心位置时解缆自动停止。 偏航解缆偏航解缆 偏航系统工作原理： 风向标作为感应元件，对应每一个风向都有 一个相应的脉冲输出信号，通过偏航系统软 件确定其偏航方向和偏航角度，风向标将风 向的变化用脉冲信号传递到偏航电机的控制 回路的处理器里，经过偏航系统调节软件比 较后处理器给偏航电机发出顺时针或逆时针 的偏航命令，为了减少偏航时的陀螺力矩， 电机转速将通过同轴连接的减速器减速后， 将偏航力矩作用在回转体大齿轮上，带动风 轮偏航对准风向，当对风完成后，风向标失 去电信号，电机停止工作，偏航过程结束。 传动系统传动系统 叶轮产生的机械能由机舱里的传

18、 动系统传递给发电机，风力机的 传动系统一般包括低速轴、高速 轴、齿轮箱、联轴器和一个能使 风机在紧急情况下停止运行的刹 车机构等。 齿轮箱齿轮箱 齿轮箱（南京高速齿轮制造有限 公司）用于增加叶轮转速，从 2050r/min增速到 10001800r/min，驱动发电机。 齿轮箱采用行星斜齿平行轴式。 齿轮传动比为105.5：1，轴线倾 斜度为5，转动时按顺时针方向 转动。 联轴器联轴器 它主要连接发电机、齿轮箱和风 轮，当风力带动风轮转动时，联 轴器作为传动系统主轴带动发电 机的转动。 制动系统制动系统 制动系统由初级空气动力制动系 统和次级机械制动系统组成。 空气动力制动系统空气动力制动系

19、统 它包括风机的三个叶片，每个叶片装有独立 控制器、变桨驱动和应急电源供应以确保高 级别的冗余控制。空气动力制动通过调整风 轮叶片到顺桨位置来实现。这可动态使用不 同的变桨速度进行，因而避免最大负荷。单 个风轮叶片变桨系统中的每一个都可以完全 独立运行。一旦电网掉电，变桨系统可通过 其各自的应急电源供应进行供电。单叶片的 制动力已经足够能使风机安全停机，这便产 生一个三倍冗余的安全系统。 机械风轮制动系统机械风轮制动系统 它作为一个主动系统安装在高速主轴 上，通过卡销的闭锁来实现风轮制动。 在初级安全系统部分或全部失效时该 机械系统可被激活并与叶片调节系统 一起使风轮停止。它同样可在空气动 力

20、制动系统已经停止风轮的情况下为 维修工作给予更多安全保障。 发电机发电机 发电机采用双馈异步风力发电机 双馈异步风力发电机结构 它是绕线型转子三相异步发电机 的一种，其定子绕组直接接入交 流电网，转子绕组端接线由3只滑 环引出，接至塔筒底部的变频柜， 在经过变频柜内部的调压和调频， 供给三相变频交流励磁电流。 双馈异步风力发电机的工作原理 当转子绕组通过三相低频电流时，在转子中 形成一个低速旋转磁场，这个磁场的旋转速 度n2与转子的机械转速nr相叠加，等于定子 的同步转速n1，即nrn2=n1，从而在发电 机定子绕组中感应出相应于同步转速n1的工 频电压。当风速变化时，转速nr随之变化。 在n

21、r变化的同时，相应改变转子电流的频率 和旋转的速度n2，补偿电机转速的变化，保 持输出频率恒定不变。 异步电机的转差率s= 双馈异步风力发电机 转子三相绕组内通入的电流频率为 f2= ，式中表明，在双馈异步 风力发电机转子以变化的转速转动时，只要 在转子的三相对称绕组中通入转差频率 （即 ）的电流，则在双馈异步风力发电机 的定子绕组中就能产生50Hz的恒频电势。 双馈异步风力发电机在转子转速低于同步转 速时也可运行于发电状态；定子绕组端口并 网后始终发出电功率；但转子绕组端口电功 率的流向取决于转差率的大小。 n nn r 1 1 sf n nn pnnnppn r r 1 )( 1 11 1

