离网型风力发电机的调速系统-待修定

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1、离网型风力发电机的调速系统(待修定)Liwangxingfenglifadianjidetiaosuxitong离网型风力发电机的调速系统(speedregulationsystemofoffgridwindpowergenerators)M当风速大丁•额定风速时，调节风力檢:电机风轮的转速和输出功率，使风力发电机运行在额定转速和额定功率附近的装置。风力发电机功率计算公式为P二*pSACp",式屮，p为空气密度；v为风速;A为风轮扫略而积；Cp为风能利用系数；77为机组效率。从式屮可以看出风力机的

2、功率与风速的立方成正比。若风速捉高2倍，功率将增大8倍。为保证风力机稳定运行，当

3、门*风速超出额定风速时要限制风论转速及输出功率，使其运行在额定转速和额定功率附近木超过允许值常见的调速方式有：1、风轮偏转调速：水平偏转或上仰转动，使风轮偏离风向；2、叶片失速，降低■风轮區冇

4、效率；3、叶片变桨距调速：叶片或叶片的一部分绕自身的轴线偏转，改变桨距角；风轮偏离风向的调节方式当风速高于额定风速时，风轮偏离风向，使高于额定值的风速在风轮轴向的分风速仍然等于额定风速，由此控制风轮的转速和输出功率。使风轮偏侧

5、的机构有风轮偏置和电动机驭动等。风轮偏离风向时的复位及偏转力矩的平衡可采用弹簧弹力、风轮连同发电机等机件的重力、尾舵重力矩和舵板翻转力等方式。风轮偏置使风轮偏离风向将风轮连同发电训回转体偏置一个距离安装在塔杆顶部的回转轴承上，当风轮盘面受到风压力时由于风轮后方的支撑点不在风轮轴线上，在风压作用下形成偏转力矩，使风轮绕冋转轴转动。在额定风速£吋,风轮盘面正对风，Y=0；当超过额定风速，风速为M时，为保持风轮轴向的风速不变，随风速的变化风轮■应偏侧的角度为口,其角度值为Yj=arccos—。例如风力机

6、额定风速为10m/s,则不同风速下风轮应偏侧的角度如图1示。风轮偏置，尾舵重力矢巨复位限速机构在风轮直径10米以内的小型风力发电机上较多采用风轮偏置、在尾舵绞接处设置向后、向侧倾斜的绞联销的结构，利用尾舵重力矩的反作用力矩对风力机主体施加转矩的方法平衡风轮偏转力矩或使风轮复位。风轮的气动偏转力矩

7、w风轮的转速及偏置量有关，诃随不同风速和风轮偏侧的不同角度而变化；尾舵的复位力矩与尾舵的重力矩和尾舵较链销倾斜角的设置冇关，并随风轮偏侧的k同角度而变化。该机构的技术要求是：①在额定风速卜•，风轮止对风，

8、风轮偏置后的气动偏转力矩应与尾舵重力矩的复位力矩平衡，以保证风力发电机组输岀额定功率，如图2所示；（2）在超过额定风速到允许的最大工作风速范围内，首先针对不同风速风轮偏

9、肉风向后侧的角度应使风轮轴向的分风速维持在额定风速值。此后风轮在各不同的偏侧角度下应使尾舵复位力矩与风轮的气动偏转力矩同步变化，并互相平衡。即在调速过程屮风轮处任一偏角位置均能随风速的变化而灵皱偏转，无卡滞现象。如图3所示。③风力机运行过程中不允许出现冇害的剧烈振荡。图2采用风轮偏置、尾舵重力矩复位限速机构的风力机在止常运行卜作状

10、态图3风轮偏置、尾舵重力矩复位限速机构风力机限速状态风轮偏置、翻转舵板限速机构将风轮连同

11、发电机回转体横向偏置安装在塔杆顶部的立轴轴承上，尾杆刚性固定在回转体上，在尾杆的末端装配可以调节倾斜角的舵轴，轴上安装能够灵活翻转的舵板。通过改变舵轴的倾斜角，变更舵板风压中心的布局以及调整舵轴上、下的舵板质量配置，可以调节尾舵的迎风调向力矩。图4为舵轴倾斜角不同时迎风调向力矩的变化趋势。在额定风速下风轮的偏转力矩和尾舵的迎风调向力矩相平衡，保持风轮止对风。如图5所示。当超过额定风速时，出风轮盘面压力产生的偏

12、转力拒人于尾舵的迎风力矩，风轮绕塔杆顶部的立轴轴承转动而偏离风向，达到限制风轮转速和保持额电输出功率的作用；当风速小于或等于额定值时，尾舵的迎风力矩克服风轮的偏转力矩，使风轮恢复到正对风位置，风力发电机进入正常工况。该机构的优点是风力发电机在调向，调速时风力机主体转动缓和平稳，机构绞接关节处载荷小，转动部位磨损轻。图5采用风轮偏置、翻转舵板限速机构的风力机风轮上仰偏离风向风轮轴线高于横向较链轴■个距离饺接在回转支架上，构成在上方的偏心距。在额定工况下，风轮连同发电机在重力（或弹簧力）的作用下,风轮

13、正对风；当超过额定风速时，由风轮盘面压力产生的偏转力矩大于原有的重作用；当力（或弹簧力），迫使风轮绕横向饺链轴向上仰起而偏离风向，达到限速保护的低于额定风速时，风轮在重力（或弹簧力）的作用下，恢复到正对风的位置。图6为采用风轮上仰偏离风向限速机构的风力机正常工作状态和限速状态。图6风轮上仰偏离风向风力机工作状态和限速状态叶片变桨距的调节方式在最佳桨距角时叶片有较高的升阻比，风轮有较的气动效率高，反Z叶片偏离最佳桨距角时，风轮的气动效率则降低，改变叶片桨距角称作变桨距。当风速大于额定