風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)教案

緒論能源是人類(lèi)社會(huì)存在與發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。過(guò)去200多年，建立在煤炭、石油、天然氣等化石燃料基礎(chǔ)上的能源體系，極大地推動(dòng)了人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展。然而，人們?cè)谖镔|(zhì)生活和精神生活不斷提高的同時(shí)，也越來(lái)越感悟到大規(guī)模使用化石燃料所帶來(lái)的嚴(yán)重后果；資源日益枯竭，環(huán)境不斷惡化，還誘發(fā)了不少?lài)?guó)與國(guó)之間、地區(qū)之間的政治經(jīng)濟(jì)糾紛，甚至沖突和戰(zhàn)爭(zhēng)。因此，人類(lèi)必須尋求一種新的、清潔、安全、可靠的可持續(xù)能源系統(tǒng)。風(fēng)能是太陽(yáng)能的一種轉(zhuǎn)化形式，是一種不產(chǎn)生任何污染物排放的可再生的自然資源。風(fēng)能的開(kāi)發(fā)利用已有數(shù)千年歷史。在蒸氣機(jī)發(fā)明以前，風(fēng)能就曾作為重要的動(dòng)力，由于船舶航行、提水飲用和灌溉、排水造田、磨面和鋸木等。在幾千年前，埃及的風(fēng)帆船就在尼羅河上航行。中國(guó)是最早使用帆船和風(fēng)車(chē)的國(guó)家之一，至少在三千年前的商代就出現(xiàn)了帆船。受化石能源資源日趨枯竭、能源供應(yīng)安全和保護(hù)環(huán)境等的驅(qū)動(dòng)，自20世紀(jì)70年代中期以來(lái)，世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家和一些發(fā)展中國(guó)家都重視風(fēng)能的開(kāi)發(fā)利用。特別是自20世紀(jì)90年代初以來(lái)，風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展十分迅速，世界風(fēng)電機(jī)裝機(jī)容量的年平均增長(zhǎng)率超過(guò)了30％，從1993年的216萬(wàn)kW上升到2003年的4030萬(wàn)kW。我國(guó)對(duì)現(xiàn)代風(fēng)力機(jī)的研制可以追溯到20世紀(jì)50年代，但系統(tǒng)的研究始于20世紀(jì)70年代。20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始，我國(guó)從國(guó)外引進(jìn)了一些大、中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并入電網(wǎng)。1986年山東榮成市建成中國(guó)第一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，年均發(fā)電量為33萬(wàn)kwh，以后相繼在福建平潭、廣東南澳島、新疆達(dá)坂城及內(nèi)蒙古朱日和等地建立了風(fēng)電場(chǎng)。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來(lái)，我國(guó)風(fēng)電發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，成為我國(guó)發(fā)展速度最快的能源工業(yè)，但是，我國(guó)安裝的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中90%是從國(guó)外進(jìn)口。我國(guó)對(duì)現(xiàn)代并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的研究工作始于20世紀(jì)80年代，我國(guó)自行研制出的有20kw,30kw,75kw,120kw,200kw,600kw和1MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。目前世界上有幾十種型號(hào)的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在商業(yè)化運(yùn)行，大體可分為四種類(lèi)型。第一種為雙繞組定槳距恒速機(jī)型，以Bounsl,BOUNS2,Nordex60和Nordex63為代表。第二種為變滑差變速機(jī)型，主要代表VestasV63,VstasV66,VstasV80.第三種是采用雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)差勵(lì)磁方案，實(shí)現(xiàn)變速變距運(yùn)行的機(jī)型，主要代表機(jī)型有DeWind公司的DeWindD6,D9，Tacke公司的TW-1.5，TW-2.0和Nordex80。第四種是采用直接驅(qū)動(dòng)的永磁發(fā)電機(jī)，直接采用交-直-交功率變換系統(tǒng)送電，如德國(guó)EnerconE66、意大利Gamma60型等。當(dāng)前國(guó)外大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)展趨勢(shì)是單機(jī)容量越來(lái)越大，機(jī)組運(yùn)行越來(lái)越可靠，而維護(hù)量越來(lái)越小。從國(guó)內(nèi)外近幾年風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展看，隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)也在不斷發(fā)展，以滿(mǎn)足其自身對(duì)風(fēng)速變化、成本、環(huán)境及穩(wěn)定運(yùn)行等方面的要求，其主要發(fā)展趨勢(shì)為：變槳距調(diào)節(jié)方式迅速取代失速調(diào)節(jié)方式。從目前市場(chǎng)看，變槳距調(diào)節(jié)方式能充分克服失速調(diào)節(jié)不能充分利用風(fēng)能的缺陷，因此，得到了迅速的應(yīng)用。變速運(yùn)行方式迅速取代恒速運(yùn)行方式。由于變速運(yùn)行方式能夠最大限度地利用風(fēng)能，提高風(fēng)力機(jī)的運(yùn)行效率，因而被廣泛采用。風(fēng)力機(jī)的基本理論風(fēng)力機(jī)是一種葉片式機(jī)械，風(fēng)機(jī)的槳葉與機(jī)翼類(lèi)似，可用機(jī)翼升力理論描述。本章介紹了風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)及分類(lèi)、風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)、槳葉受力分析以及風(fēng)輪氣動(dòng)功率的調(diào)節(jié)等內(nèi)容。第一節(jié)風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)及分類(lèi)風(fēng)力發(fā)電是將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，轉(zhuǎn)換成電能。本節(jié)主要介紹風(fēng)力機(jī)組的基本結(jié)構(gòu)及分類(lèi)。一、風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)風(fēng)力機(jī)的樣式雖然很多，但其原理和結(jié)構(gòu)總的來(lái)說(shuō)還是大同小異的。這里以水平軸風(fēng)力機(jī)為例作介紹。它主要由以下幾部分組成：風(fēng)輪、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（增速箱）、發(fā)電機(jī)、機(jī)座、塔架、調(diào)速器（限速器）、調(diào)向器、停車(chē)制動(dòng)器等，如圖2-1所示。(1)輪轂。風(fēng)力機(jī)葉片都要裝在輪轂上。輪轂是風(fēng)輪的樞紐，也是葉片根部與主軸的連接件。所有從葉片傳來(lái)的力，都通過(guò)輪轂傳遞到傳動(dòng)系統(tǒng)，再傳到風(fēng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)的對(duì)象。同時(shí)輪轂也是控制葉片槳距（使葉片作俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)）的所在，在設(shè)計(jì)中應(yīng)保持足夠的強(qiáng)度。（2）調(diào)速或限速裝置。在很多情況下，要求風(fēng)力機(jī)不論風(fēng)俗如何變化，轉(zhuǎn)速總保持恒定或不超過(guò)某一限定值，為此，采用了調(diào)速或限速裝置。當(dāng)風(fēng)速過(guò)高時(shí)，這些裝置還用來(lái)限制功率，并減小作用在葉片上的力。調(diào)速或限速裝置有各種各樣的類(lèi)型，但從原理上來(lái)看大致有三類(lèi)：第一類(lèi)是使風(fēng)輪偏離主風(fēng)向；第二類(lèi)是利用氣動(dòng)阻力；第三類(lèi)是改變?nèi)~片的槳距角。圖2-1風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)和組成（3）塔架。風(fēng)力機(jī)塔載有機(jī)艙及轉(zhuǎn)子。通常高的塔架具有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)殡x地面越高，風(fēng)速越大。它可以為管狀的塔架，也可以是格子狀的塔架。管狀的塔架對(duì)于維修人員更為安全，因?yàn)樗麄兛梢酝ㄟ^(guò)內(nèi)部的梯子達(dá)到塔頂。格狀塔架的優(yōu)點(diǎn)在于它比較便宜。風(fēng)力機(jī)的塔架除了要支撐風(fēng)力機(jī)的重量，還要承受吹向風(fēng)力機(jī)和塔架的風(fēng)壓，以及風(fēng)力機(jī)運(yùn)行中的動(dòng)載荷。它的剛度和風(fēng)力機(jī)的振動(dòng)有密切聯(lián)系，如果說(shuō)塔架對(duì)小型風(fēng)力機(jī)影響還不太大的話(huà)，對(duì)大、中型風(fēng)力機(jī)的影響就不容忽視了。（4）機(jī)艙。機(jī)艙包含著風(fēng)力機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備，包括齒輪箱、發(fā)電機(jī)。維護(hù)人員可以通過(guò)風(fēng)力機(jī)塔架進(jìn)入機(jī)艙。（5）葉片。捕獲風(fēng)能并將風(fēng)力傳送到轉(zhuǎn)子軸心。現(xiàn)代600kw風(fēng)機(jī)上每個(gè)葉片的測(cè)量長(zhǎng)度大約為20m，而且被設(shè)計(jì)得很像飛機(jī)的機(jī)翼。（6）低速軸。風(fēng)力機(jī)的低速軸將轉(zhuǎn)子軸心與齒輪箱連接在一起。在現(xiàn)代600kw風(fēng)電機(jī)上，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相當(dāng)慢，大約為19—30r/min。軸中有用于液壓系統(tǒng)的導(dǎo)管來(lái)激發(fā)空氣動(dòng)力閘的運(yùn)行。（7）齒輪箱。風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的能量，通過(guò)主軸、齒輪箱及高速軸傳動(dòng)到發(fā)電機(jī)。