22、 2 606060 sf 1 控制系统控制系统 100KW以上的中型风力发电机组及1MW以 上的大型风力发电机组皆配有由微机或可编 程控制器（PLC）组成的控制系统来实现控 制、自检和显示功能。大、中型风力机的运 行及保护需要一个全自动控制系统，它必须 能控制自动启动、叶片桨距的机械调节及在 正常和非正常情况下停机。除了控制功能， 系统也能用于监测以提供运行状态、风速、 风向等信息。该系统是以计算机为基础，可 以远程监测控制。 并网运行的风力发电机组的控制系统通常应具备以 下功能： 根据风速信号自动进入起动状态或从电网切出。 也就是说按预先设定的风速值（3.5m/s）自动启动 风力发电机组，并

23、通过软启动装置将异步发电机并 入电网，而当风速大于最大运行速度（25 m/s）时 实现自动停机，失速调节风力发电机是通过电机控 制叶片尖端部分沿叶片枢轴转动90，从而实现电 动刹车。 根据功率及风速大小自动进行转速和功率控制。 根据风向信号自动偏航对风控制。 根据功率因数自动投入（或切出）相应的补偿电 容。 当发电机脱网时，能确保机组安全停机。 在机组运行过程中，能对电网、风况和机组的运 行状况进行监测和记录，包括电网三相电压、发电 机输出的三相电流、电网频率、发电机功率因数等， 对出现的异常情况能够自行判断并且采取相应的保 护措施，并能够根据记录的数据，生成各种图表， 以反映风力发电机组的各

24、项性能指标。 具有以微型计算机为核心的中央监控系统（上位 机），可以对风力发电场一台或多台风机进行监测、 显示及控制，具备远程通信的功能，可以实现异地 遥控操作。通过调制解调器与电话线连接。 具备完善的保护功能，确保机 组的安全。 保护功能有：电网故障保护；风 机超速保护；机舱的振动保护； 发电机齿轮箱的过热保护；发电 机油泵及偏航电机的过载保护； 主轴过热保护；电缆扭绞保护； 液压系统的超压和低压保护；控 制系统的自诊断。 借助各种传感器自动检测风力发电机组的运 行参数及状态，包括风速、风向、风力机风 轮转速、发电机转速、发电机温升、发电机 输出功率、功率因数、电压、电流等以及齿 轮箱轴承的

25、温度、液压系统的油压等。当出 现恶劣气象（如强风、台风、低温等）情况， 电网故障（如缺相、电压不平衡、断电等） 发电机温升过高、发电机转子超速、齿轮及 轴承温度过高、液压系统压力降低以及机舱 振动激烈等情况时，机组也将自动停机，并 且只有在准确检查出故障并排除后，风力发 电机组才能再次自动启动。 MM82风电机组控制系统 图 控制面板 RS485 顶部控制柜 变 桨 控 制 器 底部控制柜 变频器控制柜 笔 记 本 电 脑 笔记本电脑 快速总线 以太网光 纤 路由器 DSL/ISDN 风机机舱装配 风机机舱装配分为机械装配和电气装 配 机械装配 底座预处理：清洁底面检查各 螺缝孔安装弹性支撑

26、偏航系统装配：偏航轴承安装 刹车盘、刹车卡钳、液压站、干油润 滑泵、集油环等的安装偏航电机的 安装 主轴装配：轴承安装轴承座安 装锁紧螺母安装注油 齿轮箱装配：风轮制动盘、卡钳安装 齿轮箱弹性支撑安装 传动连接：主轴与齿轮箱连接在一起 敷设所有电缆，包括动力电缆和控制电缆 传动对中：安装传动系统并调节对中 对中：指的是风轮、轴承、齿轮箱、发电机 通过联轴器将中点保持在同一直线上。（对 中的效果影响到机械磨损、发电机载荷波动 等） 电气装配 发电机、Topbox、传感器等安装， 一、二次接线 电气准备，定值调整 机舱测试（功能测试）：用轮毂模 拟盒进行模拟正常的轮毂运行情况， 证明各电气、机械装

27、配以及一、二次 接线的正确性。 机舱罩安装：梯子安装清洁表 面防腐250kg吊车安装 机舱安全保护系统机舱安全保护系统 风力发电机组的安全保护系统主要包 括防雷击保护、超速保护、机组振动 保护、发电机过热保护、过压及短路 保护等。 防雷击保护 风力发电机组安装在旷野比较高的塔上，在 雷电活动地区极易遭雷击。风力机防雷方法 主要有采用安装在机舱顶部的避雷针保护， 风机叶片上的接闪器，发电机定转子避雷保 护以及机舱与塔筒之间的间隙，进行防雷击 保护。避雷保护的动作过程：当发生雷击 时，叶片接闪器将雷电流引入碳刷，经过塔 筒，最后经过接地网，将大电流泄如大地。 当雷击时，大电流经气象杆上的避雷针，

