《各种风电机组结构类型介绍》由会员分享，可在线阅读，更多相关《各种风电机组结构类型介绍（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 沈阳工业大学风能技术研究所各种风电机组结构类型介绍*WIND ENERGY INSTITUTE SUT.内容提纲 失速型异步发电机组 双馈型变速恒频发电机组 双馈无刷发电机组 异步鼠笼发电机+四象限变流器机组 低速永磁直驱发电机组 中速半直驱永磁发电机组WIND ENERGY INSTITUTE SUT.内容提纲 高速永磁发电机组 中速、高速电励磁式同步发电机组 直驱型电励磁式同步发电系统机组 复合励磁发电机组 齿轮箱速比可调的风力发电机组机组 多发电机型风力发电机组WIND ENERGY INSTITUTE SUT.结构结构a a风力发电机组结构形式针对目前国际市场上和一些研究部门的研究结
2、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。WIND ENERGY INSTITUTE SUT.结构结构b b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。WIND ENERGY INSTITUTE SUT.结构结构c c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
3、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。WIND ENERGY INSTITUTE SUT.结构结构d d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。WIND ENERGY INSTITUTE SUT.结构结构e e结构e：这种结构应用在离
4、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。WIND ENERGY INSTITUTE SUT.结构结构f f结构结构g g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 器需四象限运行。WIND ENERGY INSTITUTE SUT.结构结构h h结构h：这种结构采用多极同步发电机，不需齿 轮箱传动，E
5、nercon和Lagerwey风机制造商的 机组有采用此种技术。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 。WIND ENERGY INSTITUTE SUT.失速主动失速WIND ENERGY INSTITUTE SUT.水平轴立轴WIND ENERGY INSTITUTE SUT.失速型异步发电机组WIND ENERGY INSTITUTE SUT.WIND ENERGY INSTITUTE SUT.双馈异步风力发电系统：WIND ENERGY INSTITUTE SUT.WIND ENERGY INSTITUTE SUT.WIND ENE
6、RGY INSTITUTE SUT.双馈无刷发电机型：WIND ENERGY INSTITUTE SUT.双馈无刷发电机：WIND ENERGY INSTITUTE SUT.异步鼠笼发电笼发电 机 + 四象限变变流器WIND ENERGY INSTITUTE SUT.WIND ENERGY INSTITUTE SUT.1）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.WIND ENERGY INSTITUTE SUT.直驱驱型WIND ENERGY INSTITUTE SUT.WIND ENERGY
7、 INSTITUTE SUT.直驱驱型控制图图WIND ENERGY INSTITUTE SUT.半直驱驱型 一级行星齿轮箱一级行星齿轮箱 9:19:1 发电机发电机转转速速：190rpm190rpm 极极数：数：7272极极WIND ENERGY INSTITUTE SUT.半直驱驱型WIND ENERGY INSTITUTE SUT.高速永磁发电机型WIND ENERGY INSTITUTE SUT.ABB高速永磁发电发电 机组组WIND ENERGY INSTITUTE SUT.WIND ENERGY INSTITUTE SUT.frequency converterAdvanced s
8、olution: PM generator with high speed speed gearsynchronous generator (speed typically 1000.2000 rpm)gearboxpitch driverotor bearingwind turbine controlconverter controlDCgenerator side converterline side converter10 . 24 kV, f = 50 Hzor 60 Hz line coupling transformermain circuit breakerbrake mediu
9、m voltage switchgearWIND ENERGY INSTITUTE SUT.Advanced solution: PM generator with high speed gearMechanically identical to main stream solutions No slip rings Typically 6 or 8 pole Generator speed typically 10002000 rpm Low generator weight, compact design High efficiency generatorWIND ENERGY INSTI
10、TUTE SUT.Star connection, possible solution for wind farms filtermain converter 15.30 MWDC-link i.e. 3.5 kV or 18 .24 kV or low frequencymain control centerdata bus10.24 kV f = 50 Hz or 60 Hzline coupling transformerContainergenerator side converterWIND ENERGY INSTITUTE SUT.中速、高速电电励磁式同步发电发电 系 统统WIND
11、 ENERGY INSTITUTE SUT.WIND ENERGY INSTITUTE SUT.低速直驱驱型电电励磁同步发电发电 系统统WIND ENERGY INSTITUTE SUT.输出电压不能调节输出电压不能调节缺点缺点永磁同步永磁同步发电机发电机优点优点成本高成本高效率高效率高 结构简单，体积小结构简单，体积小 无刷化，运行可靠无刷化，运行可靠优点优点 电励磁同电励磁同 步发电机步发电机 缺点缺点输出电压可以调节输出电压可以调节调节方法成熟调节方法成熟 效率低效率低 结构复杂，体积庞大结构复杂，体积庞大 控制系统复杂控制系统复杂复复 合合 励励 磁磁 同同 步步 发发 电电 机机复合
12、励磁发电发电 系统统WIND ENERGY INSTITUTE SUT.复合励磁永磁同步发电发电 机的总总体结结构 1-转轴转轴 2-轴轴承 3-端盖 4-辅辅助电电励 磁部分 5-定子 6 -转转子 WIND ENERGY INSTITUTE SUT. 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WIND ENERGY INSTITUTE SUT.齿轮齿轮 箱速比可调调的风风力发电发电 机组组WIND ENERGY INSTITUTE SUT.个个 250250 rpm rpm 永磁同步发电机永磁同步发电机多发电发电 机型WIND ENERGY INSTITUTE SUT.WIND ENERGY INSTITUTE SUT.永磁多发电发电 机型：WIND ENERGY INSTITUTE SUT.交流异步多发电发电 机型：WIND ENERGY INSTITUTE SUT.本节结节结 束！