使用齒輪箱，可以將風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子上的較低速轉(zhuǎn)、較高轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換為用于發(fā)電機(jī)上的較高轉(zhuǎn)速、較低轉(zhuǎn)矩。風(fēng)力機(jī)上的齒輪箱通常在轉(zhuǎn)子及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速之間具有單一的齒輪比。對(duì)于600kw或750kw機(jī)組的齒輪比大約為1:50。（8）高速軸及其機(jī)械閘，用于空氣動(dòng)力閘失效或風(fēng)力機(jī)被維修時(shí)使用。（9）發(fā)電機(jī)。通常被稱(chēng)為感應(yīng)電機(jī)或異步發(fā)電機(jī)。在現(xiàn)代風(fēng)機(jī)上，最大電力輸出通常為500—1500kw或者更大（海上風(fēng)力機(jī)電力輸出功率已到達(dá)5000kw）。（10）偏航裝置。借助電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)艙，以使轉(zhuǎn)子正對(duì)著風(fēng)。偏航裝置由電子控制器操作，電子控制器可以通過(guò)風(fēng)向標(biāo)來(lái)感覺(jué)風(fēng)向。（11）電子控制器。包含一臺(tái)不斷監(jiān)控風(fēng)力機(jī)狀態(tài)的計(jì)算機(jī)，并控制偏航裝置。為防止任何故障（及齒輪箱或發(fā)電機(jī)的過(guò)熱），該控制器可以自動(dòng)停止風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)電話(huà)調(diào)制解調(diào)器來(lái)呼叫風(fēng)力機(jī)操作員。（12）液壓系統(tǒng)。用于重置風(fēng)力機(jī)的空氣動(dòng)力閘。（13）風(fēng)速計(jì)及風(fēng)向標(biāo)。用于測(cè)量風(fēng)速及風(fēng)向。（14）冷卻系統(tǒng)。發(fā)電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)需要冷卻。在大部分風(fēng)力機(jī)上，使用大型風(fēng)扇來(lái)空冷，還有一部分制造商采用水冷。水冷發(fā)電機(jī)更加小巧，而且電效高，但這種方式需要在機(jī)艙內(nèi)設(shè)置散熱器，來(lái)消除液體冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量。二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的分類(lèi)按照不同的分類(lèi)方式，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可分為以下幾種類(lèi)型：1.按風(fēng)輪槳葉分類(lèi)（1）失速型。高風(fēng)速時(shí)，因槳葉形狀或因葉尖的擾流器動(dòng)作，限制峰立即的輸出轉(zhuǎn)矩與功率。（2）變槳型。高風(fēng)速時(shí)通過(guò)調(diào)整槳距角，限制輸出轉(zhuǎn)矩與功率。2.按風(fēng)輪轉(zhuǎn)速分類(lèi)（1）定速型。風(fēng)輪保持一定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，風(fēng)能轉(zhuǎn)換率較低，與恒速發(fā)電機(jī)對(duì)應(yīng)。（2）變速型。1）雙速型?？稍趦蓚€(gè)設(shè)定轉(zhuǎn)速之間運(yùn)行，改善風(fēng)能轉(zhuǎn)換率，與雙速發(fā)電機(jī)對(duì)應(yīng)；2）連續(xù)變速型。在一段轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，可捕捉最大風(fēng)能功率，與變速發(fā)電機(jī)對(duì)應(yīng)。3.按傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分類(lèi)（1）齒輪箱升速型。用齒輪箱連接低速風(fēng)力機(jī)和高速發(fā)電機(jī)（減小發(fā)電機(jī)體積重量，降低電氣系統(tǒng)成本）。（2）直驅(qū)型。直接連接低速風(fēng)力機(jī)和低速發(fā)電機(jī)（避免齒輪箱故障）4.按發(fā)電機(jī)分類(lèi)（1）異步型。1）籠型單速異步發(fā)電機(jī)；2）籠型雙速變極異步發(fā)電機(jī)；3）繞線(xiàn)式雙饋異步發(fā)電機(jī)。（2）同步型。1）電勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)；2）永磁同步發(fā)電機(jī)。5.按并網(wǎng)方式分類(lèi)（1）并網(wǎng)型。并入電網(wǎng)，可省卻儲(chǔ)能環(huán)節(jié)。（2）離網(wǎng)型。一般需配置電池等直流儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，可帶交、直流負(fù)載或與柴油發(fā)電機(jī)、光伏電池并聯(lián)運(yùn)行。第二節(jié)風(fēng)力機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)一、風(fēng)力機(jī)基礎(chǔ)理論1.風(fēng)速風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)速資料是設(shè)計(jì)風(fēng)力機(jī)最基本的資料。風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際風(fēng)速是隨時(shí)間不斷變化的量，因此風(fēng)速一般用瞬時(shí)風(fēng)速和平均風(fēng)速來(lái)描述。瞬時(shí)風(fēng)速是短時(shí)間發(fā)生的實(shí)際風(fēng)速，也稱(chēng)有效風(fēng)速。平均風(fēng)速是一段較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)瞬時(shí)風(fēng)速的平均值。某地一年內(nèi)發(fā)生同一風(fēng)速的小時(shí)數(shù)與全年小時(shí)數(shù)（8760h）的比值稱(chēng)為該風(fēng)速的風(fēng)速頻率，如圖2-2(a)所示，它是風(fēng)能資源和風(fēng)能電站可研報(bào)告的基本數(shù)據(jù)。風(fēng)速與地形、地勢(shì)、高度、建筑物等密切相關(guān)，風(fēng)能槳葉高度處的風(fēng)速才是風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)風(fēng)速，因此，設(shè)計(jì)風(fēng)電場(chǎng)還要有風(fēng)速沿高度的變化資料，如圖2-2（b）所示。圖2-2平均風(fēng)速頻率圖（a）風(fēng)速頻率曲線(xiàn)(b)不同高度風(fēng)速變化曲線(xiàn)風(fēng)的變化是隨機(jī)的，任意地點(diǎn)的風(fēng)向、風(fēng)速和持續(xù)的時(shí)間都是變的，為定量的衡量風(fēng)力資源，通常用風(fēng)能玫瑰圖來(lái)表示，如圖2-3所示。圖上涉嫌長(zhǎng)度是某一方向上風(fēng)速頻率和平均風(fēng)速三次方的乘積，用以評(píng)估各方向的風(fēng)能優(yōu)勢(shì)。2.風(fēng)能的計(jì)算有流體力學(xué)可知，氣流的動(dòng)能為：圖2-3風(fēng)能玫瑰圖（2-1）式中，—?dú)怏w的質(zhì)量；—?dú)怏w的速度（可視為距離風(fēng)力機(jī)一定距離的上游風(fēng)速）。設(shè)單位時(shí)間內(nèi)氣流流過(guò)截面積為S的氣體的體積為V，則(2-2)如果以表示空氣密度，該體積的空氣質(zhì)量為：(2-3)這時(shí)氣流所具有的動(dòng)能為：（2-4）式中，—空氣密度，kg/m3；V—?dú)怏w體積，m3；—風(fēng)速，m/s；E—風(fēng)能，J。式（2-4）即為風(fēng)能的表達(dá)式。從風(fēng)能共識(shí)可以看出，風(fēng)能的大小與氣流密度和通過(guò)的面積成正比，與氣流速度的立方成正比。其中和隨地理位置、海拔、地形等因素而變化。3.風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)理論風(fēng)輪的作用是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。由于流經(jīng)風(fēng)輪后的風(fēng)速不可能為零，因此風(fēng)所擁有的能量不可能完全被利用，也就是說(shuō)只有風(fēng)的一部分能量可以被吸收，成為槳葉的機(jī)械能。那么風(fēng)輪究竟能吸收多少風(fēng)能呢？作為風(fēng)力機(jī)的氣動(dòng)理論—貝茲理論討論了這個(gè)問(wèn)題。貝茲理論是由德國(guó)的貝茲（Betz）于1926年建立的。他假定風(fēng)輪是理想的，既沒(méi)有輪轂，又具有無(wú)限多的葉片，氣流通過(guò)風(fēng)輪時(shí)沒(méi)有阻力，并假定經(jīng)過(guò)整個(gè)風(fēng)輪掃及面全是均勻的，而且通過(guò)風(fēng)輪前后的速度都為軸向方向?，F(xiàn)研究理想風(fēng)輪在流動(dòng)的大氣中的情況，如圖2-4所示，并規(guī)定：—距離風(fēng)力機(jī)一定距離的上游風(fēng)速；—通過(guò)風(fēng)輪時(shí)的實(shí)際風(fēng)速；—離風(fēng)輪遠(yuǎn)處的下游風(fēng)速。圖2-4風(fēng)輪氣流圖設(shè)通過(guò)風(fēng)輪的氣流其上游截面為，下游截面為。由于風(fēng)輪的機(jī)械能量?jī)H由空氣的動(dòng)能降低所致，因而必然低于，所以通過(guò)風(fēng)輪的氣流截面積從上游至下游是增加的，即大于。如果假定空氣是不可壓縮的，由連續(xù)條件可得：（2-5）風(fēng)作用在風(fēng)輪上的力可由Euler理論寫(xiě)出：（2-6）故風(fēng)輪吸收的功率為：（2-7）此功率是由動(dòng)能轉(zhuǎn)換來(lái)的。從上游至下游動(dòng)能的變化為：(2-8)令式（2-7）和（2-8）相等，得到：（2-9）作用在風(fēng)輪上的力和提供的功率可寫(xiě)為：（2-10）（2-11）對(duì)于給定的上游速度，可寫(xiě)出以為函數(shù)的功率變化關(guān)系，將式（2-11）微分得：（2-12）式有兩個(gè)解：①，沒(méi)有物理意義；②，對(duì)應(yīng)于最大功率。把②帶入P的表達(dá)式，得到最大功率為：（2-13）將式（2-13）除以氣流通過(guò)掃掠面S時(shí)風(fēng)所具有的動(dòng)能，可推得風(fēng)力機(jī)的理論最大效率（或稱(chēng)理論風(fēng)能利用系數(shù)）為：（2-14）式（2-14）即為著名的貝茲理論極限值。它說(shuō)明，風(fēng)力機(jī)從自然風(fēng)中所能索取的能量是有限的，其功率損失部分可以解釋為留在尾流中的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能。能量的轉(zhuǎn)換將導(dǎo)致功率的下降，它隨所采用的風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)的型式而異，因此，風(fēng)力機(jī)的實(shí)際風(fēng)能利用系數(shù)。