28、流入底座，再经过塔筒，经过基础接地极， 最后向大地放电。 超速保护 当风轮转速超过允许范围时，为了防 止风轮飞车而损坏叶片，造成更大的 损失，风力发电机组都有速度检测环 节，及时采取刹车办法。 机组振动保护 风力发电机组中有一个振动传感器， 当主机振动较大时，振动传感器发出 信号，刹车停机。 发电机过热保护 发电机内设温度传感器，当温度超过 允许值时，控制系统自动停机。 双馈风力发电机系统的并网运行 我厂的REpower MM82型风机采用的 是变速恒频并网运行方式。即风力发 电机组的转速随风速的波动作变速运 行，但仍输出恒定频率的交流电。这 种方式可提高风能的利用率，但将导 致必须增加实现恒

29、频输出的电力电子 设备，同时还应解决由于变速运行而 在风力发电机组支撑结构上出现共振 现象等问题的。 双馈风力发电机系统并网运行的特点: 双馈发电机定子三相绕组直接与电网相连， 转子绕组经变频器连入电网，能够实现功率 的双向流动。由于在风力机变速运行时发电 机也为变速运行，因此为了实现与电网的并 联，将由双馈异步电机和以自关断器件为功 率开关的变频器组成的系统采用脉宽调制技 术（PWM）控制。采用双馈异步电机，只 要根据风速的变化和发电机转速的变化调整 转子的电流频率，即可实现恒频控制。这种 系统并网的特点如下： （1）风力机启动后带动发电机至接近 同步转速时，由变频器控制进行电压 匹配、同步

30、和相位控制，以便迅速地 并入电网，并网时基本上无电流冲击。 （2）风力发电机的转速可随风负载的 变化及时作出相应的调整，使风力发 电机组以最佳叶尖速比运行，产生最 大的电能输出。 （3）双馈发电机励磁可调量有3个：励磁电 流的频率、幅值和相位。调节励磁电流的频 率，保证发电机在变速运行的情况下发出恒 定频率的电力；通过改变励磁电流的幅值和 相位，可达到调节输出有功功率和无功功率 的目的。当转子电流相位改变时，由转子电 流产生的转子磁场在电机气隙空间的位置有 一个位移，从而改变了双馈电机定子电动势 与电网电压向量的相对位置，也即改变了电 机的功率角，所以，调节励磁不仅可以调节 无功功率，也可以调

31、节有功功率。 双馈风力发电机的运行方式 （1）超同步运行（转子旋转磁场方向与机 械旋转方向相反，磁场的旋转速度n2为负）。 定子向电网馈送电力外，转子也向电网馈送 一部分电力。 （2）亚同步运行（转子旋转磁场方向与机 械旋转方向相同，磁场的旋转速度n2为正）。 （3）同步运行。此种状态下转子的机械转 速nr=定子的同步转速n1，滑差频率f2=0， 这表明此时通入转子绕组的电流的频率为0， 也即是直流电流，与普通同步发电机一样。 变速风力机驱动双馈异步发电机与电网并联运行变速风力机驱动双馈异步发电机与电网并联运行 （1）频率的控制。当风速降低时，风力机转速降 低，异步发电机转子转速也降低，转子绕

32、组电流产 生的旋转磁场转速将低于异步电机的同步转速ns， 定子绕组感应电动势的频率f低于f1（50Hz），同 时测速装置立即将转速降低的信息反馈到控制转子 电流频率的电路，使转子电流的频率增高，则转子 旋转磁场的转速又回升到同步转速n2，使定子绕组 感应电势的频率f又恢复到额定频率f1（50Hz）。 同理，当风速增高时，则使转子电流的频率降低， 使定子绕组的感应电动势频率重新恢复到频率f1。 当异步电机转子转速等于同步转速时，此时转子电 流的频率应为零，即转子电流为直流电流，此时双 馈异步发电机变为普通同步发电机运行。 （2）电压的控制。当发电机的负载增加时， 发电机输出端电压降低，此信息由电

