双馈风力发电机的设计和制造

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1、双馈风力发电机的设计和制造第一部分风电技术简述第二部分双馈发电机结构及技术特点第三部分双馈发电机技术难点及对策第一部分风电技术简述风电产业发展趋势风电技术发展趋势双馈风力发电系统11风风电电产产业业发发展展趋趋势势——中国风电产业近年来持续快速增长¾近5年来，世界风能市场每年都以40%的速度增长。在国家相关政策的大力支持下，中国的风电行业的发展更是发展迅猛。¾中国风电机组整机单机容量、产品型号、生产能力、产品布局、产品开发能力等都有了一个新的飞跃。¾中国风电机组整机市场已出现2.5MW、3.0MW和5.0MW等大功率机型，中国已可生产0.6MW-5.0MW全系列风电整机

2、。2001-2008年中国风电装机容量增长趋势图22风风电电技技术术发发展展趋趋势势——单机功率和风轮直径越来越大风风电电技技术术发发展展趋趋势势——海上风电技术发展迅速¾2000年，丹麦政府在哥本哈根湾建设了世界上第1个商业化的海上风电场，安装了20台2MW海上风机，运行至今；¾到2007年海上风电装机容量达到108万千瓦，占世界总装机容量的1.5%；¾其中欧盟约为90万千瓦，占世界海上风电的90%。世界海上风电发展情况风风电电技技术术发发展展趋趋势势风风电电技技术术发发展展趋趋势势——风电系统的技术发展方向风风电电技技术术发发展展趋趋势势——双馈风电与直驱风电技术并

3、存双馈异步风力发电系统直驱型永磁同步风力发电系统风风电电技技术术发发展展趋趋势势——风电系统的技术路线比较发电系统发电机类型优点缺点异步发电异步发电机简单、成熟、可靠。生产维风能利用效率低、结构受护总成本低。风力影响较大。双馈发电双馈发电机风能利用效率较高、变流器存在滑环，需要进行维护功率较小、受力合理。，变速箱复杂。同步发电机体积小、功率大、全功率变变流器功率大、变速箱复(高速永磁)流上网、效率高、无滑环杂。同步发电机体积略小、电机简单、效率变流器功率大、变速箱复同步发电(中速永磁)高、可靠性高。杂。同步发电机结构简单、无变速箱、低速体积大、变流器功率大、(低速永磁)

4、、可靠、长寿、低噪音。吊装和运输困难。3双馈风力发电系统双馈风力发电机组的控制核心是通过变流器对双馈发电机转子电流(频率、幅值、相位)的控制，以达到与风电机组机械部分运行特性匹配、提高风能的利用效率及改善供电质量的目的。双馈风力发电系统¾双馈变速恒频型风力发电机组的风轮叶片桨距角可以调节，同时发电机可以变速，并输出恒频恒压电能；¾在低于额定风速时，它通过改变转速和叶片桨距角使风力发电机组在最佳叶尖速比下运行，输出最大的功率；¾在高风速时通过改变叶片桨距角使风力发电机组功率输出稳定在额定功率。双馈风力发电系统双馈风力发电系统主要由叶片、增速齿轮箱、双馈发电机、双向变流器和

5、控制器组成。叶片增速齿轮箱双馈发电机双馈风力发电系统双馈风力发电系统传动示意图双馈风力发电系统——主要特点发电机采用绕线式异步电机，定子直接与电网相连，转子侧通过变流器与电网相连。当双馈发电机的负载和转速变化时，通过调节馈入转子绕组的电流，不仅能保持定子输出的电压和频率不变，而且还能调节双馈发电机的功率因数。¾发电机转子侧变流器功率仅需要25％～30%的风机额定功率，大大降低了变流器的造价；¾发电机体积小、运输安装方便、成本低；¾可承受电压波动范围：额定电压±10%；¾网侧及直流侧滤波电感、电容功率相应缩小，电磁干扰也大大降低;¾可方便地实现无功功率控制。第二部分双馈发

6、电机主要特点双馈发电机类型双馈发电机结构双馈发电机技术特点1双馈发电机类型空空冷却器水冷双馈风力发电机（水夹克机座或空水冷却器）独立冷却风机风冷双馈风力发电机水冷机座2双馈发电机结构定子接线盒转子接线盒端盖转子滑环轴承装配水冷机座及定子水冷双馈风力发电机外部结构双馈发电机结构顶置风机独立风机冷却器定子轴承装配转子机座定子接线盒转子接线盒滑环系统端盖风冷双馈风力发电机内部结构3双馈发电机技术特点¾绕线式异步电机，采用定、转子两套绕组和滑环；¾发电机冷却方式：采用空空冷或空水冷或机座水冷；直驱型风力发电机¾发电机防护方式：IP54，滑环系统IP23；¾发电机定子直接与电网相

7、连，电压范围为额定电压±10%；¾转子绕组通过变流器与电网相连，承受较高的du/dt；¾发电机转速变化范围最大可为同步转速±30％，一般在同步转速70％～130％内调节调速；¾定子功率因数：-0.9（超前）～1～0.9（滞后）；¾温升限值：额定点按降低一个绝缘等级考核温升，一般F级绝缘/B级温升考核，H级绝缘/F级温升考核。第三部分双馈发电机技术难点及对策电磁设计转子结构绝缘结构滑环系统轴承电蚀1电磁设计——电压、极数选取¾发电机电压等级一般为低压或中压（多为低压690V）ò按发电机设计观点功率3MW以上的发电机用中压较合适；直驱型风力发