風(fēng)力機(jī)實(shí)際能得到的有用功率輸出是：(2-15)對(duì)于每平方米掃風(fēng)面積則有：（2-16）4.風(fēng)力機(jī)的特性系數(shù)在討論風(fēng)力機(jī)的能量轉(zhuǎn)換與控制時(shí)，以下特性系數(shù)具有特別重要的意義。（1）風(fēng)能利用系數(shù)。風(fēng)力機(jī)從自然風(fēng)能中吸取能量的大小程度用風(fēng)能利用系數(shù)表示，由式(2-15)可知：（2-17）式中，P—風(fēng)力機(jī)實(shí)際獲取的軸功率，W；—空氣密度，kg/m3;S—風(fēng)輪的掃風(fēng)面積，m2;—上游風(fēng)速，m/s。（2）葉尖速比。為了表示風(fēng)輪在不同風(fēng)速中的狀態(tài)，用葉片的葉尖圓周速度與風(fēng)速之比來(lái)衡量，稱(chēng)為葉尖速比：（2-18）式中，—風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速，r/s；—風(fēng)輪角頻率，rad/s；R—風(fēng)輪半徑，m；—上游風(fēng)速，m/s。（3）轉(zhuǎn)矩系數(shù)和推力系數(shù)。為了便于把氣流作用下風(fēng)力機(jī)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩和推力進(jìn)行比較，常以為變量作成轉(zhuǎn)矩和推力的變化曲線(xiàn)。因此，轉(zhuǎn)矩和推力也要無(wú)因此變化。(2-19)（2-20）式中，T—風(fēng)輪氣動(dòng)轉(zhuǎn)矩，；F—推力，。第三節(jié)風(fēng)力機(jī)槳葉受力分析一、風(fēng)輪在靜止情況下葉片的受力分析風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪有輪轂及均勻分布安裝在輪轂上的若干槳葉組成，在安裝這些槳葉時(shí)，必須對(duì)每支槳葉的翼片按同一方向旋轉(zhuǎn)，槳葉圍繞自身軸心線(xiàn)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)給定的角度，即使每個(gè)葉片的翼弦與風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)平面（風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)槳葉所掃過(guò)的平面）形成一個(gè)夾角，稱(chēng)為安裝角（也就是槳葉節(jié)距角）。如圖2-5所示為風(fēng)輪靜止時(shí)的受力情況。設(shè)風(fēng)輪的中心軸位置與風(fēng)向一致，當(dāng)氣流以速度V流經(jīng)風(fēng)輪時(shí)，在槳葉I和槳葉II上將產(chǎn)生氣動(dòng)力和。將及分解成沿氣流方向的分力和對(duì)（阻力）及垂直氣流方向的分力，和（升力），阻力和形成對(duì)風(fēng)輪的正壓力，而升力和則對(duì)風(fēng)輪中心軸產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，從而使風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。圖2-5風(fēng)輪靜止時(shí)槳葉受力分析二、風(fēng)輪在轉(zhuǎn)動(dòng)情況下葉片的受力分析下面分析風(fēng)輪起動(dòng)后以某種速度穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)時(shí)葉片的受力情況。若風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)角速度為，則相對(duì)于葉片上距轉(zhuǎn)軸中心處的一小段葉片元（葉素）的氣流速度將是垂直于風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)面的來(lái)流速度與該葉片元的旋轉(zhuǎn)線(xiàn)速度的矢量和，如圖2-6所示，這時(shí)以角速度旋轉(zhuǎn)的槳葉，以旋轉(zhuǎn)中心相距r處的葉片元的攻角已經(jīng)不是V與翼弦的夾角了。I與與旋轉(zhuǎn)平面間的夾角，稱(chēng)為傾斜角，。以相對(duì)速度吹向葉片元的氣流，產(chǎn)生氣動(dòng)力F，F(xiàn)可以分解為垂直于方向的升力，以及與方向一致的阻力，也可以分解為在風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)面內(nèi)使槳葉旋轉(zhuǎn)的力以及對(duì)風(fēng)輪正面的壓力。由于風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)葉片位于不同半徑處的線(xiàn)速度是不同圖2-6旋轉(zhuǎn)槳葉的氣流速度和受力情況的，因而相對(duì)于葉片各處的氣流速度V在大小和方向上也是不同的。如果葉片各處的安裝角都一樣，則葉片各處的實(shí)際攻角將不同。這樣除了攻角接近最佳值的一小段葉片升力較大外，其他部分所得到的升力則由于攻角偏離最佳值而變得不理想。所以，這樣的葉片不具備良好的氣動(dòng)特性。為了在沿整個(gè)葉片長(zhǎng)度方向均能獲得有利的攻角數(shù)值，就必須使葉片每一個(gè)截面的安裝角隨著半徑的增大而逐漸減小。在此情況下，才有可能使氣流在整個(gè)葉片長(zhǎng)度均以最有利的攻角吹向每一葉片元，從而具有比較好的氣動(dòng)性能，而且各處受力比較均勻，也增加了葉片的強(qiáng)度。這種具有變化的安裝角的葉片稱(chēng)為螺旋槳型葉片，而各處安裝角均相同的葉片稱(chēng)為平板型葉片。現(xiàn)在一般都采用螺旋槳型葉片。三、槳葉受力計(jì)算利用葉素特性，取距離風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)軸r處長(zhǎng)度為dr的葉片微元進(jìn)行分析。其中，式中，——作用在葉片微元上的風(fēng)速，m/s；——翼型的弦長(zhǎng)，m；——升力系數(shù)；——阻力系數(shù)。升力系數(shù)和阻力系數(shù)的值可按相應(yīng)的攻角查取所選翼型的氣動(dòng)特性曲線(xiàn)得到。自然界的風(fēng)是瞬息萬(wàn)變的，不僅在時(shí)間上不斷變化，在空間上的分布也是不均勻的。影響風(fēng)速變化的因素很多，除了氣候、地形環(huán)境等因素外，高度的影響也是十分顯著的。式中，——距地面觀(guān)測(cè)到的風(fēng)速，m/s；——高度H的風(fēng)速，m/s；——大約在0.1～0.4的系數(shù)，具體數(shù)值依據(jù)地表粗糙度進(jìn)行選擇；——近似等于機(jī)艙中心高度，m。槳葉在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，由于風(fēng)速的不同，在槳葉上產(chǎn)生的力也不同，使槳葉產(chǎn)生垂直于風(fēng)輪掃掠面的拍打振蕩，同時(shí)使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和塔架等產(chǎn)生受激振蕩，大大降低風(fēng)力機(jī)的機(jī)械壽命，并會(huì)產(chǎn)生大量的噪音。特別是對(duì)風(fēng)輪直徑已經(jīng)上百米的大型風(fēng)力機(jī)而言，這一問(wèn)題更為突出。第四節(jié)風(fēng)輪氣動(dòng)功率調(diào)節(jié)氣動(dòng)功率調(diào)節(jié)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵技術(shù)之一。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在超過(guò)額定風(fēng)速（一般為12～16m/s）以后，由于機(jī)械強(qiáng)度和發(fā)電機(jī)、變頻器容量等物理性能的限制，必須降低風(fēng)輪的能量捕獲，使功率輸出保持在額定值附近，同時(shí)減小葉片承受載荷和整個(gè)風(fēng)力機(jī)受到的沖擊，保證風(fēng)力機(jī)不受損害。功率調(diào)節(jié)方式主要有定槳距失速調(diào)節(jié)、變槳距調(diào)節(jié)、主動(dòng)失速調(diào)節(jié)三種方式，調(diào)節(jié)原理如圖2-7和圖2-8所示。圖2-8中，為軸向風(fēng)速；為槳距角，槳葉回轉(zhuǎn)平面與槳葉截面弦長(zhǎng)之間的夾角；為攻角，相對(duì)氣流速度與弦線(xiàn)間的夾角；F為作用在槳葉上的力，可以分解為、兩部分。其中與速度垂直，稱(chēng)為驅(qū)動(dòng)力，使槳葉旋轉(zhuǎn)；與速度平行，稱(chēng)為推力，作用在塔架上。1.定槳距失速調(diào)節(jié)定槳距是指風(fēng)輪的槳葉與輪轂剛性連接。當(dāng)氣流流經(jīng)上下翼面形狀不同的葉片時(shí)，因凸面的彎曲而使氣流加速，壓力較低，凹面較平緩而使氣流速度減緩，壓力較高，因而產(chǎn)生升力。如圖2-8（a）所示，槳距角不變，隨著風(fēng)速增加攻角增大，分離區(qū)形成大的渦流，流動(dòng)失去翼型效應(yīng)，與未分離時(shí)相比，上下翼面壓力差減小，致使阻力增加，升力減小，造成葉片失速，從而限制了功率的增加。因此，定槳距失速控制沒(méi)有功率反饋系統(tǒng)和變槳距執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因而整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，部件少，造價(jià)低，并具有較高的安全系數(shù)。但失速控制方式依賴(lài)于葉片獨(dú)特的翼型結(jié)構(gòu)，葉片本身結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成型工藝難度也較大，隨著功率增大，葉片加長(zhǎng)，所承受的氣動(dòng)推力大，使得葉片的剛度減弱，失速動(dòng)態(tài)特性不易控制，所以很少使用在兆瓦級(jí)以上的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制上。圖2-7失速調(diào)節(jié)風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪氣流特性(a)撕裂氣流(b)緊貼氣流(c)撕裂氣流（失速）圖2-8氣動(dòng)功率調(diào)節(jié)原理圖(a)定槳距失速(b)變槳距(c)主動(dòng)失速2.變槳距調(diào)節(jié)變槳距型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能使風(fēng)輪葉片的安裝角隨風(fēng)速而變化，如圖2-8（b）所示，高于額定功率時(shí)，槳距角向迎風(fēng)面積減小的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，相當(dāng)于增大槳距角，減小攻角。變槳距調(diào)節(jié)的風(fēng)力機(jī)在陣風(fēng)時(shí)，塔架、葉片、基礎(chǔ)受到的沖擊較之失速調(diào)節(jié)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組要小得多，可減小材料使用率，降低整機(jī)重量。它的缺點(diǎn)是：需要有一套比較復(fù)雜的變槳距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，要求風(fēng)力機(jī)的變槳距系統(tǒng)對(duì)陣風(fēng)的響應(yīng)速度足夠快，才能減輕由于風(fēng)的波動(dòng)引起的功率脈動(dòng)。