33、压检测 获得，并反馈到控制转子电流大小的电路， 也即通过控制三相半控或全控整流桥的晶闸 管导通角，使导通角增大，从而使发电机转 子电流增加，定子绕组的感应电动势增高， 发电机输出端电压恢复到额定电压。反之， 当发电机负载减小时，使转子电流减小，定 子绕组输出端电压降回至额定电压。 （3）变频器及控制方式。采用脉宽调 制（PWM）控制的由IGBTs组成的变 频器。 MM82风力发电机 使用双馈电机， 与电网连接关系 如下： 齿轮箱 变频器 3 3 3 双馈发电机 电网 定子 转子 风力发电机组的启动、并网与停机风力发电机组的启动、并网与停机 风力发电机组在投入运行前应具备的条件 （1）电源相序正

34、确，三相电压平衡。 （2）偏航系统处于正常状态，风速仪和风向标处 于正常运行的状态。 （3）制动系统和控制系统的液压装置的油压和油 位在规定范围内。 （4）齿轮箱油位和油温在正常范围内。 （5）各项保护装置均在正确投入位置，且保护定 值均与批准设定的值相符。 （6）控制电源处于接通位置。 （7）控制计算机显示处于正常运行状态。 （8）经维修的风力发电机组在启动前所有为检修 而设立的各种安全措施应已拆除。 风力发电机组的启动和停机风力发电机组的启动和停机 1风力发电机组的启动和停机有自动和手 动两种方式 2风力发电机组应能自动启动和停机 （1）风力发电机组的自动启动。风力发电 机组处于自动状态，

35、当风速达到启动风速范 围时，风力发电机组按计算机程序自动启动 并入电网。 （2）风力发电机组的自动停机。风力发电 机组处于自动状态，当风速超出正常运行范 围时，风力发电机组按计算机程序自动与电 网解列停机。 风力发电机的手动启动和停机 手动启动和停机有四种操作方式： （1）主控室操作。在主控室操作计算机启 动键或停机键。 （2）就地操作。断开遥控操作开关，在风 力发电机组的控制盘上操作启动或停机按钮， 操作后再合上遥控开关。 （3）远程操作。在远程终端操作启动键或 停机键。 （4）机舱上操作。在机舱的控制盘上操作 启动键或停机键，但机舱上操作仅限于调试 时使用。 四、风轮四、风轮 风轮由叶片，

36、轮毂组成，风轮有三个叶片， 叶片通过叶片轴承以法兰固定在铸造轮毂上。 风轮叶片因此可以通过变桨驱动沿其纵性轴 线进行调整。为确保在掉电或风机故障情况 下变桨系统冗余或连续运行，每个叶片都有 其自身独立的蓄电池组和控制器。 在部分负荷范围内，即当风机在额定功率 以下运行时，风机以固定叶片桨距和可变速 度工作获得最优的风轮动力。在额定负载范 围内，即当风机已达到其最大风轮速度时， 风机以恒定的发电机提供的恒定扭矩运行。 风速改变是通过变桨系统进行控制。 风轮技术数据: 风轮技术数据风轮直径： 82.0m 扫风面积： 5281 速度范围： 8.517.1（+16%）rmp 最大叶尖速度： 约73.4

37、m/s 风轮轴线倾角： 5 风轮椎角： 3.5 旋转方向： 顺时 风轮位置： 上风向 风轮重量（包括变桨系统）： 约36.4t 叶片叶片 REpower MM82 叶片设计构成了一个强壮 的结构以面对高风速荷载，同样构成较轻的 结构以降低向机舱的负荷传递。这通过使用 玻璃纤维增强塑料(GPR)来实现，该结构可 最佳提供所需的材料性能。 同样为获得高空气动力效率对叶片进行最 优化以降低风机噪声传输。叶片的防紫外线 凝胶漆表面可保护叶片表面免受潮湿影响。 同样在一些特定区域（例如叶片前缘）采用 特定保护措施避免腐蚀。 风轮叶片技术数据 风轮叶片数： 3 风轮叶片长度： 约40.0米 风轮叶片重量：

38、 约6.4t 叶片材料： GRP 轮毂轮毂 轮毂的作用及原理介绍: 轮毂是风轮的枢纽，也是叶片的根部 与主轴的连接件。所有从叶片传来的 力，都通过轮毂传递到传动系统，再 传到风力机驱动的对象。同时轮毂也 是控制叶片桨距的所在。 轮毂的构成轮毂的构成 轮毂包括：变桨轴承、变桨电机、 蓄电池、控制箱、集油袋、干油 润滑泵、干油分配器、行程开关、 传感器、变桨齿轮箱、轮毂罩等。 变桨轴承 风机轴承包括偏航轴承与变桨轴 承，相对于偏航轴承来讲变桨轴 承的冲击载荷比较大，风垂在叶 片上的震动也大，所以要求便将 轴承的游隙应为零或稍微的负游 隙值，这样在震动情况下可减少 轴承的微小磨损，偏航轴承要求 为小

