風(fēng)機(jī)并網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖：八種常見(jiàn)的風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理動(dòng)態(tài)圖解，不能錯(cuò)過(guò)了！

　　風(fēng)機(jī)包括通風(fēng)機(jī)、透平鼓風(fēng)機(jī)、羅茨鼓風(fēng)機(jī)和透平壓縮機(jī)，詳細(xì)劃分為離心式壓縮機(jī)、軸流式壓縮機(jī)、往復(fù)式壓縮機(jī)、離心式鼓風(fēng)機(jī)、羅茨鼓風(fēng)機(jī)、離心式通風(fēng)機(jī)、軸流式通風(fēng)機(jī)和葉氏鼓風(fēng)機(jī)等八大類。

　　一、離心式壓縮機(jī)

　　離心式壓縮機(jī)是一種葉片旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)（即透平式壓縮機(jī)）。在離心式壓縮機(jī)中，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪給予氣體的離心力作用，以及在擴(kuò)壓通道中給予氣體的擴(kuò)壓作用，使氣體壓力得到提高。早期，由于這種壓縮機(jī)只適于低，中壓力、大流量的場(chǎng)合，而不為人們所注意。由于化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，各種大型化工廠，煉油廠的建立，離心式壓縮機(jī)就成為壓縮和輸送化工生產(chǎn)中各種氣體的關(guān)鍵機(jī)器，而占有極其重要的地位。隨著氣體動(dòng)力學(xué)研究的成就使離心壓縮機(jī)的效率不斷提高，又由于高壓密封，小流量窄葉輪的加工，多油楔軸承等技術(shù)關(guān)鍵的研制成功，解決了離心壓縮機(jī)向高壓力，寬流量范圍發(fā)展的一系列問(wèn)題，使離心式壓縮機(jī)的應(yīng)用范圍大為擴(kuò)展，以致在很多場(chǎng)合可取代往復(fù)壓縮機(jī)，而大錦工擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。

　　有些化工基礎(chǔ)原料，如丙烯、乙烯、丁二烯、苯等，可加工成塑料、纖維、橡膠等重要化工產(chǎn)品。在生產(chǎn)這種基礎(chǔ)原料的石油化工廠中，離心式壓縮機(jī)也占有重要地位，是關(guān)鍵設(shè)備之一。除此之外，其他如石油精煉，制冷等行業(yè)中，離心式壓縮機(jī)也是極為關(guān)鍵的設(shè)備。我國(guó)在五十年代已能制造離心式壓縮機(jī)，從七十年代初開(kāi)始又以石油化工廠，大型化肥廠為主，引進(jìn)了一系列高性能的中、高壓力的離心式壓縮機(jī)，取得了豐富的使用經(jīng)驗(yàn)，并在對(duì)引進(jìn)技術(shù)進(jìn)行消化、吸收的基礎(chǔ)上大大增強(qiáng)了自己的研究、設(shè)計(jì)和制造能力。

　　性能特點(diǎn)：

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　離心式壓縮機(jī)之所以能獲得這樣廣泛的應(yīng)用，主要是比活塞式壓縮機(jī)有以下一些優(yōu)點(diǎn)。

　　1、離心式壓縮機(jī)的氣量大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，重量輕，機(jī)組尺寸小，占地面積小。

　　2、運(yùn)轉(zhuǎn)平衡，操作可靠，運(yùn)轉(zhuǎn)率高，摩擦件少，因之備件需用量少，維護(hù)費(fèi)用及人員少。

　　3、在化工流程中，離心式壓縮機(jī)對(duì)化工介質(zhì)可以做到絕對(duì)無(wú)油的壓縮過(guò)程。

　　4、離心式壓縮機(jī)為一種回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)器，它適宜于工業(yè)汽輪機(jī)或燃汽輪機(jī)直接拖動(dòng)。對(duì)一般大型化工廠，常用副產(chǎn)蒸汽驅(qū)動(dòng)工業(yè)汽輪機(jī)作動(dòng)力，為熱能綜合利用提供了可能。但是，離心式壓縮機(jī)也還存在一些缺點(diǎn)。

　　缺點(diǎn)：

　　1、離心式壓縮機(jī)還不適用于氣量太小及壓比過(guò)高的場(chǎng)合。

　　2、離心式壓縮機(jī)的穩(wěn)定工況區(qū)較窄，其氣量調(diào)節(jié)雖較方便，但經(jīng)濟(jì)性較差。

　　3、離心式壓縮機(jī)效率一般比活塞式壓縮機(jī)低。

　　二、軸流式壓縮機(jī)

　　軸流式壓縮機(jī)是屬于一種大型的空氣壓縮機(jī)，最大的功率可以達(dá)到KW，排氣量是20000m3每分鐘，它的壓縮機(jī)能效比可以達(dá)到百分之90左右，比離心機(jī)要節(jié)能一些。它是由3大部分組成，一是以轉(zhuǎn)軸為主體的可以旋轉(zhuǎn)的部分簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)子，二是以機(jī)殼和裝在機(jī)殼上的靜止部件為主體的簡(jiǎn)稱定子（靜子），三是殼體、密封體、軸承箱、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、聯(lián)軸器、底座和控制保護(hù)等組成。軸流式壓縮機(jī)也屬于透平式或速度式壓縮機(jī)，煉油廠多選用作催化裂化裝置的主風(fēng)機(jī)。

　　性能特點(diǎn)：

　　效率較高，單機(jī)效率可達(dá)86%～92%，比離心式壓縮機(jī)高5%～10%，單位面積流通能力大，徑向尺寸小，適宜流量大于1500m3/min的場(chǎng)合，單級(jí)壓力比較低，單缸多級(jí)壓力比可達(dá)11，與離心式壓縮機(jī)相比，靜葉不可調(diào)試式軸流壓縮機(jī)的穩(wěn)定工況區(qū)較窄，在恒定轉(zhuǎn)速下，流量變化相對(duì)較少，壓力變化較大。此外，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。因此，軸流壓縮機(jī)對(duì)于中、低壓、大流量，且載荷基本不變的情況較為理想。全靜葉可調(diào)式軸流壓縮機(jī)可以擴(kuò)大壓縮機(jī)的穩(wěn)定工況區(qū)，彌補(bǔ)了靜葉不可調(diào)式軸流壓縮機(jī)的不足，而且可以提高壓縮機(jī)的效率，降低起動(dòng)功率。目前，煉油廠主要用全靜葉可調(diào)式軸流壓縮機(jī)。

　　三、往復(fù)式壓縮機(jī)

　　曲軸帶動(dòng)連桿，連桿帶動(dòng)活塞，活塞做上下運(yùn)動(dòng)。活塞運(yùn)動(dòng)使氣缸內(nèi)的容積發(fā)生變化，當(dāng)活塞向下運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，汽缸容積增大，進(jìn)氣閥打開(kāi)，排氣閥關(guān)閉，空氣被吸進(jìn)來(lái)，完成進(jìn)氣過(guò)程；當(dāng)活塞向上運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，氣缸容積減小，出氣閥打開(kāi)，進(jìn)氣閥關(guān)閉，完成壓縮過(guò)程。通常活塞上有活塞環(huán)來(lái)密封氣缸和活塞之間的間隙，氣缸內(nèi)有潤(rùn)滑油潤(rùn)滑活塞環(huán)。靠一個(gè)或幾個(gè)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞來(lái)改變壓縮腔內(nèi)部容積的容積式壓縮機(jī)。目前往復(fù)式壓縮機(jī)主要是活塞式空壓機(jī),化工工藝壓縮機(jī)，石油，天然氣壓縮機(jī)，為主，而活塞式空壓機(jī)現(xiàn)在主要向中壓及高壓方向發(fā)展，這個(gè)是螺桿機(jī)，離心機(jī)目前無(wú)法達(dá)到的一個(gè)高度。