3.主動(dòng)失速調(diào)節(jié)主動(dòng)失速調(diào)節(jié)方式是前兩種功率調(diào)節(jié)方式的組合，如圖2-8（c）所示。在低風(fēng)速時(shí)，采用變槳距調(diào)節(jié)，可達(dá)到更高的氣動(dòng)效率。風(fēng)力機(jī)達(dá)到額定功率后，使槳距角向減小的方向轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，相應(yīng)的攻角增大，使葉片失速效應(yīng)加深，從而限制風(fēng)能的捕獲。這種調(diào)節(jié)方式不需要很靈敏的調(diào)節(jié)速度，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功率相對(duì)減小。典型風(fēng)輪葉片及風(fēng)力機(jī)葉型疊合圖如圖2-9所示。即高速采用定槳距調(diào)節(jié)方式，低速采用變槳距調(diào)節(jié)方式。（a）(b)圖2-9典型風(fēng)輪葉片及風(fēng)力機(jī)型疊合圖(a)典型風(fēng)輪葉片(b)風(fēng)力機(jī)葉型疊合圖第三章風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)是機(jī)組正常運(yùn)行的核心，其控制技術(shù)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵技術(shù)之一，與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的其他部分關(guān)系密切，其精確的控制、完善的功能將直接影響機(jī)組的安全與效率。我國(guó)風(fēng)力發(fā)電事業(yè)還處于起步階段，控制技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)有很大差距，這也是風(fēng)電成本比國(guó)外高很多的主要原因。因此，有必要對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制技術(shù)進(jìn)行深入研究。目前我國(guó)已成功開(kāi)發(fā)并掌握了中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)這一關(guān)鍵技術(shù)，目前有待解決的是大型兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化。第一節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的基本組成控制系統(tǒng)貫穿到風(fēng)力機(jī)的每個(gè)部分，相當(dāng)于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的神經(jīng)。因此控制系統(tǒng)的好壞直接關(guān)系到風(fēng)力機(jī)的工作狀態(tài)、發(fā)電量的多少以及設(shè)備的安全。目前風(fēng)力發(fā)電有待解決的兩個(gè)問(wèn)題是：發(fā)電效率和發(fā)電質(zhì)量。這兩個(gè)問(wèn)題都和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)密切相關(guān)。對(duì)此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的探索和研究，現(xiàn)代控制技術(shù)和電力電子技術(shù)的發(fā)展為風(fēng)電控制系統(tǒng)的研究提供了技術(shù)基礎(chǔ)。對(duì)于不同類(lèi)型的風(fēng)力機(jī)，控制單元有所不同，但主要是因?yàn)榘l(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)或類(lèi)型不同而使得控制方法不同，從而形成多種結(jié)構(gòu)和控制方案。在大多數(shù)情況下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)由傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和軟/硬件處理器系統(tǒng)組成，其中處理器系統(tǒng)負(fù)責(zé)處理傳感器輸入信號(hào)，并發(fā)出輸出信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。例如，傳感器一般包括如下裝置：（1）風(fēng)速儀；（2）風(fēng)向標(biāo)；（3）轉(zhuǎn)速傳感器；（4）電量采集傳感器；（5）槳距角位置傳感器；（6）各種限位開(kāi)關(guān)；（7）振動(dòng)傳感器；（8）溫度和油位指示器；（9）液壓系統(tǒng)壓力傳感器；（10）操作開(kāi)關(guān)、按鈕等。執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般包括液壓驅(qū)動(dòng)裝置或電動(dòng)變槳局執(zhí)行機(jī)構(gòu)、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制器、發(fā)電機(jī)接觸器、剎車(chē)裝置和偏航電機(jī)等。處理器系統(tǒng)通常由計(jì)算機(jī)或微型控制器和可靠性高的硬件安全鏈組成，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的各種控制功能，同時(shí)必須滿(mǎn)足當(dāng)嚴(yán)重事故發(fā)生時(shí)，能夠保障風(fēng)力發(fā)電機(jī)組處于安全的狀態(tài)。風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的基本目標(biāo)分為三個(gè)層次，即保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全可靠運(yùn)行、獲取最大能量和提供高質(zhì)量的電能?？刂葡到y(tǒng)主要由各種傳感器、變距系統(tǒng)、主控制器、功率輸出單元、無(wú)功補(bǔ)償單元、并網(wǎng)控制單元、安全保護(hù)單元、通信接口電路、監(jiān)控單元等組成。具體控制內(nèi)容有信號(hào)的數(shù)據(jù)采集和處置、自動(dòng)解纜、并網(wǎng)和解列控制、停機(jī)制動(dòng)控制、安全保護(hù)系統(tǒng)、就地監(jiān)控、遠(yuǎn)程監(jiān)控等。不同類(lèi)型的風(fēng)力機(jī)控制單元的組成有所不同，但發(fā)電機(jī)組多采用的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-1所示。圖3-1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖針對(duì)上述結(jié)構(gòu)，目前絕大多數(shù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)都采用集散型或稱(chēng)分布式控制系統(tǒng)（DCS）工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。采用分布式控制最大優(yōu)點(diǎn)是許多控制功能模塊可以直接布置在控制對(duì)象的位置。就地進(jìn)行采集、控制、處理，避免了各類(lèi)傳感器、信號(hào)線(xiàn)與主控制器之間的連接。同時(shí)DCS現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性強(qiáng)，便于控制程序現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試及在機(jī)組運(yùn)行時(shí)刻隨時(shí)修改控制參數(shù)，并與其他功能模塊保持通信，發(fā)出各種控制指令。目前計(jì)算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)，更多新的技術(shù)被應(yīng)用到了DCS之中。PLC是一種針對(duì)順序邏輯控制發(fā)展起來(lái)的電子設(shè)備，由于其功能強(qiáng)大，很多廠(chǎng)家已開(kāi)始采用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)。20世紀(jì)90年代中期以后現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)（FCS）發(fā)展迅速，可以斷定，基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的FCS將取代DCS成為控制系統(tǒng)的主角。第二節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本控制要求控制與安全系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行的大腦指揮中心，控制系統(tǒng)的安全運(yùn)行保證了機(jī)組安全運(yùn)行，通常風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行所涉及的內(nèi)容相當(dāng)廣泛，就運(yùn)行工況而言，包括起動(dòng)、停機(jī)、功率調(diào)解、變速控制和事故處理等方面的內(nèi)容。一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制思想我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行的機(jī)組多數(shù)以定槳距失速型機(jī)組為主，所謂失速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組就是當(dāng)風(fēng)速超過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組額定風(fēng)速時(shí)，為確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率輸出不再增加，導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)組過(guò)載，通過(guò)空氣動(dòng)力學(xué)的失速特性，使葉片發(fā)生失速，從而控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率輸出。定槳距失速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)控制思想和控制原則以安全運(yùn)行控制技術(shù)要求為主，功率控制由葉片的失速特性來(lái)完成。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行及安全性取決于先進(jìn)的控制策略和優(yōu)越的保護(hù)功能?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)以主動(dòng)或被動(dòng)的方式控制機(jī)組的運(yùn)行，使系統(tǒng)運(yùn)行在安全允許的規(guī)定范圍內(nèi)，且各項(xiàng)參數(shù)保持在正常工作范圍內(nèi)，控制系統(tǒng)可以控制的功能和參數(shù)包括功率極限、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、電氣負(fù)載的連接、起動(dòng)及停機(jī)過(guò)程、電網(wǎng)或負(fù)載丟失時(shí)的停機(jī)、扭纜扭纜和繞纜應(yīng)該是一樣的，是機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中不斷對(duì)風(fēng)的過(guò)程中造成的電纜纏繞，需要在纏繞到一定程度進(jìn)行解順電纜。限制、機(jī)艙時(shí)風(fēng)、運(yùn)行時(shí)電量和溫度參數(shù)的限制。如風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的工作風(fēng)速是采用BIN法計(jì)算出10min的平均值，從而確定小風(fēng)脫網(wǎng)風(fēng)速和大風(fēng)切出風(fēng)速，其中每個(gè)參數(shù)的極限控制均采用回差法，上行點(diǎn)和下行點(diǎn)不同，視實(shí)際運(yùn)行情況而定。對(duì)于變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與定槳距恒速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制方法略有不同，即功率調(diào)節(jié)方式不同，它采用變槳距方式改變風(fēng)輪能量的捕獲，從而使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率發(fā)生變化，最終達(dá)到限制功率輸出的目的。扭纜和繞纜應(yīng)該是一樣的，是機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中不斷對(duì)風(fēng)的過(guò)程中造成的電纜纏繞，需要在纏繞到一定程度進(jìn)行解順電纜。保護(hù)環(huán)節(jié)應(yīng)以失效保護(hù)為原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，即當(dāng)控制失敗，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組內(nèi)部或外部故障引起機(jī)組不能正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)安全保護(hù)裝置動(dòng)作，保護(hù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組處于安全狀態(tài)。引起控制系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行保護(hù)功能的情況有：超速、發(fā)電機(jī)過(guò)載和故障、過(guò)振動(dòng)、電網(wǎng)或負(fù)載丟失、脫網(wǎng)時(shí)的停機(jī)失敗等。保護(hù)環(huán)節(jié)為多級(jí)安全鏈互鎖，在控制過(guò)程中具有“邏輯與”的功能，而在達(dá)到控制目標(biāo)方面可實(shí)現(xiàn)“邏輯或”的結(jié)果。此外，系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了防雷裝置，對(duì)主電路和控制電路分別進(jìn)行防雷保護(hù)?？刂凭€(xiàn)路中每一電源盒信號(hào)輸入端均設(shè)有防高壓元件，主控柜設(shè)有良好的接地并提供簡(jiǎn)單而有效的疏雷通道。二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行的基本條件風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在起停過(guò)程中，機(jī)組各部件將受到劇烈的機(jī)械應(yīng)力的變化，而對(duì)安全運(yùn)行起決定因素的是風(fēng)速變化引起的轉(zhuǎn)速的變化，所以轉(zhuǎn)速的控制是機(jī)組安全運(yùn)行的關(guān)鍵。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行是一項(xiàng)復(fù)雜的操作，涉及的問(wèn)題很多，如風(fēng)速的變化、轉(zhuǎn)速的變化、溫度的變化、振動(dòng)等都是直接威脅風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。1.控制系統(tǒng)安全運(yùn)行的必備條件（1）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的開(kāi)關(guān)線(xiàn)側(cè)相序必須與并網(wǎng)電網(wǎng)相序一致，電壓標(biāo)稱(chēng)值相等，三相電壓平衡。（2）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全鏈系統(tǒng)硬件運(yùn)行正常。（3）調(diào)向系統(tǒng)處于正常狀態(tài)，風(fēng)速儀和風(fēng)向標(biāo)處于正常運(yùn)行的狀態(tài)。（4）制動(dòng)和控制系統(tǒng)液壓裝置的油壓、油溫和油位在規(guī)定范圍內(nèi)。（5）齒輪箱油位和油溫在正常范圍內(nèi)。（6）各項(xiàng)保護(hù)裝置均在正常位置，并且保護(hù)值均與批準(zhǔn)設(shè)定的值相符。（7）各控制電源處于接通位置。（8）監(jiān)控系統(tǒng)顯示正常運(yùn)行狀態(tài)。（9）在寒冷和潮濕地區(qū)，停止運(yùn)行一個(gè)月以上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組投入運(yùn)行前應(yīng)檢查絕緣裝置，合格后才允許起動(dòng)。（10）經(jīng)維修的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)在投入起動(dòng)前，應(yīng)辦理工作票終結(jié)手續(xù)。2.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作參數(shù)的安全運(yùn)行范圍（1）風(fēng)速自然界風(fēng)的變化時(shí)隨機(jī)的沒(méi)有規(guī)律的，當(dāng)風(fēng)速在3-25m/s的規(guī)定工作范圍時(shí)，只對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電有影響，當(dāng)風(fēng)速變化率較大且風(fēng)速超過(guò)25m/s以上時(shí)，則會(huì)對(duì)機(jī)組的安全性產(chǎn)生威脅。（2）轉(zhuǎn)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速通常低于40r/min，發(fā)電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速不超過(guò)額定轉(zhuǎn)速的30%，不同型號(hào)的機(jī)組數(shù)字不同。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組超速時(shí)，對(duì)機(jī)組的安全性將產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。（3）功率在額定風(fēng)速以下時(shí)，不作功率調(diào)節(jié)控制，只有在額定風(fēng)速以上應(yīng)作限制最大功率的控制，通常運(yùn)行安全最大功率不允許超過(guò)設(shè)計(jì)值的20%。（4）溫度運(yùn)行中風(fēng)機(jī)的各部件運(yùn)轉(zhuǎn)將會(huì)引起升溫，通?？刂破鳝h(huán)境溫度應(yīng)為0-30度，齒輪箱油溫小于120度，發(fā)電機(jī)溫度小于150度，傳動(dòng)等環(huán)節(jié)溫度小于70度。（5）電壓發(fā)電電壓允許的范圍在設(shè)計(jì)值的10%，當(dāng)瞬間值超過(guò)額定值的30%時(shí)，視為系統(tǒng)故障。（6）頻率風(fēng)力機(jī)組的發(fā)電頻率限制在（50±1）Hz，否則視為系統(tǒng)故障。（7）壓力機(jī)組的許多執(zhí)行機(jī)構(gòu)由液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成，所以各液壓站系統(tǒng)的壓力必須監(jiān)控，由壓力開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)額定值來(lái)確定，通常低于100Mpa。3.系統(tǒng)的接地保護(hù)安全要求（1）配電設(shè)備接地，變壓器、開(kāi)關(guān)設(shè)備和互感器外殼、配電柜、控制保護(hù)盤(pán)、金屬構(gòu)架、防雷設(shè)施及電纜頭等設(shè)備必須接地。（2）塔筒與地基接地裝置，接地體應(yīng)水平敷設(shè)。塔內(nèi)和地基的角鋼基礎(chǔ)及支架要用截面25mm×4mm的扁鋼相連作接地干線(xiàn)，塔筒做一組，地基做一組，兩者焊接相連形成接地網(wǎng)。（3）接地網(wǎng)形式以閉合環(huán)型為好，當(dāng)接地電阻不滿(mǎn)足要求時(shí)，克服架外引式接地體。（4）接地體的外緣應(yīng)閉合，外緣各角要做成圓弧形，其半徑不宜小于均壓帶間距的一半，埋設(shè)深度應(yīng)不小于0.6m，并敷設(shè)水平均壓帶。（5）變壓器中性點(diǎn)的工作接地和保護(hù)接線(xiàn)，要分別與人工接地網(wǎng)連接。（6）避雷線(xiàn)宜設(shè)單獨(dú)的接地裝置。（7）整個(gè)接地網(wǎng)的接地電阻應(yīng)小于4Ω。（8）電纜線(xiàn)路的接地電纜絕緣損壞時(shí)，在電纜的外皮、鎧甲及接線(xiàn)頭盒均可帶電，要求必須接地。（9）如果電纜在地下鋪設(shè)，兩端都應(yīng)接地。低壓電纜除在潮濕的環(huán)境需接地外，其他正常環(huán)境下不必接地。高壓電纜任何情況都應(yīng)接地。三、自動(dòng)運(yùn)行的控制要求（1）開(kāi)機(jī)并網(wǎng)控制。當(dāng)風(fēng)速10min平均值在系統(tǒng)工作區(qū)域內(nèi)，機(jī)械閘松開(kāi)，葉尖復(fù)位，風(fēng)力作用于風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)平面上，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組慢慢起動(dòng)，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速大于20%的額定轉(zhuǎn)速持續(xù)5min，轉(zhuǎn)速仍達(dá)不到額定轉(zhuǎn)速的60%，發(fā)電機(jī)進(jìn)入電網(wǎng)軟拖動(dòng)狀態(tài)，軟拖方式視機(jī)組型號(hào)而定。正常情況下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速連續(xù)增高，不必軟拖增速，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到軟切轉(zhuǎn)速時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)入軟切入狀態(tài)；當(dāng)轉(zhuǎn)速升到發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速時(shí)，旁路主接觸器動(dòng)作，機(jī)組并入電網(wǎng)運(yùn)行。對(duì)于有大、小發(fā)電機(jī)的失速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，按風(fēng)速范圍和功率的大小確定大、小電機(jī)的投入。大電機(jī)和小電機(jī)的發(fā)電工作轉(zhuǎn)速不一致，通常為1500r/min和1000r/min，在小電機(jī)脫網(wǎng)、大電機(jī)并網(wǎng)的切換過(guò)程中，要求嚴(yán)格控制，通常必須在幾秒內(nèi)完成控制。（2）小風(fēng)和逆功率脫網(wǎng)。小風(fēng)和逆功率脫網(wǎng)是將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組停在待風(fēng)狀態(tài)，當(dāng)平均風(fēng)速小于小風(fēng)脫網(wǎng)風(fēng)速達(dá)到10min或發(fā)電機(jī)輸出功率負(fù)到一定值后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不允許長(zhǎng)期在電網(wǎng)運(yùn)行，必須脫網(wǎng)，處于自由狀態(tài)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組靠自身的摩擦阻力緩慢停機(jī)，進(jìn)入待風(fēng)狀態(tài)。當(dāng)風(fēng)速再次上升，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組又可自動(dòng)旋轉(zhuǎn)起來(lái)，達(dá)到并網(wǎng)轉(zhuǎn)速，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組又投入并網(wǎng)運(yùn)行。（3）普通故障脫網(wǎng)停機(jī)。機(jī)組運(yùn)行時(shí)發(fā)生參數(shù)越限、狀態(tài)異常等普通故障后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)入氣動(dòng)剎車(chē)，軟脫網(wǎng)，待低速軸轉(zhuǎn)速低于一定值后，再抱機(jī)械閘，如果是由于內(nèi)部因素產(chǎn)生的可恢復(fù)故障，計(jì)算機(jī)可自行處理，無(wú)需維護(hù)人員到現(xiàn)場(chǎng)，即可恢復(fù)正常開(kāi)機(jī)。（4）緊急故障脫網(wǎng)停機(jī)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生緊急故障，如風(fēng)力發(fā)電機(jī)組發(fā)生飛車(chē)、超速、振動(dòng)及負(fù)載丟失等故障時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)入緊急停機(jī)程序，機(jī)組投入氣動(dòng)剎車(chē)的同時(shí)執(zhí)行90度偏航控制，機(jī)艙旋轉(zhuǎn)偏離主風(fēng)向，轉(zhuǎn)速達(dá)到一定限制后脫網(wǎng)，低速軸轉(zhuǎn)速小于一定之后，抱機(jī)械閘。（5）安全鏈動(dòng)作停機(jī)。安全鏈動(dòng)作停機(jī)指電控制系統(tǒng)軟保護(hù)控制失敗時(shí)，為安全起見(jiàn)所采取的硬性停機(jī)，葉尖氣動(dòng)剎車(chē)、機(jī)械剎車(chē)和脫網(wǎng)同時(shí)動(dòng)作，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在幾秒鐘的時(shí)間內(nèi)停下來(lái)。（6）大風(fēng)脫網(wǎng)控制。當(dāng)風(fēng)速平均值大于25m/s達(dá)到10min時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可能出現(xiàn)超速和過(guò)載，為了機(jī)組的安全，這時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組必須進(jìn)行大風(fēng)脫網(wǎng)停機(jī)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組先投入氣動(dòng)剎車(chē)，同時(shí)偏航90度，等功率下降后脫網(wǎng)，20s后或者低速軸轉(zhuǎn)速小于一定值時(shí)，抱機(jī)械閘，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組完全停止。當(dāng)風(fēng)速回到工作風(fēng)速區(qū)后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組開(kāi)始恢復(fù)自動(dòng)對(duì)風(fēng)，待轉(zhuǎn)速上升后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組又重新開(kāi)始自動(dòng)并網(wǎng)運(yùn)行。（7）對(duì)風(fēng)控制。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在工作風(fēng)速區(qū)時(shí)，應(yīng)根據(jù)機(jī)艙的控制靈敏度，確定每次偏航的調(diào)整角度。用兩種方法判定機(jī)艙與風(fēng)向的偏離角度，根據(jù)偏離的程度和風(fēng)向傳感器的靈敏度，時(shí)刻調(diào)整機(jī)艙偏左和偏右的角度。（8）偏轉(zhuǎn)90度對(duì)風(fēng)控制。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在大風(fēng)速或超轉(zhuǎn)速工作時(shí)，為了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全停機(jī)，必須降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率，釋放風(fēng)輪的能量。當(dāng)平均風(fēng)速大于25m/s達(dá)到10min時(shí)或風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速大于轉(zhuǎn)速超速上限時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組作偏轉(zhuǎn)90度控制，同時(shí)投入氣動(dòng)剎車(chē)，脫網(wǎng)，轉(zhuǎn)速降下來(lái)后，抱機(jī)械閘停機(jī)。在大風(fēng)期間實(shí)行90度跟風(fēng)控制，以保證機(jī)組大風(fēng)期間的安全。（9）功率調(diào)節(jié)。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在額定風(fēng)速以上并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，對(duì)于失速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由于葉片的失速特性，發(fā)電機(jī)的功率不會(huì)超過(guò)額定功率的15%。一旦發(fā)生過(guò)載，必須脫網(wǎng)停機(jī)。對(duì)于變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，必須進(jìn)行變槳距調(diào)節(jié)，以減小風(fēng)輪的捕風(fēng)能力，以便達(dá)到調(diào)節(jié)功率的目的，通常槳距角的調(diào)節(jié)范圍為-2度到86度。（10）軟切入控制。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在進(jìn)入電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，必須進(jìn)行軟切入控制，當(dāng)機(jī)組脫離電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，也必須進(jìn)行軟脫網(wǎng)控制。利用軟并網(wǎng)裝置可完成軟切入/軟切出的控制。通常軟并網(wǎng)裝置主要由大功率晶閘管和有關(guān)控制驅(qū)動(dòng)電路組成?？刂颇康木褪峭ㄟ^(guò)不斷監(jiān)測(cè)機(jī)組的三相電流和發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，限制軟切入裝置通過(guò)控制主回路晶閘管的導(dǎo)通角，以控制發(fā)電機(jī)的端電壓，達(dá)到限制起動(dòng)電流的目的。在電機(jī)轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，旁路接觸器動(dòng)作，將主回路晶閘管斷開(kāi)，軟切入過(guò)程結(jié)束，軟并網(wǎng)成功。通常限制軟切入電流為額定電流的1.5倍。四、控制保護(hù)要求（1）主電路保護(hù)在變壓器低壓側(cè)三相四線(xiàn)進(jìn)線(xiàn)處設(shè)置低壓配電低壓斷路器，以實(shí)現(xiàn)機(jī)組電氣元件的維護(hù)操作安全和短路過(guò)載保護(hù)，該低壓配電低壓斷路器還配有分動(dòng)脫扣和輔助觸點(diǎn)。（2）過(guò)電壓、過(guò)電流保護(hù)主電路計(jì)算機(jī)電源進(jìn)線(xiàn)端、控制變壓器進(jìn)線(xiàn)端和有關(guān)伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)線(xiàn)端，均設(shè)置過(guò)電壓、過(guò)電流保護(hù)措施。（3）防雷設(shè)施及熔絲主避雷器與熔絲，合理可靠的接地線(xiàn)為系統(tǒng)主避雷保護(hù)，同時(shí)控制系統(tǒng)由專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的防雷保護(hù)裝置。（4）熱繼電保護(hù)運(yùn)行的所有輸出運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)如發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的過(guò)熱、過(guò)載保護(hù)控制裝置。（5）接地保護(hù)由于設(shè)備因絕緣破壞或其他原因可能引起出現(xiàn)危險(xiǎn)電壓的金屬部分，均應(yīng)實(shí)現(xiàn)保護(hù)接地。第三節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)一、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀20世紀(jì)80年代中期——定槳距恒速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組已解決的問(wèn)題：軟并網(wǎng)技術(shù)、空氣動(dòng)力剎車(chē)技術(shù)、偏航與自動(dòng)解纜技術(shù)。存在的問(wèn)題：低風(fēng)速運(yùn)行時(shí)風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率低。為解決該問(wèn)題，引入雙速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，將發(fā)電機(jī)分別設(shè)計(jì)成4極和6極。20世紀(jì)90年代——變槳距變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組特點(diǎn)：低于額定風(fēng)速時(shí)，它能跟蹤最佳功率曲線(xiàn)，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組具有最高的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率；高于額定風(fēng)速時(shí)，它增加了傳動(dòng)系統(tǒng)的柔性，使功率輸出更加穩(wěn)定。特別是解決了高次諧波與功率因素等問(wèn)題后，使供電效率、質(zhì)量有所提高。目前的控制方法為：當(dāng)風(fēng)速變化時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電磁力矩或風(fēng)力機(jī)槳距角使葉尖速比保持最佳值，實(shí)現(xiàn)風(fēng)能的最大捕獲。二、發(fā)展趨勢(shì)1.變槳距調(diào)節(jié)取代定槳距失速調(diào)節(jié)定槳距失速調(diào)節(jié)型風(fēng)機(jī)是利用槳葉翼型本身的失速特性，即風(fēng)速高于額定風(fēng)速時(shí)，氣流的攻角增大到失速條件，使槳葉表面產(chǎn)生氣流分離，降低效率，從而達(dá)到限制功率的目的。優(yōu)點(diǎn)是：調(diào)節(jié)可靠，控制簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是：槳葉等主要部件受力大，輸出功率隨風(fēng)速的變化而變化。這種技術(shù)主要應(yīng)用在幾百千瓦的中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上。變槳距調(diào)節(jié)型風(fēng)機(jī)是通過(guò)變槳距調(diào)節(jié)，使風(fēng)輪機(jī)葉片的安裝角隨風(fēng)速的變化而變化，氣流的攻角在風(fēng)速變化時(shí)可保持在一個(gè)比較合理的范圍內(nèi)，從而有可能在很大的風(fēng)速范圍內(nèi)保持較好的空氣動(dòng)力學(xué)特性，獲得較高的效率。特別當(dāng)風(fēng)速在大于額定風(fēng)速條件下，變槳距風(fēng)力機(jī)的起動(dòng)風(fēng)速較定槳距風(fēng)力機(jī)的起動(dòng)風(fēng)速低，停機(jī)時(shí)傳動(dòng)機(jī)械的沖擊應(yīng)力相對(duì)緩和。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)輕巧、變速性好及運(yùn)輸起吊難度小等，是大容量風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)展方向。2.變速運(yùn)行方式將迅速取代恒速運(yùn)行方式恒速運(yùn)行方式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用雙繞組（4/6）極結(jié)構(gòu)的異步發(fā)電機(jī)，雙速運(yùn)行，高速時(shí)——4極電機(jī)工作（高風(fēng)速段），低速時(shí)——6極電機(jī)工作（低風(fēng)速段）。優(yōu)點(diǎn)：風(fēng)力機(jī)控制簡(jiǎn)單，可靠性好；缺點(diǎn)：由于轉(zhuǎn)速基本恒定，風(fēng)速經(jīng)常變化，風(fēng)能利用系數(shù)低，風(fēng)能不能充分利用。變速運(yùn)行方式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般采用雙饋異步發(fā)電機(jī)或多極同步發(fā)電機(jī)。雙饋機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)通過(guò)功率變換器一般為雙PWM交直交變換器連接到電網(wǎng)，能量可以雙向流動(dòng)。多級(jí)同步發(fā)電機(jī)的定子側(cè)通過(guò)功率變換器連接到電網(wǎng)，該功率變換器的容量要不小于電機(jī)的容量。變速恒頻運(yùn)行方式的優(yōu)點(diǎn)是可最大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)運(yùn)行轉(zhuǎn)速，來(lái)適應(yīng)因風(fēng)速變化而引起的風(fēng)力機(jī)功率的變化，可以最大限度的吸收風(fēng)能，效率高，控制靈活，可較好的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的有功功率、無(wú)功功率，但控制系統(tǒng)較為復(fù)雜。常用的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要有：（1）異步感應(yīng)發(fā)電機(jī)圖3-2通過(guò)晶閘管控制的軟并網(wǎng)裝置接入電網(wǎng)，并網(wǎng)沖擊電流較大。另外需要電容無(wú)功補(bǔ)償裝置、控制電路簡(jiǎn)單。各大風(fēng)力發(fā)電制造商如Vestas、NEG、Micon、Nordex等都生產(chǎn)此類(lèi)產(chǎn)品。圖3-2異步感應(yīng)發(fā)電機(jī)（2）繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子異步發(fā)電機(jī)如圖3-3所示，對(duì)于繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子異步發(fā)電機(jī)可以采用功率輔助調(diào)節(jié)方式，即轉(zhuǎn)子電流控制（RCC）方式來(lái)配合變槳距結(jié)構(gòu)，共同完成發(fā)電機(jī)輸出功率的調(diào)節(jié)。繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子輸入由電力電子裝置控制的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流，可以加大異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)差率（可達(dá)到10%），使得發(fā)電機(jī)在較大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)向電網(wǎng)送電，以提高異步發(fā)電機(jī)的風(fēng)能利用率。圖3-3繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子異步發(fā)電機(jī)（3）雙饋發(fā)電機(jī)圖3-4雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)雙饋發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)類(lèi)似于繞線(xiàn)式感應(yīng)電機(jī)，定子繞組也有具有固定頻率的對(duì)稱(chēng)三根電源激勵(lì)，所不同的是轉(zhuǎn)子繞組具有可調(diào)節(jié)頻率的三相電源激勵(lì)，一般采用交-交變頻器或交—直—交變頻器供以低頻電流。如圖3-4所示。雙饋電機(jī)勵(lì)磁可調(diào)量有3個(gè)：①可以調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的幅值；②可以改變勵(lì)磁電流的頻率；③可以改變勵(lì)磁電流的相位。雙饋電機(jī)控制系統(tǒng)通過(guò)變頻器控制器對(duì)逆變電路小功率器件的控制，可以改變雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的幅值、頻率及相位角，達(dá)到調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速、有功功率和無(wú)功功率的目的，既提高了機(jī)組的效率又對(duì)電網(wǎng)起到穩(wěn)頻、穩(wěn)壓的作用。雙饋電機(jī)控制簡(jiǎn)要框圖如圖3-5所示。圖3-5雙饋電機(jī)控制簡(jiǎn)圖4.永磁直驅(qū)同步發(fā)電機(jī)永磁直驅(qū)同步發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-6所示。圖3-6永磁直驅(qū)同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組優(yōu)點(diǎn)：發(fā)電機(jī)發(fā)出電能的頻率、電壓、電功率都是隨著風(fēng)速的變化而變化的，這樣有利于最大限度地利用風(fēng)能資源。缺點(diǎn)：對(duì)永磁材料的穩(wěn)定性要求高，電機(jī)重量增加，另外，IGBT逆變器容量較大，一般選發(fā)電機(jī)額定功率的120%以上。雙饋性風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的綜合比較見(jiàn)P28的表3-1。第四章典型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第一節(jié)定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的特點(diǎn)一、定槳距風(fēng)力機(jī)組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.風(fēng)輪結(jié)構(gòu)定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn):槳葉與輪轂的連接是固定的，即當(dāng)風(fēng)速變化時(shí)，槳葉的迎風(fēng)角度不能隨之變化。這一特點(diǎn)給定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組提出了兩個(gè)必須解決的問(wèn)題：一是當(dāng)風(fēng)速高于風(fēng)輪的設(shè)計(jì)點(diǎn)風(fēng)速即額定風(fēng)速時(shí)，槳葉必須能夠自動(dòng)地將功率限制在額定值附近，因?yàn)轱L(fēng)力機(jī)上所有材料的物理性能是有限度的，槳葉的這一特性稱(chēng)為自動(dòng)失速性能；二是運(yùn)行中的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在突然失去電網(wǎng)（或突甩負(fù)載）的情況下，槳葉自身必須具備制動(dòng)能力，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能夠在大風(fēng)情況下安全停機(jī)。2.槳葉的失速調(diào)節(jié)原理當(dāng)氣流流經(jīng)上下翼面形狀不同的葉片時(shí)，因凸面的彎曲而使氣流加速，壓力較低，凹面相比較平緩，氣流速度緩慢，壓力較高，因而產(chǎn)生升力。槳葉的失速性能是指它在最大升力系數(shù)Cmax附近的性能。當(dāng)槳葉的安裝角β不變，隨著風(fēng)速增加攻角i增大，升力系數(shù)Cl線(xiàn)性增大；在接近Clmax時(shí)，增加變緩，達(dá)到Clmax后開(kāi)始減小。另一方面，阻力系數(shù)Cd初期不斷增大；在升力開(kāi)始減小時(shí)，Cd繼續(xù)增大，這是由于氣流在葉片上的分離隨攻角的增大而增大，分離區(qū)形成大的渦流，流動(dòng)失去翼型效應(yīng)，與未分離時(shí)相比，上下翼面壓力差減小，致使阻力激增，升力減小，造成葉片失速，從而限制了功率的增加。失速調(diào)節(jié)葉片的攻角沿軸向由根部向葉尖逐漸減小，因而根部葉面先進(jìn)入失速，隨風(fēng)速增大，失速部分向葉尖片擴(kuò)展，原先已失速的部分，失速程度加深，未失速的部分逐漸進(jìn)入失速區(qū)。失速部分使功率減小，未失速部分仍有功率增加。從而使輸入功率保持在額定功率附近。3.葉尖擾流器由于風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪巨大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，如果風(fēng)輪自身不具備有效的制動(dòng)能力，在高風(fēng)速下要求脫網(wǎng)停機(jī)是不可想象的。早年的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正是不能解決這一問(wèn)題，使災(zāi)難性的飛車(chē)事故不斷發(fā)生。目前所有的定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組均采用了葉尖擾流器的設(shè)計(jì)。葉尖擾流器的結(jié)構(gòu)如圖4-2所示。當(dāng)風(fēng)力機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，在液壓系統(tǒng)的作用下，葉尖擾流器與槳葉主體部分精密地合為一體，組成完整的槳葉。當(dāng)風(fēng)力機(jī)需要脫網(wǎng)停機(jī)時(shí)，液壓系統(tǒng)按控制指令將葉尖擾流器釋放并使之旋轉(zhuǎn)80度到90度形成阻尼板，由于葉尖部分處于距離軸的最遠(yuǎn)點(diǎn)，整個(gè)葉片作為一個(gè)長(zhǎng)的杠桿，使葉尖擾流器產(chǎn)生的氣動(dòng)阻力相當(dāng)高，足以使風(fēng)力機(jī)在幾乎沒(méi)有任何磨損的情況下進(jìn)行迅速減速，這一過(guò)程即為槳葉空氣動(dòng)力剎車(chē)。葉尖擾流器是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主要制動(dòng)器，每次制動(dòng)時(shí)都是它起主要作用。在風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，作用在葉尖擾流器上的離心力和彈簧力會(huì)使葉尖擾流器力圖脫離槳葉主體轉(zhuǎn)動(dòng)到制動(dòng)位置；而液壓力的釋放，不論是由于控制系統(tǒng)是正常指令，還是液壓系統(tǒng)的故障引起，都將導(dǎo)致擾流器展開(kāi)從而使風(fēng)輪停止運(yùn)行。因此，空氣動(dòng)力剎車(chē)是一種失效保護(hù)裝置，它使整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制動(dòng)系統(tǒng)具有很高的可靠性。4.空氣動(dòng)力剎車(chē)空氣動(dòng)力剎車(chē)系統(tǒng)常用于失速控制型機(jī)組安全保護(hù)系統(tǒng)，安裝在葉片上，與變距系統(tǒng)不同，它主要是限制風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速，并不能使風(fēng)輪完全停止轉(zhuǎn)動(dòng)，而是使其轉(zhuǎn)速限定在允許的范圍內(nèi)。這種空氣動(dòng)力剎車(chē)系統(tǒng)一般采用失效—安全型設(shè)計(jì)原則，即在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)和安全系統(tǒng)正常工作時(shí)，空氣動(dòng)力剎車(chē)系統(tǒng)才可以恢復(fù)到機(jī)組的正常運(yùn)行位置，機(jī)組可以正常投入運(yùn)行；一旦風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)或安全系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則空氣動(dòng)力剎車(chē)系統(tǒng)立即起動(dòng)，使機(jī)組安全停機(jī)。葉片空氣動(dòng)力剎車(chē)主要通過(guò)葉片形狀的改變使氣流受阻礙，如葉片部分旋轉(zhuǎn)大約90度，主要是葉尖部分旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生阻力，使風(fēng)輪轉(zhuǎn)速下降，如圖4-3、4-4所示，空氣動(dòng)力剎車(chē)系統(tǒng)的正常運(yùn)行位置和剎車(chē)位置。使葉片空氣動(dòng)力剎車(chē)部分維持在正常位置需要克服葉尖部分的離心力，這一部分動(dòng)力通常由液壓系統(tǒng)提供。葉片空氣動(dòng)力剎車(chē)有的也采用降落傘或在葉片的工作面或非工作面加裝阻流板達(dá)到空氣動(dòng)力剎車(chē)的目的?？諝鈩?dòng)力剎車(chē)系統(tǒng)作為第二個(gè)安全系統(tǒng)，常通過(guò)超速時(shí)的離心力起作用?？諝鈩?dòng)力剎車(chē)可以是主動(dòng)式或被動(dòng)式的。主動(dòng)式空氣動(dòng)力剎車(chē)系統(tǒng)在轉(zhuǎn)速下降停機(jī)后，空氣動(dòng)力剎車(chē)部分借助控制系統(tǒng)能自動(dòng)復(fù)位；而被動(dòng)式空氣動(dòng)力剎車(chē)系統(tǒng)一般需要人工進(jìn)行復(fù)位。早期風(fēng)力發(fā)電機(jī)組有采用被動(dòng)式結(jié)構(gòu)的，大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組很少采用。5.雙速發(fā)電機(jī)事實(shí)上，定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組還存在在低風(fēng)速運(yùn)行時(shí)的效率問(wèn)題。在整個(gè)運(yùn)行風(fēng)速范圍內(nèi)（3m/s<v<25m/s）由于氣流的速度是在不斷變化的，如果風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速不能隨風(fēng)速的變化而調(diào)整，這就必然要使風(fēng)輪在低風(fēng)速時(shí)的效率降低（而設(shè)計(jì)低風(fēng)速時(shí)效率過(guò)高，會(huì)使槳葉過(guò)早進(jìn)入失速狀態(tài)）。同時(shí)發(fā)電機(jī)本身也存在低負(fù)荷時(shí)的效率問(wèn)題，盡管目前用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)已能設(shè)計(jì)的非常理想，它們?cè)赑>30%額定功率范圍內(nèi)，均有高于90%的效率，但當(dāng)P<25%額定功率時(shí)，效率仍然會(huì)急劇下降。為了解決上述問(wèn)題，定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組普遍采用雙速發(fā)電機(jī)，分別設(shè)計(jì)成4極和6極。一般6極發(fā)電機(jī)的額定功率設(shè)計(jì)成4極發(fā)電機(jī)的1/50~1/4，例如600kW定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一般設(shè)計(jì)成6極150kW和4極600kW；750kW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)成6極200kW和4極750kW。采用雙速發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出功率曲線(xiàn)如圖4-5所示。6.功率輸出根據(jù)風(fēng)能轉(zhuǎn)換的原理，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率輸出主要取決于風(fēng)速，但除此以外，氣壓、氣溫和氣流擾動(dòng)等因素也顯著地影響其功率輸出。因?yàn)槎嗳~片的功率曲線(xiàn)是在空氣的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下測(cè)出的，當(dāng)氣壓與氣溫變化時(shí)，密度會(huì)跟著變化，一般當(dāng)溫度變化±10%，相應(yīng)的空氣密度變化±4%。而槳葉的失速性能只與風(fēng)速有關(guān)，只要達(dá)到了葉片氣動(dòng)外形所決定的失速調(diào)節(jié)風(fēng)速，不論是否滿(mǎn)足輸出功率，槳葉的失速性能都要起到作用，影響功率輸出。因此，當(dāng)氣溫升高，空氣密度就會(huì)降低，相應(yīng)的功率輸出就會(huì)減小，反之，功率輸出就會(huì)增大如圖4-6所示。對(duì)于一臺(tái)750kW容量的定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，最大的功率輸出可能會(huì)出現(xiàn)30~50kW的偏差。因此，在冬季與夏季，應(yīng)對(duì)槳葉的安裝角各做一次調(diào)整。為解決這一問(wèn)題，近年來(lái)定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組制造商又研制了主動(dòng)失速型定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。采取主動(dòng)失速的風(fēng)力機(jī)開(kāi)機(jī)時(shí)，將槳葉節(jié)距推進(jìn)到可獲得最大功率位置，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組超過(guò)額定功率后，槳葉節(jié)距主動(dòng)失速方向調(diào)節(jié)，將功率調(diào)整在額定值上。由于功率曲線(xiàn)在失速范圍內(nèi)的變化率比失速前要低的多，控制相對(duì)容易，輸出功率也更加平穩(wěn)。7.節(jié)距角與額定轉(zhuǎn)速的設(shè)定對(duì)功率輸出的影響定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的槳葉節(jié)距角和轉(zhuǎn)速都是固定不變的，這一限制使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率曲線(xiàn)上只有一點(diǎn)具有最大功率系數(shù)，這一點(diǎn)對(duì)應(yīng)于某一個(gè)葉尖速比。當(dāng)風(fēng)速變化時(shí)，功率系數(shù)也隨之改變。而要在變化的風(fēng)速下保持最大功率系數(shù)，必須保持轉(zhuǎn)速與風(fēng)速之比不變，也就是說(shuō)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速要能夠跟隨風(fēng)速的變化。對(duì)同樣直徑的風(fēng)輪驅(qū)動(dòng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速可以有很大變化，而額定轉(zhuǎn)速較低的發(fā)電機(jī)在低風(fēng)速具有較高的功率系數(shù)；額定轉(zhuǎn)速較高的發(fā)電機(jī)在高風(fēng)速時(shí)具有較高的功率系數(shù)，這就是采用雙速發(fā)電機(jī)的根據(jù)。需要說(shuō)明的是，額定轉(zhuǎn)速并不是按在額定風(fēng)速時(shí)具有最大的功率系數(shù)設(shè)定的。因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電機(jī)組與一般發(fā)電機(jī)組不一樣，它并不是經(jīng)常運(yùn)行在額定風(fēng)速點(diