交流傳動(dòng)技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用--汪棟

1、 二一二 二一三 學(xué)年第 二 學(xué)期 信息科學(xué)與工程學(xué)院 課程報(bào)告 課程名稱： 交流傳動(dòng)技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用 班 級(jí)： 自動(dòng)化1101（卓越） 學(xué) 號(hào)： 201104134219 姓 名： 汪棟 任課教師： 劉惠康 二一四 年 六 月中國(guó)風(fēng)能資源十分豐富：陸上和近?？晒╅_(kāi)發(fā)和利用的風(fēng)能儲(chǔ)量分別為2.53億千瓦和7.5億千瓦,具有發(fā)展風(fēng)能的潛力和得天優(yōu)厚的優(yōu)勢(shì)。在未來(lái)的能源市場(chǎng)上，充分開(kāi)發(fā)和挖掘這一潛力和優(yōu)勢(shì)，將有助于持續(xù)保持本國(guó)的能源活力和維持經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。在開(kāi)發(fā)利用風(fēng)能的過(guò)程中，風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)是其必須的環(huán)節(jié)，而風(fēng)電機(jī)組的應(yīng)用又是建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)的重中之重。一、概況直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，是一種由風(fēng)輪直

2、接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，亦稱無(wú)齒輪風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，這種風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用多極發(fā)電機(jī)與風(fēng)輪直接連接進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的方式，免去了齒輪箱這一傳統(tǒng)部件。由于目前在某些兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中齒輪箱是容易過(guò)載和損壞率較高的部件，而無(wú)齒輪箱的直驅(qū)方式能有效地減少由于齒輪箱磨損問(wèn)題而造成的機(jī)組故障，可有效提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和壽命，減少維護(hù)成本，因而得到了市場(chǎng)青睞。此外，直驅(qū)式風(fēng)電系統(tǒng)主要采用全功率變流技術(shù)，該技術(shù)可使風(fēng)輪和發(fā)電機(jī)的調(diào)速范圍擴(kuò)展到0 %150% 的額定轉(zhuǎn)速，提高了風(fēng)能利用范圍。且全功率變流技術(shù)對(duì)低電壓穿越技術(shù)有很好的解決途徑，為直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)一步發(fā)展增加了優(yōu)勢(shì)。二、直驅(qū)式與雙饋式發(fā)電機(jī)原理2.1 直

3、驅(qū)式永磁發(fā)電機(jī)一些企業(yè)認(rèn)為齒輪箱是故障較高的部件，采用無(wú)齒輪箱結(jié)構(gòu)能大大提高風(fēng)電機(jī)組可靠性，降低故障率，提高風(fēng)電機(jī)組壽命，因此，這些企業(yè)看好直驅(qū)機(jī)組未來(lái)發(fā)展?jié)摿褪袌?chǎng)需求，使得擁有直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組生產(chǎn)技術(shù)的廠商數(shù)量在逐漸增加，包括Enercon、金風(fēng)科技、西門子、GE、湘電風(fēng)能、航天萬(wàn)源和東方電機(jī)等。Ø 直驅(qū)式永磁發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)及其原理直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)輪直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，主要由風(fēng)輪、傳動(dòng)裝置、發(fā)電機(jī)、變流器、控制系統(tǒng)等組成。為了提高低速發(fā)電機(jī)效率，直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用大幅度增加極對(duì)數(shù)（一般極數(shù)提高到100左右）來(lái)提高風(fēng)能利用率，采用全功率變流器實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的調(diào)速。直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電變速恒