　　性能特點(diǎn)：

　　由于設(shè)計(jì)原理的關(guān)系，就決定了活塞壓縮機(jī)的很多特點(diǎn)。比如運(yùn)動(dòng)部件多，有進(jìn)氣閥、排氣閥、活塞、活塞環(huán)、連桿、曲軸、軸瓦等；比如受力不均衡，沒(méi)有辦法控制往復(fù)慣性力；比如需要多級(jí)壓縮，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；再比如由于是往復(fù)運(yùn)動(dòng)，壓縮空氣不是連續(xù)排出、有脈動(dòng)等。

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　1、熱效率高、單位耗電量少

　　2、加工方便 對(duì)材料要求低，造價(jià)低廉

　　3、裝置系統(tǒng)較簡(jiǎn)單

　　4、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)早，制造技術(shù)成熟

　　5、應(yīng)用范圍廣

　　缺點(diǎn)：

　　1、運(yùn)動(dòng)部件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，檢修工作量大，維修費(fèi)用高

　　2、轉(zhuǎn)速受限制

　　3、活塞環(huán)的磨損、氣缸的磨損、皮帶的傳動(dòng)方式使效率下降很快

　　4、噪音大

　　5、控制系統(tǒng)的落后，不適應(yīng)連鎖控制和無(wú)人值守的需要，所以盡管活塞機(jī)的價(jià)格很低，但是也往往不能夠被用戶接受。

　　四、離心式鼓風(fēng)機(jī)

　　在設(shè)計(jì)條件下，風(fēng)壓為15kPa~0.2MPa或壓縮比e=1.15~3的風(fēng)機(jī)叫鼓風(fēng)機(jī)，有兩個(gè)或更多葉輪串聯(lián)組成的離心鼓風(fēng)機(jī)叫多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)，（相鄰葉輪之間必須有導(dǎo)葉連接）。多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)廣泛應(yīng)用于各種冶煉高爐及化鐵爐鼓風(fēng)、洗煤跳汰機(jī)配套、礦山浮選、污水曝氣、化工造氣等需要輸送空氣的場(chǎng)合,亦可用于輸送其它特殊氣體。

　　性能特點(diǎn)：

　　該系列鼓風(fēng)機(jī)具有效率高、噪聲低、運(yùn)行平穩(wěn)、絕無(wú)脈沖、穩(wěn)定區(qū)域廣、輸送的氣體清潔、干燥且無(wú)油,易損件少和安裝、操作、維護(hù)簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。

　　五、羅茨鼓風(fēng)機(jī)

　　羅茨鼓風(fēng)機(jī)系屬容積回轉(zhuǎn)鼓風(fēng)機(jī)。這種壓縮機(jī)靠轉(zhuǎn)子軸端的同步齒輪使兩轉(zhuǎn)子保持嚙合。轉(zhuǎn)子上每一凹入的曲面部分與氣缸內(nèi)壁組成工作容積，在轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)過(guò)程中從吸氣口帶走氣體，當(dāng)移到排氣口附近與排氣口相連通的瞬時(shí)，因有較高壓力的氣體回流，這時(shí)工作容積中的壓力突然升高，然后將氣體輸送到排氣通道。兩轉(zhuǎn)子互不接觸，它們之間靠嚴(yán)密控制的間隙實(shí)現(xiàn)密封，故排出的氣體不受潤(rùn)滑油污染。下側(cè)兩“鞋底尖”分開(kāi)時(shí)，形成低壓，將氣體吸入；上側(cè)兩“鞋底尖”合攏時(shí)，形成高壓，將氣體排出。

　　性能特點(diǎn)：

　　其最大的特點(diǎn)是使用時(shí)當(dāng)壓力在允許范圍內(nèi)加以調(diào)節(jié)時(shí)流量之變動(dòng)甚微，壓力選擇范圍很寬，具有強(qiáng)制輸氣的特點(diǎn)。輸送時(shí)介質(zhì)不含油。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、使用壽命長(zhǎng)、整機(jī)振動(dòng)小。羅茨鼓風(fēng)機(jī)輸送介質(zhì)為清潔空氣，清潔煤氣，二氧化硫及其他惰性氣體，特殊氣體行業(yè)（煤氣、天然氣、沼氣、二氧化碳、二氧化硫等）及高壓工況的首選產(chǎn)品。鑒于具有上述特點(diǎn)，因而能廣泛適應(yīng)冶金、化工、化肥、石化、儀器、建材行業(yè)。

　　與離心風(fēng)機(jī)的區(qū)別比較大：

　　⒈工作原理不同，離心風(fēng)機(jī)用的是曲線風(fēng)葉，靠離心力將氣體甩到機(jī)殼處，而羅茨風(fēng)機(jī)用的是兩個(gè)8字形的風(fēng)葉，它們間的間隙很小，靠?jī)蓚€(gè)葉片的擠壓，將氣體擠至出氣口。

　　⒉由于工作原理不同，一般它們的工作壓力不同，羅茨風(fēng)機(jī)的出氣壓力比較高，而離心風(fēng)機(jī)比較小。

　　⒊風(fēng)量不同，一般羅茨風(fēng)機(jī)用在風(fēng)量要求不大但壓力要求較高的地方，而離心風(fēng)機(jī)用在壓力要求低，風(fēng)量要求大的地方。

　　⒋制造精度不一樣，羅茨風(fēng)機(jī)要求的精度很高，對(duì)裝配要求也很嚴(yán)，而離心風(fēng)機(jī)比較松。

　　六、離心式通風(fēng)機(jī)

　　其原理與離心泵相同。葉輪上葉片的數(shù)目比離心泵的稍多，葉片比較短。中低壓風(fēng)機(jī)的葉片常向前彎，高壓風(fēng)機(jī)的葉片為后彎葉片。

　　性能特點(diǎn)：

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　1、通風(fēng)換氣效果好，非常適合用在管道抽風(fēng)或者送風(fēng)；

　　2、適用性強(qiáng)、無(wú)腐蝕、易燃易爆氣體場(chǎng)所均可使用。

　　3、噪聲低，離心式通風(fēng)機(jī)根據(jù)空氣流力學(xué)采用合理葉輪角度設(shè)計(jì)，運(yùn)行時(shí)，無(wú)任何機(jī)械摩擦，合理葉片形線使噪聲降為最低；離心式通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的噪音是高頻噪音，只要有障礙物，即可隔音。

　　4、運(yùn)行平穩(wěn)，優(yōu)化設(shè)計(jì)的葉輪使軸向力減小到最低程度，且有高效的葉輪，并經(jīng)靜動(dòng)平衡校正，使整機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，在不加任何減振裝置的情況下，軸承振幅比較小。

　　5、維護(hù)方便，部分機(jī)型可配置清理門，勿須拆機(jī)維護(hù)清潔，省時(shí)省力。

　　缺點(diǎn)：

　　1、體積較為龐大，其進(jìn)風(fēng)與送風(fēng)之方向垂直，在配置上，系統(tǒng)風(fēng)管需要較妥當(dāng)?shù)呐浜稀?/p>

　　2、無(wú)法逆向送風(fēng)。

　　3、價(jià)格較貴。

　　七、軸流式通風(fēng)機(jī)

　　送風(fēng)方向與軸向相同。靠葉片的軸向傾斜，將軸向空氣向前推進(jìn)。

　　性能特點(diǎn)：

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　1、軸流式通風(fēng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕、轉(zhuǎn)速高。