39、游隙。 变桨电机 变桨系统的电机是直流电机，3个 电机相互独立、同步运行。 电池盒 在轮毂内，共有三只，电网无电 时，供变桨用。在单个风轮叶片 变桨系统中的每一个都可以完全 独立运行。一旦电网掉电，变桨 系统可通过其各自的应急电源 （即电池盒）供应进行供电。 控制箱 在轮毂中有三个控制箱，其中一 个控制箱含有控制器，可与顶部 箱进行数据通讯，用以实现同步 控制。 集油袋 安装在变桨轴承上，每个轴承上 有10个，内有出油喷嘴 干油润滑泵 安装在变桨轴承上，每个轮毂上有1个 干油润滑泵，给轴承提供润滑油 干油分配器 变桨系统工作7个小时后，由干油润滑 泵通过干油分配器通过油管给变桨系 统加油，加油

40、时间持续2min。 行程开关 行程开关又称限位开关或位置开关。它是一 种根据运行部件的行程位置而切换电路工作 状态的控制电器。行程开关的动作原理和控 制按钮相似，在机床设备中，事先将行程开 关根据工艺要求安装在一定的行程位置上， 部件在运动中，装在其上的撞块压下行程开 关顶杆，使行程开关的触点动作而实现电路 的切换，达到控制运动部件行程位置的目的。 这里安装的为91、95动作的限位开关， 两个开关为主副关系，正常停机情况下变桨 极限为90，电网故障时变桨极限为91。 传感器传感器 1 角度传感器 通过小齿轮和变桨轴承外齿联动，设 定变桨轴承的外齿的每个齿的角度值， 通过计算小齿轮走过的齿数就可

41、以计 算出变桨的角度。 2 温度传感器 采用铂电阻PT100温度传感器，即0度 时阻值为100欧，电路采用惠斯登平衡 电桥。 轮毂罩 保护轮毂内部免受腐蚀等，延长 使用寿命。 轮毂的装配过程简介 变桨轴承装配 控制盒、电池盒装配 变桨电机装配 干油润滑泵装配 干油分配器及管线装配 其他附件，如售后服务灯等装配 轮毂的电气装配 （1）将电池盒与控制盒所有插头按正 确的方式连接并紧固； （2）安装角度传感器、限位开关。 轮毂的测试 需要通电模拟现场进行功能性测试， 包括：线与线的绝缘电阻测试、接地 电阻测试、漏电流保护测试时间、变 桨轴承转动测试、变桨发热情况等。 轮毂罩的安装 玻璃钢的轮毂罩按固

42、定方式装配，并 做好中心线标识，轴标号等工作，存 放期间为防潮，对外露的螺栓涂漆。 变桨系统变桨系统 叶片通过叶片轴承以法兰固定在轮毂 上，以沿其纵向轴线旋转。叶片旋转 通过单独附在每一个叶片上的变桨驱 动和每一个控制器系统来实现。为了 使每一个叶片调节同步化，需要使用 一个额外的同步控制器。在电网掉电 或风机故障时，风机的安全运行可通 过每个变桨驱动的单独不间断电源进 行保证。 变桨系统技术数据 原理：电气驱动，单叶片变桨 功率控制：变桨和风轮速度控制 变桨驱动：带有缓冲电池的同步直流 电机 最大叶片角： 91 安全停机时的变桨速度 : 7/s 安全保护系统 轮毂锁：需要进入轮毂则首先进行变 桨停机，抱闸抱住齿轮箱的轴，此时 风轮锁插入定位孔，使叶片定位，如 果没有插上风轮锁，机舱会发出报警 信号，提醒工作人员完成此操作。 风力发电机传感器部分风力发电机传感器部分 传感器作为风力发电机的感观部分， 将风力发电机在各种运行状态下的非 电物理量如温度、压力、液位、风力、 风向等信息转换成电信号，随时反馈 给其内部的控制系统，再由控制系统 对接受到的信息进行判断，做出相应 的处理或动作。可以说，传感器相当 于风电机的二次部分，起到监视、保 护的作用。 作为风机的重要组成，传感器的数量 和种类占了相当大的一部分，下面详 细介绍一