4、頻機(jī)組示意圖直驅(qū)發(fā)電機(jī)按照勵(lì)磁方式可分為電勵(lì)磁和永磁兩種。電勵(lì)磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用與水輪發(fā)電機(jī)相同的工作原理。永磁直驅(qū)是近年來(lái)研發(fā)的風(fēng)電技術(shù)，該技術(shù)用永磁材料替代復(fù)雜的電勵(lì)磁系統(tǒng)，發(fā)電結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量相對(duì)勵(lì)磁直驅(qū)機(jī)組較輕。但永磁部件存在長(zhǎng)期強(qiáng)沖擊振動(dòng)和大范圍溫度變化條件下的磁穩(wěn)定性問(wèn)題，永磁材料的抗鹽霧腐蝕問(wèn)題，空氣中微小金屬顆粒在永磁材料上的吸附從而引起發(fā)電機(jī)磁隙變化問(wèn)題，以及在強(qiáng)磁條件下機(jī)組維護(hù)困難問(wèn)題等。此外，永磁直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在制造過(guò)程中，需要稀土這種戰(zhàn)略性資源的供應(yīng)，成本較高。Ø 直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)永磁同步發(fā)電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)與一般同步發(fā)電機(jī)相同，轉(zhuǎn)子采用永磁結(jié)構(gòu)，

5、無(wú)勵(lì)磁繞組及滑環(huán)碳刷。發(fā)電機(jī)軸直接連到風(fēng)力機(jī)軸上，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速變化。 由于發(fā)電機(jī)為直接驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)， 省去了齒輪箱，系統(tǒng)運(yùn)行噪聲低、可靠性高。但是直接耦合的永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速很低， 發(fā)電機(jī)極數(shù)多、體積大、制造成本高。 直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有一下特點(diǎn)：（1）由于傳動(dòng)系統(tǒng)部件的減少，提高了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的可靠性和可利用率； （2）永磁發(fā)電技術(shù)及變速恒頻技術(shù)的采用提高了風(fēng)電機(jī)組的效率； （3）機(jī)械傳動(dòng)部件的減少降低了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的噪音； （4）可靠性的提高降低了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行維護(hù)成本； （5）機(jī)械傳動(dòng)部件的減少降低了機(jī)械損失，提高了整機(jī)效率； （6）利用變速恒頻技術(shù)，可以進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償； （7）由于減

6、少了部件數(shù)量，使整機(jī)的生產(chǎn)周期大大縮短。在直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)上還有一個(gè)重要的特點(diǎn)，那就是繞組的槽數(shù)與磁極數(shù)不成整數(shù)關(guān)系，這是因?yàn)楫?dāng)所有磁極與槽數(shù)整齊對(duì)應(yīng)時(shí)，磁力線有最短磁路，轉(zhuǎn)子與定子間的強(qiáng)大吸引力會(huì)使發(fā)電機(jī)起動(dòng)非常困難。而且葉輪軸直接與發(fā)電機(jī)軸相連，電力并不穩(wěn)定，通過(guò)整流器，濾波器和逆變器一些列設(shè)備將電能輸送電網(wǎng)，但是期間為了保證質(zhì)量較高較穩(wěn)定的電能輸出，逆變器起到了及其關(guān)鍵的作用，同時(shí)，逆變器的高昂價(jià)格也成為制約直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)在風(fēng)力發(fā)電應(yīng)用的一個(gè)主要因素。2.2雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)雙饋式異步發(fā)電機(jī)實(shí)際是異步感應(yīng)電機(jī)的一種變異， 這種發(fā)電機(jī)始于上世紀(jì)80年代， 日本日立公司、 東

7、芝公司和前蘇聯(lián)在這種發(fā)電機(jī)的研制和開(kāi)發(fā)中都作出了顯著的貢獻(xiàn)。 目前美國(guó)GE能源、EMD；德國(guó)VEM Sachsenwerk GmbH， LDW； 瑞士ABB等公司的很多風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)品， 采用變速雙饋風(fēng)力發(fā)電的技術(shù)方案。 目前， 市場(chǎng)占有率最高的雙饋?zhàn)兯俸泐l風(fēng)力發(fā)電機(jī)組， 其風(fēng)輪槳距角可以調(diào)節(jié)， 同時(shí)發(fā)電機(jī)可以變速， 并輸出恒頻恒壓電能， 效率較高。 在低于額定風(fēng)速時(shí)， 它通過(guò)改變轉(zhuǎn)速和槳距角使機(jī)組在最佳尖速比下運(yùn)行， 輸出最大的功率， 而在高風(fēng)速時(shí)通過(guò)改變槳距角使機(jī)組功率輸出穩(wěn)定在額定功率。 這種形式的性價(jià)比和效率均較高， 逆變器功率較小。 調(diào)速范圍達(dá)到30%額定轉(zhuǎn)速， 變流的容量只有系統(tǒng)容量