　　2、可直接與電動(dòng)機(jī)相連，風(fēng)量調(diào)節(jié)較為方便、可以逆向送風(fēng)。

　　3、價(jià)格便宜。

　　4、適用于低壓、錦工量的情況。

　　5、由于風(fēng)吹送的方向與軸平行，故可容易與管路相連接，成為管路統(tǒng)之套件。

　　缺點(diǎn)：

　　1、其缺點(diǎn)是噪音大、構(gòu)造復(fù)雜、檢修困難、并聯(lián)工作穩(wěn)定性差。它一般運(yùn)用于風(fēng)壓變化較大，風(fēng)量變化較小的礦井。

　　2、效率特性曲線陡直，略超出設(shè)計(jì)點(diǎn)之運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生激變的現(xiàn)象，效率迅速降低。

　　3、對(duì)塵埃及表面腐蝕的現(xiàn)象較為敏感，造成效率降低的現(xiàn)象。

　　八、葉氏鼓風(fēng)機(jī)

　　葉氏鼓風(fēng)機(jī)是另一種回轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)。它是由長(zhǎng)圓筒形機(jī)殼、阻風(fēng)翼、鼓風(fēng)翼以及兩根平行的軸所組成。圖1為葉氏鼓風(fēng)機(jī)的兩個(gè)轉(zhuǎn)子，它們的結(jié)構(gòu)互不相同。兩根平行軸的兩端裝有式樣完全相同的兩個(gè)活動(dòng)齒輪，其中一個(gè)軸與電動(dòng)機(jī)相聯(lián)，叫主動(dòng)軸，另一根叫從動(dòng)軸。鼓風(fēng)翼裝在主動(dòng)軸上，阻風(fēng)翼裝在從動(dòng)軸上。

風(fēng)機(jī)并網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖：風(fēng)力發(fā)電原理結(jié)構(gòu)圖

　　風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的機(jī)械。從能量轉(zhuǎn)換的角度看，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由兩大部分組成：其一是風(fēng)力機(jī)，它的功能是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；其二是發(fā)電機(jī)，它的功能是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。

　　小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。它一般由風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)、尾舵和電氣控制部分等構(gòu)成。常規(guī)的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組多由感應(yīng)發(fā)電機(jī)或永磁同步發(fā)電機(jī)加AC/DC變換器、蓄電池、逆變器組成。在風(fēng)的吹動(dòng)下，風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，使空氣動(dòng)力能轉(zhuǎn)變成了機(jī)械能（轉(zhuǎn)速+扭矩）。風(fēng)輪的輪轂固定在發(fā)電機(jī)軸上，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)了發(fā)電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)永磁三相發(fā)電機(jī)發(fā)出三相交流電。風(fēng)速的不斷變化、忽大忽小，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電流和電壓也隨著變化。發(fā)出的電經(jīng)過(guò)控制器的整流，由交流電變成了具有一定電壓的直流電，并向蓄電池進(jìn)行充電。從蓄電池組輸出的直流電，通過(guò)逆變器后變成了220V的交流電，供給用戶的家用電器。

　　風(fēng)力發(fā)電機(jī)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同又分為并網(wǎng)型和離網(wǎng)型風(fēng)力機(jī)。離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)亦稱獨(dú)立運(yùn)行風(fēng)力機(jī)，是應(yīng)用在無(wú)電網(wǎng)地區(qū)的風(fēng)力機(jī)，一般功率較小。獨(dú)立運(yùn)行風(fēng)力機(jī)一般需要與蓄電池和其他控制裝置共同組成獨(dú)立運(yùn)行風(fēng)力機(jī)發(fā)電系統(tǒng)。這種獨(dú)立運(yùn)行系統(tǒng)可以是幾kW乃至幾十kw，解決一個(gè)村落的供電系統(tǒng)，也可以是幾十到幾百W的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組以解決一家一戶的供電

　　獨(dú)立運(yùn)行小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)

　　3 小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電力變換裝置

　　由于風(fēng)能的隨機(jī)性，發(fā)電機(jī)所發(fā)出電能的頻率和電壓都是不穩(wěn)定的，以及蓄電池只能存儲(chǔ)直流電能，無(wú)法為交流負(fù)載直接供電。因此，為了給負(fù)載提供穩(wěn)定、高質(zhì)量的電能和滿足交流負(fù)載用電，需要在發(fā)電機(jī)和負(fù)載之間加入電力變換裝置，這種電力變換裝置主要由整流器、逆變器、控制器、蓄電池等組成。

　　3.1 整流器

　　整流器的主要功能是對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的三相交流電進(jìn)行整流，整流后的直流電經(jīng)過(guò)控制器再對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。一般采用的都是三相橋式整流電路。在風(fēng)電支路中整流器的另外一個(gè)重要的功能是，在外界風(fēng)速過(guò)小或者基本沒(méi)風(fēng)的情況下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率也較小，由于三相整流橋的二極管導(dǎo)通方向只能是由風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出端到蓄電池，所以防止了蓄電池對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的反向供電。

　　獨(dú)立運(yùn)行的小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，有風(fēng)輪驅(qū)動(dòng)的交流發(fā)電機(jī)，需要配以適當(dāng)?shù)恼髌鳎拍軐?duì)蓄電池充電。根據(jù)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的容量不同，整流器分為可控與不可控兩種。可控整流器主要應(yīng)用在功率較大的系統(tǒng)中，可以減小電感過(guò)大帶來(lái)的體積大、損耗大等缺點(diǎn)；不可控整流器主要應(yīng)用于小功率系統(tǒng)中。

　　3.2 逆變器

　　逆變器是在電力變換過(guò)程中經(jīng)常使用到的一種電力電子裝置，它的主要作用就是將蓄電池存儲(chǔ)的或由整流橋輸出的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)載所能使用的交流電。目前獨(dú)立運(yùn)行小型風(fēng)電系統(tǒng)的逆變器多數(shù)為電壓型單相橋式逆變器。在風(fēng)力發(fā)電中所使用的逆變器要求具有較高的效率，特別是輕載時(shí)的效率要高，這是因?yàn)轱L(fēng)電發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)常運(yùn)行在輕載狀態(tài)。另外，由于輸入的蓄電池電壓隨充、放電狀態(tài)改變而變動(dòng)較大，這就要求逆變器能在較大的直流電壓變化范圍內(nèi)正常工作，而且要保證輸出電壓的穩(wěn)定。

　　過(guò)去風(fēng)力機(jī)的控制器和逆變器是分開(kāi)的，現(xiàn)在多數(shù)廠家都采用控制器和逆變器一體化的方案。控制器將發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電整流后，充入蓄電池組。逆變器將蓄電池組輸出的直流電轉(zhuǎn)換成220V交流電，并提供給用電器。

　　逆變器按輸人方式分為兩種：

　　（1）直流輸入型：逆變器輸入端直接與電瓶連接的產(chǎn)品；

　　（2）交流輸入型：逆變器輸入端與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)交流輸出端連接的產(chǎn)品，即控制、逆變一體化的產(chǎn)品。

　　逆變器的保護(hù)功能有：

　　（1）過(guò)充保護(hù)：當(dāng)風(fēng)速持續(xù)較高，蓄電池充電很足，蓄電池組電壓超過(guò)額定電壓1.25倍時(shí)，控制器停止向蓄電池充電，多余的電流流向卸荷器。

　　（2）過(guò)放保護(hù)：當(dāng)風(fēng)速長(zhǎng)期較低，蓄電池充電不足，蓄電池組電壓低于額定電壓0.85倍時(shí)，逆變器停止工作，不再向外供電。當(dāng)風(fēng)速再增高，蓄電池組電壓恢復(fù)到額定電壓的1.1倍時(shí)，逆變器自動(dòng)恢復(fù)工作、向外供電。

