各种风电机组结构类型介绍.ppt

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1、各种风电机组结构类型介绍各种风电机组结构类型介绍内容提纲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内容提纲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结构结构a a风力发电机组结构形式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

2、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。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。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。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

3、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。结构结构e e结构e：这种结构应用在离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。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

4、器需四象限运行。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，Enercon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。失速主动失速水平轴立轴失速型异步发电机组失速型异步发电机组双馈异步风力发电系统：双馈异步风力发电系统：双馈无刷发电机型：双馈无刷发电机型：双馈无刷发电机：双馈无刷发电机：异步鼠异步鼠笼发电机机+四象限四象限变流器流器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.直直驱型型直

5、直驱型控制型控制图半直半直驱型型 一级行星齿轮箱一级行星齿轮箱一级行星齿轮箱一级行星齿轮箱 9:19:19:19:1 发电机发电机发电机发电机转速：转速：转速：转速：190rpm190rpm190rpm190rpm 极数：极数：极数：极数：72727272极极极极 半直半直驱型型高速永磁发电机型高速永磁发电机型ABB高速永磁高速永磁发电机机组frequency converterAdvanced solution:PM generator with high speed speed gearsynchronous generator(speed typically 1000.2000 rpm)

6、gearboxpitch driverotor bearingwind turbine controlconverter controlDCgenerator sideconverterline sideconverter10.24 kV,f=50 Hz or 60 Hz line coupling transformermain circuitbreakerbrakemedium voltageswitchgearAdvanced solution:PM generator with high speed gearMechanically identical to main stream s

7、olutionsNo slip ringsTypically 6 or 8 poleGenerator speed typically 10002000 rpmLow generator weight,compact designHigh efficiency generatorStar connection,possible solution for wind farms filtermain converter 15.30 MWDC-linki.e.3.5 kVor 18.24 kVor low frequencymain control centerdata bus10.24 kVf=5

8、0 Hz or 60 Hzline couplingtransformerContainergenerator side converter中速、高速中速、高速电励磁式同步励磁式同步发电系系统低速直低速直驱型型电励磁同步励磁同步发电系系统输出电压不能调节输出电压不能调节输出电压不能调节输出电压不能调节缺点缺点缺点缺点永磁同步永磁同步永磁同步永磁同步 发电机发电机发电机发电机优点优点优点优点成本高成本高成本高成本高效率高效率高效率高效率高结构简单，体积小结构简单，体积小结构简单，体积小结构简单，体积小无刷化，运行可靠无刷化，运行可靠无刷化，运行可靠无刷化，运行可靠优点优点优点优点电电电电励励励励

9、磁磁磁磁同同同同步发电机步发电机步发电机步发电机缺点缺点缺点缺点输出电压可以调节输出电压可以调节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调节方法成熟调节方法成熟效率低效率低效率低效率低结构复杂，体积庞大结构复杂，体积庞大结构复杂，体积庞大结构复杂，体积庞大控制系统复杂控制系统复杂控制系统复杂控制系统复杂复复复复合合合合励励励励磁磁磁磁同同同同步步步步发发发发电电电电机机机机复合励磁复合励磁发电系系统复合励磁永磁同步复合励磁永磁同步发电机的机的总体体结构构 1-转轴 2-轴承承3-端盖端盖 4-辅助助电励励磁部分磁部分 5-定子定子 6-转子子 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齿轮箱速比可箱速比可调的的风力力发电机机组个个 250250rpm rpm 永磁同步发电机永磁同步发电机多多发电机型机型永磁多永磁多发电机型：机型：交流异步多交流异步多发电机型：机型：本本节结束！束！