8、的30%左右， 變速恒頻驅(qū)動(dòng)和MPPT控制， 有功、 無(wú)功功率可獨(dú)立進(jìn)行控制。 雙饋異步發(fā)電機(jī)在結(jié)構(gòu)上與繞線式異步電機(jī)相似， 定子、 轉(zhuǎn)子均為三相對(duì)稱繞組，轉(zhuǎn)子繞組電流由滑環(huán)導(dǎo)入， 定子接入電網(wǎng)， 電網(wǎng)通過(guò)四象限AC-DC-AC變頻器向發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子供電， 提供交流勵(lì)磁。 但存在滑環(huán)和變速箱的問(wèn)題， 對(duì)電網(wǎng)的沖擊較大。Ø 雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)及其原理雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉輪通過(guò)多級(jí)齒輪增速箱驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，主要結(jié)構(gòu)包括風(fēng)輪、傳動(dòng)裝置、發(fā)電機(jī)、變流器系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等。雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)將齒輪箱傳輸?shù)桨l(fā)電機(jī)主軸的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，通過(guò)發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子傳送給電網(wǎng)。發(fā)電機(jī)定子繞組直接和電網(wǎng)

9、連接，轉(zhuǎn)子繞組和頻率、幅值、相位都可以按照要求進(jìn)行調(diào)節(jié)的變流器相連。變流器控制電機(jī)在亞同步和超同步轉(zhuǎn)速下都保持發(fā)電狀態(tài)。在超同步發(fā)電時(shí)，通過(guò)定轉(zhuǎn)子兩個(gè)通道同時(shí)向電網(wǎng)饋送能量，這時(shí)變流器將直流側(cè)能量饋送回電網(wǎng)。在亞同步發(fā)電時(shí)，通過(guò)定子向電網(wǎng)饋送能量、轉(zhuǎn)子吸收能量產(chǎn)生制動(dòng)力矩使電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，變流系統(tǒng)雙向饋電，故稱雙饋技術(shù)。雙饋風(fēng)力發(fā)電變速恒頻機(jī)組示意圖變流器通過(guò)對(duì)雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行勵(lì)磁，使得雙饋發(fā)電機(jī)的定子側(cè)輸出電壓的幅值、頻率和相位與電網(wǎng)相同，并且可根據(jù)需要進(jìn)行有功和無(wú)功的獨(dú)立控制。 變流器控制雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)，減小并網(wǎng)沖擊電流對(duì)電機(jī)和電網(wǎng)造成的不利影響。 提供多種通信

10、接口，用戶可通過(guò)這些接口方便的實(shí)現(xiàn)變流器與系統(tǒng)控制器及風(fēng)場(chǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的集成控制。提供實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，用戶可以實(shí)時(shí)監(jiān)控風(fēng)機(jī)變流器運(yùn)行狀態(tài)。 變流器采用三相電壓型交-直-交雙向變流器技術(shù)。在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子側(cè)變流器實(shí)現(xiàn)定子磁場(chǎng)定向矢量控制策略，電網(wǎng)側(cè)變流器實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓定向矢量控制策略；系統(tǒng)具有輸入輸出功率因數(shù)可調(diào)、自動(dòng)軟并網(wǎng)和最大功率點(diǎn)跟蹤控制功能。功率模塊采用高開(kāi)關(guān)頻率的IGBT功率器件，保證良好的輸出波形，改善雙饋異步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和輸出電能質(zhì)量。這種電壓型交-直-交變流器的雙饋異步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了基于風(fēng)機(jī)最大功率點(diǎn)跟蹤的發(fā)電機(jī)有功和無(wú)功的解耦控制，是目前雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的一個(gè)代表

11、方向。 雙饋異步發(fā)電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)與異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)相同，但轉(zhuǎn)子中帶有集電環(huán)和電刷，轉(zhuǎn)子側(cè)可加入交流勵(lì)磁，既能輸入電能也可輸出電能。其定子繞組直接接入電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子繞組由一個(gè)頻率、相位、幅值可調(diào)的 AC-AC 或 AC-DC-AC 變流器提供低頻勵(lì)磁電源， 實(shí)現(xiàn)恒頻輸出。 其風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)工作原理見(jiàn)圖2。 當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組通過(guò)低頻勵(lì)磁電流時(shí)，轉(zhuǎn)子中形成一個(gè)低頻旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度 n2 與轉(zhuǎn)子的機(jī)械轉(zhuǎn)速 n1 疊加等于定子的同步轉(zhuǎn)速 ne， 即 n1 ±n2 =ne， 在發(fā)電機(jī)定子繞組中感應(yīng)出相應(yīng)于同步轉(zhuǎn)速的工頻電壓。當(dāng)風(fēng)速變化時(shí)，轉(zhuǎn)速 n1 隨之變化，在 n1 變化的同時(shí)， 相應(yīng)改變轉(zhuǎn)子勵(lì)磁

12、電流的頻率和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度 n2，以補(bǔ)償轉(zhuǎn)子機(jī)械轉(zhuǎn)速 n1 的變化，從而達(dá)到變速恒頻發(fā)電的目的。 Ø 雙饋異步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行方式根據(jù)雙饋異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的變化，雙饋發(fā)電機(jī)三種運(yùn)行方式：1）亞同步運(yùn)行狀態(tài)：在此種狀態(tài)下發(fā)電機(jī)本身旋轉(zhuǎn)速度n<n1（通入50Hz交流電同步轉(zhuǎn)速），由通入交流電流f2的電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n2與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速方向相同，因此n+n2=n1。2）超同步運(yùn)行狀態(tài)。： 此種狀態(tài)n>n1，改變通入轉(zhuǎn)子繞組的頻率為f2 的電流相序，側(cè)其所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n2的轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向相反，因此有n-n2=n1為了實(shí)現(xiàn)n2的轉(zhuǎn)向相反，在有亞同步運(yùn)行轉(zhuǎn)向超同步運(yùn)行時(shí)，

13、轉(zhuǎn)子三相繞組必須能自動(dòng)改變其相序；反之，也是一樣。3）同步運(yùn)行狀態(tài)：此種狀態(tài)下 n=n1，通入交流頻率f2=0，這表明通入轉(zhuǎn)子繞組的電流的頻率為0，也即是直流電流，此時(shí)與普通的發(fā)電機(jī)一樣。三、直驅(qū)式與雙饋式發(fā)電機(jī)的區(qū)別（一）從實(shí)際應(yīng)用角度，比對(duì)兩種類型風(fēng)機(jī)的特性可靠性 1）雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用的雙饋異步恒頻技術(shù)為國(guó)際先進(jìn)成熟的技術(shù)，變流器容量小，采用空冷冷卻方式；直驅(qū)發(fā)電機(jī)組采用全功率變流器，在低電壓穿越等情況下IGBT模塊的可靠性較低，同時(shí)全功率變流器通常需采用水冷冷卻方式，在實(shí)際運(yùn)行中的很多工況下，水冷系統(tǒng)容易出現(xiàn)故障，易導(dǎo)致變流器IGBT模塊燒毀。2）聯(lián)合動(dòng)力公司風(fēng)機(jī)機(jī)型采用準(zhǔn)三分之

14、一變頻，變流器容量小，成本低，雙饋機(jī)型發(fā)電機(jī)可控參數(shù)多，能對(duì)發(fā)電機(jī)電壓、頻率、轉(zhuǎn)速、無(wú)功功率和有功功率等參數(shù)方便可控，系統(tǒng)的穩(wěn)定性高。3）中國(guó)的風(fēng)機(jī)制造廠商針對(duì)直驅(qū)機(jī)型采用永磁同步發(fā)電機(jī)，永磁同步發(fā)電機(jī)存在過(guò)退磁現(xiàn)象（大容量的磁鐵和鐵心粘合的工藝較難實(shí)現(xiàn)；永磁材料會(huì)有不可逆退磁、高溫退磁等現(xiàn)象；永磁的功率因數(shù)也不易調(diào)節(jié)），在風(fēng)機(jī)使用壽命期內(nèi)，存在因退磁影響發(fā)電機(jī)效率的可能，所以直驅(qū)風(fēng)機(jī)尤其不適用于在溫度較高的地區(qū)。 4）在裝配質(zhì)量層面上，風(fēng)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)操作越少越好。直驅(qū)機(jī)型發(fā)電機(jī)在戶外單獨(dú)分體吊裝，會(huì)降低吊裝作業(yè)速度，在惡劣氣候環(huán)境下，嚴(yán)重降低裝配質(zhì)量。造價(jià)：由于直驅(qū)機(jī)型采用永磁同步發(fā)電機(jī)，永

15、磁材料為稀有金屬，致使電機(jī)成本高；而雙饋機(jī)型變流器容量小，容量?jī)H為機(jī)組總?cè)萘康?0%左右，使得變流器成本降低。故直驅(qū)機(jī)型比雙饋機(jī)型成本高。維護(hù)： 直驅(qū)機(jī)型的發(fā)電機(jī)尺寸和重量均比雙饋機(jī)型大，一旦發(fā)生故障，發(fā)電機(jī)維護(hù)費(fèi)用將非常昂貴，但直驅(qū)機(jī)型沒(méi)有齒輪箱，所以針對(duì)傳動(dòng)鏈的維護(hù)量相對(duì)較?。浑p饋機(jī)型存在齒輪箱易壞且維護(hù)量大的事實(shí)，同時(shí)，電機(jī)的滑環(huán)碳刷等也需要經(jīng)常維護(hù)。 生產(chǎn)運(yùn)行： 目前國(guó)內(nèi)直驅(qū)機(jī)型的產(chǎn)業(yè)技術(shù)成熟度低于雙饋機(jī)型的產(chǎn)業(yè)成熟度。由此導(dǎo)致直驅(qū)機(jī)型運(yùn)行穩(wěn)定性比雙饋機(jī)型低，例如在承德圍場(chǎng)某風(fēng)場(chǎng)，直驅(qū)風(fēng)機(jī)在遇陣風(fēng)后通常會(huì)出現(xiàn)非正常切出現(xiàn)象，嚴(yán)重影響風(fēng)機(jī)發(fā)電量。在實(shí)際運(yùn)行中，現(xiàn)場(chǎng)反映機(jī)組運(yùn)行的故障率比相

16、鄰風(fēng)場(chǎng)的雙饋機(jī)型高。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員提供數(shù)據(jù)，2010年1月中旬到2月中旬，在同為5萬(wàn)容量的相鄰兩個(gè)風(fēng)場(chǎng)，直驅(qū)機(jī)型的發(fā)電量約為雙饋機(jī)型的三分之二。（二）從技術(shù)細(xì)節(jié)角度，比對(duì)兩種類型風(fēng)機(jī)的特性明細(xì)異步雙饋 永磁直驅(qū) 驅(qū)動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)有齒輪箱，維護(hù)成本高 無(wú)齒輪箱或低傳動(dòng)比（半直驅(qū)） 電機(jī)種類電勵(lì)磁 永磁（需考慮永磁體退磁問(wèn)題） 電機(jī)尺寸、重量、造價(jià)小，輕，低 高，大，重 電機(jī)電纜的電磁釋放有釋放，需要屏蔽線 無(wú)釋放 電機(jī)滑環(huán)半年更換碳刷，2年更換滑環(huán) 無(wú)碳刷，無(wú)滑環(huán) 變流單元IGBT，單管額定電流小，技術(shù)難度大 IGBT，單管額定電流大，技術(shù)難度小 變流容量全功率的1/4 全功率逆變 變流系統(tǒng)穩(wěn)定性中

17、高 電網(wǎng)電壓突降的影響電機(jī)端電流、電機(jī)轉(zhuǎn)矩急增 電流、轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定 塔內(nèi)電纜工作電流類型高頻非正弦波，諧波分量較大，必須使用屏蔽電纜 正弦波 可承受瞬間電壓波動(dòng)-10%, +10% -85%, +10% 諧波畸變難以控制，因?yàn)橐S電機(jī)轉(zhuǎn)速變化進(jìn)行變頻 易控制，因?yàn)橹C波頻率穩(wěn)定 50Hz/60Hz之間的配置變化變流濾波參數(shù)需調(diào)整，齒輪箱需改變 變流濾波參數(shù)需調(diào)整電控系統(tǒng)體積、價(jià)格、維護(hù)成本中、中、高 大、高、低 電控系統(tǒng)平均效率中 高 （三）從本質(zhì)屬性角度，比對(duì)兩種類型的優(yōu)劣直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用水平軸、三葉片、上風(fēng)向、變槳距調(diào)節(jié)、直接驅(qū)動(dòng)、永磁同步發(fā)電機(jī)并

18、網(wǎng)的總體設(shè)計(jì)方案，相對(duì)于傳統(tǒng)的雙饋式異步發(fā)電機(jī)組其優(yōu)點(diǎn)如下：（1）由于傳動(dòng)系統(tǒng)部件的減少，提高了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的可靠性；（2）發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)之間采用全功率變流器，發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)之間的相互影響減??；（3）機(jī)械傳動(dòng)部件的減少降低了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的噪音；（4）可靠性的提高降低了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行維護(hù)成本；（5）機(jī)械傳動(dòng)部件的減少降低了機(jī)械損失，提高了整機(jī)效率；（6）可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)有功、無(wú)功功率的靈活控制；（7）由于減少了部件數(shù)量，使整機(jī)的生產(chǎn)周期大大縮短。雖然直接驅(qū)動(dòng)與采用交直交變頻器相結(jié)合的變速恒頻方式有一定的優(yōu)勢(shì)，但這種結(jié)構(gòu)方式也有其缺點(diǎn)，缺點(diǎn)如下：（1）采用的多極低速永磁同步發(fā)電機(jī)，電機(jī)直徑大，成本高

19、。由于運(yùn)輸問(wèn)題，電機(jī)的直徑不能超過(guò)4m，隨著機(jī)組容量的增大，給電機(jī)設(shè)計(jì)、加工制造帶來(lái)困難。（2）定子繞組絕緣等級(jí)要求較高。（3）采用全容量逆變裝置，功率變換器設(shè)備投資大，增加控制系統(tǒng)成本。（4）由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，使機(jī)艙重心前傾，設(shè)計(jì)和控制上難度加大。雙饋型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖傳統(tǒng)的雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的組成通常包含三個(gè)主要部分：風(fēng)輪、增速箱和發(fā)電機(jī)?，F(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)組增加了偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)并網(wǎng)時(shí)，要求風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)電的頻率與電網(wǎng)的頻率保持一致，即保持頻率恒定。雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組就是采用雙饋發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)子采用雙向四象限運(yùn)行變流器并網(wǎng)的一種變速恒頻機(jī)組。交流勵(lì)磁變速恒頻雙饋發(fā)電系統(tǒng)有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）在原動(dòng)