　　3.3 蓄電池

　　在獨(dú)立運(yùn)行的小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，廣泛采用蓄電池作為蓄能裝置。蓄電池的作用是當(dāng)風(fēng)力較強(qiáng)或負(fù)荷減小時(shí)，可以將來(lái)自風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能中的一部分儲(chǔ)存在蓄電池中，也就是向蓄電池充電。當(dāng)風(fēng)力較弱、無(wú)風(fēng)或用電負(fù)荷增大時(shí)，儲(chǔ)存在蓄電池中的電能向負(fù)荷供電，以補(bǔ)足風(fēng)力發(fā)電機(jī)所發(fā)電能的不足，達(dá)到維持向負(fù)荷持續(xù)穩(wěn)定供電的作用。

　　蓄電池主要有普通蓄電池、堿性鎘鎳蓄電池以及閥控式密封鉛酸蓄電池三類。普通鉛酸蓄電池由于具有使用壽命短、效率低、維護(hù)復(fù)雜、所產(chǎn)生的酸霧污染環(huán)境等問(wèn)題，其使用范圍很有限，目前已逐漸被閥控式密封鉛酸蓄電池所淘汰。閥控式密封鉛酸蓄電池整體采用密封結(jié)構(gòu)，不存在普通鉛酸蓄電池的氣漲、電解液滲漏等現(xiàn)象，使用安全可靠、壽命長(zhǎng)，正常運(yùn)行時(shí)無(wú)須對(duì)電解液進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)酸加水，又稱為免維護(hù)蓄電池，目前已被廣泛地應(yīng)用到郵電通信、船舶交通、應(yīng)急照明等許多領(lǐng)域。堿性鎘鎳蓄電池的特點(diǎn)是體積小、放電倍率高、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)，但由于它單體電壓低、易漏電、造價(jià)高且容易對(duì)環(huán)境造成污染，因而其使用受到限制，現(xiàn)主要應(yīng)用在電動(dòng)工具及各種便攜式電子裝置上。

　　目前在大多數(shù)風(fēng)電系統(tǒng)或太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)中采用的都是閥控式密封鉛酸蓄電池。蓄電池是影響風(fēng)電系統(tǒng)壽命的關(guān)鍵因素，對(duì)閥控式密封鉛酸蓄電池充放電的控制直接影響蓄電池的壽命，不合理的充放電將直接導(dǎo)致蓄電池的崩潰。在大多數(shù)的風(fēng)電系統(tǒng)中，都是由CPU來(lái)監(jiān)測(cè)并控制蓄電池的充放電過(guò)程，較多采用分階段法來(lái)優(yōu)化充電過(guò)程。因?yàn)榉蛛A段充電過(guò)程符合閥控式密封鉛酸蓄電池的特性，能很好地保護(hù)蓄電池，延長(zhǎng)其使用壽命。

　　4 最大輸出功率調(diào)節(jié)方式

　　在風(fēng)力發(fā)電中，由于風(fēng)速變幻莫測(cè)，使對(duì)其的利用存在一定的困難。風(fēng)速的變化使風(fēng)力機(jī)輸出機(jī)械功率發(fā)生變化，從而使發(fā)電機(jī)輸出功率產(chǎn)生波動(dòng)而使電能質(zhì)量下降，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出電能質(zhì)量穩(wěn)定成為風(fēng)力發(fā)電技術(shù)中的重要問(wèn)題。所以改善風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的效率，對(duì)于最充分地利用風(fēng)能資源有著十分重要的意義。

　　根據(jù)風(fēng)力發(fā)電供電方式的不同將功率輸出定性地分為兩類：調(diào)節(jié)機(jī)械功率，在風(fēng)力機(jī)控制回路加調(diào)節(jié)裝置使風(fēng)力機(jī)輸出機(jī)械功率穩(wěn)定；調(diào)節(jié)電功率，在發(fā)電機(jī)的控制部分加入反饋，使用快速響應(yīng)的控制器和優(yōu)化控制策略來(lái)控制發(fā)電機(jī)輸出功率。

　　4.1 定漿距失速調(diào)節(jié)

　　失速調(diào)節(jié)方式是指漿葉本身所具有的失速特性，當(dāng)風(fēng)速高于額定風(fēng)速時(shí)，氣流的攻角增大到失速條件，使?jié){葉的表面產(chǎn)生渦流，降低葉片氣動(dòng)效率，影響能量捕獲。小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)最大功率控制擾動(dòng)法失速調(diào)節(jié)一般用于恒速運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)中。

　　4.2 變漿距調(diào)節(jié)

　　為了提高風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率和保證風(fēng)力機(jī)輸出功率平穩(wěn)，可以通過(guò)漿距調(diào)節(jié)使風(fēng)力機(jī)適應(yīng)風(fēng)速的變化，達(dá)到最優(yōu)的功率輸出。變漿距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不完全依靠葉片的氣動(dòng)特性，而主要是依靠與葉片相匹配的葉片攻角改變來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)能的轉(zhuǎn)換效率。在靜止時(shí)節(jié)距角為90°，這時(shí)氣流對(duì)槳葉不產(chǎn)生力矩，整個(gè)槳葉相當(dāng)于一塊阻尼板。當(dāng)達(dá)到啟動(dòng)風(fēng)速時(shí)，槳葉向0°方向轉(zhuǎn)動(dòng)，氣流對(duì)槳葉產(chǎn)生一定的攻角，葉輪開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。在額定風(fēng)速以下時(shí)，葉片的攻角處于0°附近，此時(shí)葉片角度受控制精度的影響，變化范圍很小，可等同于定漿矩風(fēng)機(jī)。在額定風(fēng)速以上時(shí)，變漿距機(jī)構(gòu)發(fā)揮作用，調(diào)整葉片攻角，保證發(fā)電機(jī)的功率在允許范圍之內(nèi)。變漿距風(fēng)力機(jī)啟動(dòng)風(fēng)速比較低，這對(duì)增加發(fā)電量幾乎沒(méi)有什么意義，停機(jī)時(shí)對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)沖擊小，風(fēng)力機(jī)正常工作時(shí)主要采用功率控制。

　　4.3 主動(dòng)失速調(diào)節(jié)

　　這種調(diào)節(jié)方式是前兩種功率調(diào)節(jié)方式的組合。在低風(fēng)速時(shí)，采用變漿距調(diào)節(jié)，可達(dá)到更高的氣動(dòng)效率；當(dāng)風(fēng)機(jī)達(dá)到額定功率后，風(fēng)機(jī)按照變漿距調(diào)節(jié)時(shí)風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)漿距相反的方向改變漿距，這種調(diào)節(jié)將引起葉片攻角的變化，從而導(dǎo)致更深層次的失速，可使功率輸出更加平滑。這種調(diào)節(jié)方式綜合前兩種調(diào)節(jié)方式的優(yōu)點(diǎn)，類似變漿距調(diào)節(jié)，但不需要很靈敏的調(diào)節(jié)速度，錦工時(shí)，整個(gè)機(jī)組受到的沖擊也較小。

風(fēng)機(jī)并網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖：風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)知識(shí) 風(fēng)機(jī)組成結(jié)構(gòu)

　　葉輪

　　風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)力機(jī)通常有２片或３片葉片，葉尖速度50～70ｍ／ｓ，具有這樣的葉尖速度，3葉片葉輪通常能夠提供最佳效率，然而2葉片葉輪僅降低2～3％效率。甚至可以使用單葉片葉輪，它帶有平衡的重錘，其效率又降低一些，通常比2葉片葉輪低6％。盡管葉片少了，自然降低了葉片的費(fèi)用，但這是有代價(jià)的。對(duì)于外形很均衡的葉片，葉片少的葉輪轉(zhuǎn)速就要快些，這樣就會(huì)導(dǎo)致葉尖噪聲和腐蝕等問(wèn)題。更多的人認(rèn)為3葉片從審美的角度更令人滿意。3葉片葉輪上的受力更平衡，輪轂可以簡(jiǎn)單些，然而2葉片、1葉片葉輪的輪轂通常比較復(fù)雜，因?yàn)槿~片掃過(guò)風(fēng)時(shí)，速度是變的，為了限制力的波動(dòng)，輪轂具有翹翹板的特性。翹翹板的輪轂，葉輪鏈接在輪轂上，允許葉輪在旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)向后或向前傾斜幾度。葉片的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，在每周旋轉(zhuǎn)中會(huì)明顯的減少由于陣風(fēng)和剪切在葉片上產(chǎn)生的載荷。

　　葉片是用加強(qiáng)玻璃塑料（GRP）、木頭和木板、碳纖維強(qiáng)化塑料（CFRP）、鋼和鋁構(gòu)成的。對(duì)于小型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，如葉輪直徑小于５米，選擇材料通常關(guān)心的是效率而不是重量、硬度和葉片的其它特性。對(duì)于大型風(fēng)機(jī)，葉片特性通常較難滿足，所以對(duì)材料的選擇更為重要。

　　世界上大多數(shù)大型風(fēng)力機(jī)的葉片是由GRP制成的。這些葉片大部分是用手工把聚脂樹(shù)脂敷層，和通常制造船殼、園藝、游戲設(shè)施及世界范圍內(nèi)消費(fèi)品的方法一樣。其過(guò)程需要很高的技術(shù)水平才能得到理想的結(jié)果，并且如果人們對(duì)重量不太關(guān)心的話，比如對(duì)于長(zhǎng)度小于２０米的葉片，設(shè)計(jì)也不很復(fù)雜。不過(guò)有很多很先進(jìn)的利用GRP的方法，可以減小重量，增加強(qiáng)度，在此就不贅述了。玻璃纖維要較精確的放置，如果把它放在預(yù)浸片材中，使用高性能樹(shù)脂，如控制環(huán)氧樹(shù)脂比例，并在高溫下加工處理。當(dāng)今，出現(xiàn)了簡(jiǎn)單的手工鋪放聚脂，通過(guò)認(rèn)真地選擇和放置纖維，為GRP葉片提供了降低成本的途徑。

　　偏航系統(tǒng)

　　風(fēng)力機(jī)的偏航系統(tǒng)也稱為對(duì)風(fēng)裝置，其作用在于當(dāng)風(fēng)速矢量的方向變化時(shí)，能夠快速平穩(wěn)地對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向，以便風(fēng)輪獲得最大的風(fēng)能。

　　小微型風(fēng)力機(jī)常用尾舵對(duì)風(fēng)，它主要有兩部分組成，一是尾翼，裝在尾桿上與風(fēng)輪軸平行或成一定的角度。為了避免尾流的影響，也可將尾翼上翹，裝在較高的位置。

　　中小型風(fēng)機(jī)可用舵輪作為對(duì)風(fēng)裝置，其工作原理大致如下：當(dāng)風(fēng)向變化時(shí)，位于風(fēng)輪后面兩舵輪（其旋轉(zhuǎn)平面與風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)平面相垂直）旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)一套齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)使風(fēng)輪偏轉(zhuǎn)，當(dāng)風(fēng)輪重新對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向后，舵輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)風(fēng)過(guò)程結(jié)束。

　　大中型風(fēng)力機(jī)一般采用電動(dòng)的偏航系統(tǒng)來(lái)調(diào)整風(fēng)輪并使其對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向。偏航系統(tǒng)一般包括感應(yīng)風(fēng)向的風(fēng)向標(biāo)，偏航電機(jī)，偏航行星齒輪減速器，回轉(zhuǎn)體大齒輪等。其工作原理如下：

　　風(fēng)向標(biāo)作為感應(yīng)元件將風(fēng)向的變化用電信號(hào)傳遞到偏航電機(jī)的控制回路的處理器里，經(jīng)過(guò)比較后處理器給偏航電機(jī)發(fā)出順時(shí)針或逆時(shí)針的偏航命令，為了減少偏航時(shí)的陀螺力矩，電機(jī)轉(zhuǎn)速將通過(guò)同軸聯(lián)接的減速器減速后，將偏航力矩作用在回轉(zhuǎn)體大齒輪上，帶動(dòng)風(fēng)輪偏航對(duì)風(fēng)，當(dāng)對(duì)風(fēng)完成后，風(fēng)向標(biāo)失去電信號(hào)，電機(jī)停止工作，偏航過(guò)程結(jié)束。

　　風(fēng)機(jī)的發(fā)電機(jī)

　　所有并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)通過(guò)三相交流（AC）電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。發(fā)電機(jī)分為兩個(gè)主要類型。同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行的頻率與其所連電網(wǎng)的頻率完全相同，同步發(fā)電機(jī)也被稱為交流發(fā)電機(jī)。異步發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的頻率比電網(wǎng)頻率稍高，異步發(fā)電機(jī)常被稱為感應(yīng)發(fā)電機(jī)。

　　感應(yīng)發(fā)電機(jī)與同步發(fā)電機(jī)都有一個(gè)不旋轉(zhuǎn)的部件被稱為定子，這兩種電機(jī)的定子相似，兩種電機(jī)的定子都與電網(wǎng)相連，而且都是由疊片鐵芯上的三相繞組組成，通電后產(chǎn)生一個(gè)以恒定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。盡管兩種電機(jī)有相似的定子，但它們的轉(zhuǎn)子是完全不同的。同步電機(jī)中的轉(zhuǎn)子有一個(gè)通直流電的繞組，稱為勵(lì)磁繞組，勵(lì)磁繞組建立一個(gè)恒定的磁場(chǎng)鎖定定子繞組建立的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。因此，轉(zhuǎn)子始終能以一個(gè)恒定的與定子磁場(chǎng)和電網(wǎng)頻率同步的恒定轉(zhuǎn)速上旋轉(zhuǎn)。在某些設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)是由永磁機(jī)產(chǎn)生的，但這對(duì)大型發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)不常用。

　　感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子就不同例如，它是由一個(gè)兩端都短接的鼠籠形繞組構(gòu)成。轉(zhuǎn)子與外界沒(méi)有電的連接，轉(zhuǎn)子電流由轉(zhuǎn)子切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生。如果轉(zhuǎn)子速度完全等于定子轉(zhuǎn)速磁場(chǎng)的速度（與同步發(fā)電機(jī)一樣），這樣就沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也就沒(méi)有轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流。因此，感應(yīng)發(fā)電機(jī)總的轉(zhuǎn)速總是比定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)速度稍高，其速度差叫滑差，在正常運(yùn)行期間。它大概為1%。

　　同步發(fā)電機(jī)和異步發(fā)電機(jī)

　　將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能裝置的發(fā)電機(jī)常用同步勵(lì)磁發(fā)電機(jī)、永磁發(fā)電機(jī)和異步發(fā)電機(jī)。同步發(fā)電機(jī)應(yīng)用非常廣泛，在核電、水電、火電等常規(guī)電網(wǎng)中所使用的幾乎都是同步發(fā)電機(jī)，在風(fēng)力發(fā)電中同步發(fā)電機(jī)即可以獨(dú)立供電又可以并網(wǎng)發(fā)電。然而同步發(fā)電機(jī)在并網(wǎng)時(shí)必須要有同期檢測(cè)裝置來(lái)比較發(fā)電機(jī)側(cè)和系統(tǒng)側(cè)的頻率、電壓、相位，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行調(diào)整，使發(fā)電機(jī)發(fā)出電能的頻率與系統(tǒng)一致；操作自動(dòng)電壓調(diào)壓器將發(fā)電機(jī)電壓調(diào)整到與系統(tǒng)電壓相一致；同時(shí)，微調(diào)風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速?gòu)闹芷跈z測(cè)盤上監(jiān)視，使發(fā)電機(jī)的電壓與系統(tǒng)的電壓相位相吻合，就在頻率、電壓、相位同時(shí)一臻的瞬間，合上斷路器將風(fēng)力發(fā)電機(jī)并入系統(tǒng)。同期裝置可采用手動(dòng)同期并網(wǎng)和自同期并網(wǎng)。但總體來(lái)說(shuō)，由于同步發(fā)電機(jī)造價(jià)比較高，同時(shí)并網(wǎng)麻煩，故在并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)中很少采用。

　　控制監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

　　風(fēng)力機(jī)的運(yùn)行及保護(hù)需要一個(gè)全自動(dòng)控制系統(tǒng)，它必須能控制自動(dòng)啟動(dòng)，葉片槳距的機(jī)械調(diào)節(jié)裝置（在變槳距風(fēng)力機(jī)上）及在正常和非正常情況下停機(jī)。除了控制功能，系統(tǒng)也能用于監(jiān)測(cè)以提供運(yùn)行狀態(tài)、風(fēng)速、風(fēng)向等信息。該系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，除了小的風(fēng)力機(jī)，控制及監(jiān)測(cè)還可以遠(yuǎn)程進(jìn)行。控制系統(tǒng)具有及格主要功能：

　　1、順序控制啟動(dòng)、停機(jī)以及報(bào)警和運(yùn)行信號(hào)的監(jiān)測(cè)

　　2、偏航系統(tǒng)的低速閉環(huán)控制

　　3、槳距裝置(如果是變槳距風(fēng)力機(jī))快速閉環(huán)控制

　　4、與風(fēng)電場(chǎng)控制器或遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的通訊

　　風(fēng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)

　　葉輪葉片產(chǎn)生的機(jī)械能有機(jī)艙里的傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞給發(fā)電機(jī)，它包括一個(gè)齒輪箱、離合器和一個(gè)能使風(fēng)力機(jī)在停止運(yùn)行時(shí)的緊急情況下復(fù)位的剎車系統(tǒng)。齒輪箱用于增加葉輪轉(zhuǎn)速，從20~50轉(zhuǎn)/分到1000~1500轉(zhuǎn)/分，后者是驅(qū)動(dòng)大多數(shù)發(fā)電機(jī)所需的轉(zhuǎn)速。齒輪箱可以是一個(gè)簡(jiǎn)單的平行軸齒輪箱，其中輸出軸是不同軸的，或者它也可以是較昂貴的一種，允許輸入、輸出軸共線，使結(jié)構(gòu)更緊湊。傳動(dòng)系統(tǒng)要按輸出功率和最大動(dòng)態(tài)扭矩載荷來(lái)設(shè)計(jì)。由于葉輪功率輸出有波動(dòng)，一些設(shè)計(jì)者試圖通過(guò)增加機(jī)械適應(yīng)性和緩沖驅(qū)動(dòng)來(lái)控制動(dòng)態(tài)載荷，這對(duì)大型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)是非常重要的，因其動(dòng)態(tài)載荷很大，而且感應(yīng)發(fā)電機(jī)的緩沖余地比小型風(fēng)力機(jī)的小。

　　異步發(fā)電機(jī)

　　永磁發(fā)電機(jī)是一種將普通同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子改變成永磁結(jié)構(gòu)的發(fā)電機(jī)，常用的永磁材料有鐵氧體（BaFeO）、釤鈷5(SmCo)等，永磁發(fā)電機(jī)一般用于小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中。

　　異步發(fā)電機(jī)是指異步電機(jī)處于發(fā)電的工作狀態(tài)，從其激勵(lì)方式有電網(wǎng)電源勵(lì)磁發(fā)電（他勵(lì)）和并聯(lián)電容自勵(lì)發(fā)電（自勵(lì)）兩種情況。

　　電網(wǎng)電源勵(lì)磁發(fā)電：是將異步電機(jī)接到電網(wǎng)上，電機(jī)內(nèi)的定子繞組產(chǎn)生以同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，再用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速，電網(wǎng)提供的磁力矩的方向必定與轉(zhuǎn)速方向相反，而機(jī)械力矩的方向則與轉(zhuǎn)速方向相同，這時(shí)就將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。在這種情況下，異步電機(jī)發(fā)出的有功功率向電網(wǎng)輸送；同時(shí)又消耗電網(wǎng)的無(wú)功功率作勵(lì)磁作用，并供應(yīng)定子和轉(zhuǎn)子漏磁所消耗的無(wú)功功率，因此異步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電時(shí)，一般要求加無(wú)功補(bǔ)償裝置，通常用并列電容器補(bǔ)償?shù)姆绞健?/p>

　　２、并聯(lián)電容器自勵(lì)發(fā)電：并聯(lián)電容器的連接方式分為星形和三角形兩種。勵(lì)磁電容的接入在發(fā)電機(jī)利用本身的剩磁發(fā)電的過(guò)程中，發(fā)電機(jī)周期性地向電容器充電；同時(shí)，電容器也周期性地通過(guò)異步電機(jī)的定子繞組放電。這種電容器與繞組組成的交替進(jìn)行充放電的過(guò)程，不斷地起到勵(lì)磁的作用，從而使發(fā)電機(jī)正常發(fā)電。勵(lì)磁電容分為主勵(lì)磁電容和輔助勵(lì)磁電容，主勵(lì)磁電容是保證空載情況下建立電壓所需要的電容，輔助電容則是為了保證接入負(fù)載后電壓的恒定，防止電壓崩潰而設(shè)的。

　　通過(guò)上述的分析，異步發(fā)電機(jī)的起動(dòng)、并網(wǎng)很方便且便于自動(dòng)控制、價(jià)格低、運(yùn)行可靠、維修便利、運(yùn)行效率也較高、因此在風(fēng)力發(fā)電方面并網(wǎng)機(jī)組基本上都是采用異步發(fā)電機(jī)，而

　　同步發(fā)電機(jī)則常用于獨(dú)立運(yùn)行方面。

　　偏航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　根據(jù)調(diào)向力矩的大小，可以進(jìn)行齒輪傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算。當(dāng)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)體大齒輪的主動(dòng)小齒輪的強(qiáng)度不能滿足時(shí)，可選用兩套偏航電機(jī)－－－行星齒輪減速器分置于風(fēng)輪主輪的兩側(cè)對(duì)稱布置，每個(gè)電機(jī)的容量為總?cè)萘康囊话搿｝X輪傳動(dòng)計(jì)算可按開(kāi)式齒輪傳動(dòng)計(jì)算，其主要的磨損形式是齒面磨損失效，如調(diào)向力矩較大，除按照彎曲強(qiáng)度計(jì)算之外，應(yīng)計(jì)算齒面接觸強(qiáng)度。

　　值得注意的是，大多數(shù)風(fēng)機(jī)的發(fā)電機(jī)輸出功率的同軸電纜在風(fēng)力機(jī)偏航時(shí)一同旋轉(zhuǎn)，為了防止偏航超出而引起的電纜旋轉(zhuǎn)，應(yīng)該設(shè)置解纜裝置，并增加扭纜傳感器以監(jiān)視電纜的扭轉(zhuǎn)狀態(tài)。位于下風(fēng)向布重的風(fēng)輪，能夠自動(dòng)找正風(fēng)向。在總體布置時(shí)應(yīng)考慮塔架前面的重量略重一些，這樣在風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)平衡就會(huì)好一些。

　　電機(jī)的切換

　　根據(jù)風(fēng)速?zèng)Q定是選擇小發(fā)電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電，還是選擇大發(fā)電機(jī)空轉(zhuǎn)，若風(fēng)速低于8米/秒，則小發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行且風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)切換到“投入G2”。如果風(fēng)速高于8米/秒，則選擇“空轉(zhuǎn)G1”運(yùn)行狀態(tài)。

　　投入G2：

　　小發(fā)電機(jī)接觸器閉合，發(fā)電機(jī)并網(wǎng)電流由可控硅控制到350A。一旦投入過(guò)程完成，可控硅切除，風(fēng)機(jī)切換到“運(yùn)行G2”狀態(tài)。

　　風(fēng)電投入小發(fā)電機(jī)發(fā)電，如果平均輸出功率在某一單位時(shí)間內(nèi)太低，這是小發(fā)電機(jī)斷開(kāi)且風(fēng)機(jī)切換到“等待重新支轉(zhuǎn)”的狀態(tài)。如果平均輸出功率超過(guò)了限定值110KW，則小發(fā)電機(jī)切除，風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)切換到“G1空轉(zhuǎn)”。

　　G1空轉(zhuǎn)：

　　風(fēng)機(jī)等待風(fēng)速達(dá)到投入大電機(jī)的風(fēng)速，一旦達(dá)到這個(gè)風(fēng)速則風(fēng)機(jī)就切換到“投入G1”狀態(tài)。

　　投入G1：

　　大發(fā)電機(jī)的接觸接通。發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)電流由可控硅將其限定在350A。投入過(guò)程一結(jié)束，可控硅切除，風(fēng)機(jī)切換到“運(yùn)行G1”狀態(tài)。

　　運(yùn)行G1

　　風(fēng)機(jī)的大電機(jī)投入發(fā)電，如果功率輸出在一定的時(shí)間內(nèi)少于限定值80KW，大發(fā)電機(jī)切除，風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)切換到“切換G11-G12”狀態(tài)。

　　切換G1-G2

　　大發(fā)電機(jī)的接觸器切除小發(fā)電機(jī)的接觸器接通，可控硅將發(fā)電機(jī)的電流限定到700A，一旦投入過(guò)程完成，可控硅切除，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)為“運(yùn)轉(zhuǎn)G2”狀態(tài)。

　　等待再投入

　　如果小發(fā)電機(jī)的出力小于限定值，則此運(yùn)行狀態(tài)動(dòng)作。此狀態(tài)下，小發(fā)電機(jī)的接觸器被切除，如果風(fēng)速有效，風(fēng)機(jī)就切換到“投入G2”狀態(tài)，如果風(fēng)速低于限定值，風(fēng)機(jī)將切換到“空轉(zhuǎn)G2”狀態(tài)。

　　風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變

　　風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變

　　說(shuō)明各種工作狀態(tài)之間是如何實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換的。

　　提高工作狀態(tài)層次只能一層一層地上升，而要降低工作狀態(tài)層次可以是一層或多層。這種工作狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變方法是基本的控制策略，它主要出發(fā)點(diǎn)是確保機(jī)組的安全運(yùn)行。如果風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的工作狀態(tài)要往更高層次轉(zhuǎn)化，必須一層一層往上升，用這種過(guò)程確定系統(tǒng)的每個(gè)故障是否被檢測(cè)。當(dāng)系統(tǒng)在狀態(tài)轉(zhuǎn)變過(guò)程中檢測(cè)到故障，則自動(dòng)進(jìn)入停機(jī)狀態(tài)。

　　當(dāng)系統(tǒng)在運(yùn)行狀態(tài)中檢測(cè)到故障，并且這種故障是致命的，那么工作狀態(tài)不得不從運(yùn)行直接到緊停，這可以立即實(shí)現(xiàn)而不需要通過(guò)暫停和停止。

　　下面我們進(jìn)一步說(shuō)明當(dāng)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，系統(tǒng)是如何動(dòng)作的。

　　1．工作狀態(tài)層次上升

　　緊停→停機(jī)

　　如果停機(jī)狀態(tài)的條件滿足，則：

　　1)關(guān)閉緊停電路；

　　2)建立液壓工作壓力；

　　3)松開(kāi)機(jī)械剎車。

　　停機(jī)→暫停

　　如果暫停的條件滿足，則，

　　1)起動(dòng)偏航系統(tǒng)；

　　2)對(duì)變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，接通變槳距系統(tǒng)壓力閥。

　　暫停→運(yùn)行

　　如果運(yùn)行的條件滿足，則：

　　1)核對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是否處于上風(fēng)向；

　　2)葉尖阻尼板回收或變槳距系統(tǒng)投入工作；

　　3)根據(jù)所測(cè)轉(zhuǎn)速，發(fā)電機(jī)是否可以切人電網(wǎng)。

　　2．工作狀態(tài)層次下降

　　工作狀態(tài)層次下降包括3種情況：

　　(1)緊急停機(jī)。緊急停機(jī)也包含了3種情況，即：停止→緊停；暫停→緊停；運(yùn)行→緊停。其主要控制指令為：

　　1)打開(kāi)緊停電路；

　　2)置所有輸出信號(hào)于無(wú)效；

　　3)機(jī)械剎車作用；

　　4)邏輯電路復(fù)位。

　　(2)停機(jī)。停機(jī)操作包含了兩種情況，即：暫停→停機(jī)；運(yùn)行→停機(jī)。

　　暫停→停機(jī)

　　1)停止自動(dòng)調(diào)向；

　　2)打開(kāi)氣動(dòng)剎車或變槳距機(jī)構(gòu)回油閥(使失壓)。

　　運(yùn)行→停機(jī)

　　1)變槳距系統(tǒng)停止自動(dòng)調(diào)節(jié)；

　　2)打開(kāi)氣動(dòng)剎車或變槳距機(jī)構(gòu)回油閥(使失壓)；

　　3)發(fā)電機(jī)脫網(wǎng)。

　　(3)暫停。

　　1)如果發(fā)電機(jī)并網(wǎng)，調(diào)節(jié)功率降到。后通過(guò)晶閘管切出發(fā)電機(jī)；

　　2)如果發(fā)電機(jī)沒(méi)有并入電網(wǎng)，則降低風(fēng)輪轉(zhuǎn)速至0。

　　(三)故障處理

　　工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程實(shí)際上還包含著一個(gè)重要的內(nèi)容：當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組將自動(dòng)地從較高的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換到較低的工作狀態(tài)。故障處理實(shí)際上是針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組從某一工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換到較低的狀態(tài)層次可能產(chǎn)生的問(wèn)題，因此檢測(cè)的范圍是限定的。

　　為了便于介紹安全措施和對(duì)發(fā)生的每個(gè)故障類型處理，我們給每個(gè)故障定義如下信息：

　　1)故障名稱；

　　2)故障被檢測(cè)的描述；

　　3)當(dāng)故障存在或沒(méi)有恢復(fù)時(shí)工作狀態(tài)層次；

　　4)故障復(fù)位情況(能自動(dòng)或手動(dòng)復(fù)位，在機(jī)上或遠(yuǎn)程控制復(fù)位)。

　　(1)故障檢測(cè)。控制系統(tǒng)設(shè)在頂部和地面的處理器都能夠掃描傳感器信號(hào)以檢測(cè)故障，故障由故障處理器分類，每次只能有一個(gè)故障通過(guò)，只有能夠引起機(jī)組從較高工作狀態(tài)轉(zhuǎn)入較低工作狀態(tài)的故障才能通過(guò)。

　　(2)故障記錄。故障處理器將故障存儲(chǔ)在運(yùn)行記錄表和報(bào)警表中。

　　(3)對(duì)故障的反應(yīng)。對(duì)故障的反應(yīng)應(yīng)是以下三種情況之一：

　　1)降為暫停狀態(tài)；

　　2)降為停機(jī)狀態(tài)；

　　3)降為緊急停機(jī)狀態(tài)。

　　4)故障處理后的重新起動(dòng)。在故障已被接受之前，工作狀態(tài)層不可能任意上升。故障被接受的方式如下：

　　如果外部條件良好，一此外部原因引起的故障狀態(tài)可能自動(dòng)復(fù)位。一般故障可以通過(guò)遠(yuǎn)程控制復(fù)位，如果操作者發(fā)現(xiàn)該故障可接受并允許起動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，他可以復(fù)位故障。有些故障是致命的，不允許自動(dòng)復(fù)位或遠(yuǎn)程控制復(fù)位，必須有工作人員到機(jī)組工作現(xiàn)場(chǎng)檢查，這些故障必須在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組內(nèi)的控制面板上得到復(fù)位。故障狀態(tài)被自動(dòng)復(fù)位后10min將自動(dòng)重新起動(dòng)。但一天發(fā)生次數(shù)應(yīng)有限定，并記錄顯示在控制面板上。

　　如果控制器出錯(cuò)可通過(guò)自檢(WATCHDOG)重新起動(dòng)。

風(fēng)機(jī)并網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖：風(fēng)機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)講解.ppt

　　二十世紀(jì)初人們開(kāi)始研究風(fēng)力發(fā)電機(jī)，到三、四十年代開(kāi)始實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電，而并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的出現(xiàn)則在五、六十年代。風(fēng)力發(fā)電事業(yè)的真正大規(guī)模興起是在70年代第一次石油危機(jī)以后。其容量迅速向大型化發(fā)展，因?yàn)閱螜C(jī)容量越大，單位容量成本就越低。主流機(jī)型的發(fā)展次序大體是：50KW，100 KW，150 KW，300 KW，600 KW，750 KW，1000 KW，1500 KW，2000 KW，3000 KW…。但是單機(jī)容量增大在降低制造成本的同時(shí)，卻導(dǎo)致運(yùn)輸安裝成本增加。  按產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的氣動(dòng)力分:阻力型和升力型 按旋轉(zhuǎn)軸方向分:垂直軸型和水平軸型 按功率調(diào)節(jié)方式分:定槳距型和變槳距型 按轉(zhuǎn)速變與不變分:定速型與變速型 按葉片與塔筒位置分:上風(fēng)向型與下風(fēng)向型  采用變槳變速技術(shù)，提高風(fēng)能轉(zhuǎn)換率； 大型雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成為主流產(chǎn)品； 無(wú)齒輪箱風(fēng)力發(fā)電技術(shù)開(kāi)始受到重視； 發(fā)電機(jī)與變流器的集成設(shè)計(jì)技術(shù)； 基于高性能微處理器芯片的控制技術(shù)；           2.1概述 風(fēng)輪的作用是把風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能。 風(fēng)輪一般由一個(gè)、兩個(gè)或兩個(gè)以上，幾何形狀相同的葉片和一個(gè)輪轂組成。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的空氣動(dòng)力特性取決于風(fēng)輪的幾何形式，風(fēng)輪的幾何形式取決于葉片數(shù)、葉片的弦長(zhǎng)、扭角、相對(duì)厚度分布以及葉片所用翼型空氣動(dòng)力特性等。    2.4 葉片的基本概念   2.5 葉片設(shè)計(jì)時(shí)需考慮因素：    2.7 葉片材料 3.5 偏航制動(dòng)器 3.6 偏航計(jì)數(shù)器 3.7 扭纜保護(hù)裝置 四、主傳動(dòng)鏈系統(tǒng) 4.2調(diào)槳機(jī)構(gòu) 主軸的作用是連接輪轂和齒輪箱，有些風(fēng)機(jī)主軸涵蓋在齒輪箱內(nèi)，主軸軸承主要有兩種安裝方式：兩個(gè)獨(dú)立軸承分別安裝在主軸前后兩端；或者主軸前端配一個(gè)軸承，主軸后端與齒輪箱輸入端連接。主軸軸承的結(jié)構(gòu)形式一般采用雙列滾珠調(diào)心軸承。 齒輪箱是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的一個(gè)重要部件，其主要功能是將風(fēng)輪在風(fēng)力作用下所產(chǎn)生的動(dòng)力傳給發(fā)電機(jī)，使其得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速很低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到發(fā)電機(jī)發(fā)電要求，必須通過(guò)齒輪箱增速來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前齒輪箱主要采用兩級(jí)斜齒和一級(jí)行星齒輪的結(jié)構(gòu)方式。 剎車機(jī)構(gòu)由安裝在低速軸或高速軸上的剎車圓盤與布置在四周的液壓夾鉗構(gòu)成。液壓閘鉗固定，剎車圓盤隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。剎車閘鉗有一個(gè)預(yù)壓的彈簧制動(dòng)力，液壓力通過(guò)油缸中的活塞將制動(dòng)閘鉗打開(kāi)。機(jī)械剎車的預(yù)壓彈簧制動(dòng)力，一般要求在額定負(fù)載下脫網(wǎng)時(shí)能夠保證風(fēng)力機(jī)安全停機(jī) 。 在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，常采用剛性聯(lián)軸器、彈性聯(lián)軸器（或萬(wàn)向聯(lián)軸器）二種方式。 通常在低速軸端（主軸與齒軸箱低速軸聯(lián)接處）選用剛性聯(lián)軸器。 在高速軸端（發(fā)電機(jī)與齒輪箱高速軸聯(lián)接處）選用彈性聯(lián)軸器（或萬(wàn)向聯(lián)軸器）。一般選用輪胎聯(lián)軸器、十字節(jié)聯(lián)軸器或者復(fù)合材料聯(lián)軸器。 在定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，液壓系統(tǒng)的主要任務(wù)是執(zhí)行風(fēng)力機(jī)的氣動(dòng)剎車和機(jī)械剎車；在變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，液壓系統(tǒng)主要控制變距機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速控制、功率控制，同時(shí)也控制機(jī)械剎車機(jī)構(gòu)。 液壓系統(tǒng)包括液壓泵站、槳距調(diào)節(jié)液壓缸、剎車圓盤閘。 控制系統(tǒng)是整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的核心，它保持風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全可靠運(yùn)行；實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)的監(jiān)控顯示，保證了機(jī)組功率的優(yōu)化控制；并在機(jī)組出現(xiàn)故障時(shí)能自動(dòng)處理并安全停機(jī)。 主控柜內(nèi)電力系統(tǒng)主要由配電、供電、軟并網(wǎng)（含軟啟動(dòng)）、功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)雀鞣窒到y(tǒng)組成。他們都在控制器的控制下自動(dòng)工作。 感應(yīng)發(fā)電機(jī)可以直接聯(lián)入電網(wǎng)，也可以通過(guò)晶閘管調(diào)壓裝置與電網(wǎng)連接。 變距控制系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)。變距控制器是一個(gè)非線性比例控制器 ，它可以補(bǔ)償比例閥的死帶和極限。變距系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是液壓系統(tǒng) ，節(jié)距控制器的輸出信號(hào)經(jīng)Ｄ/Ａ轉(zhuǎn)換后變成電壓信號(hào)控制比例閥 ，驅(qū)動(dòng)油缸活塞 ，推動(dòng)變距機(jī)構(gòu) ，使槳葉節(jié)距角變化。 風(fēng)場(chǎng)廠管理控制系統(tǒng)（Wind Power Management System WPMS）可以監(jiān)測(cè)所有風(fēng)電機(jī)的運(yùn)行狀況；在風(fēng)電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)記錄下風(fēng)電機(jī)的故障原因并報(bào)警；在故障消除后可遠(yuǎn)程啟、停機(jī)；在風(fēng)機(jī)基本狀態(tài)模塊上可顯示每臺(tái)風(fēng)機(jī)的各種狀態(tài)參數(shù)。 七、發(fā)電機(jī)系統(tǒng) 7.3 籠型異步發(fā)電機(jī) 7.4 永磁低速

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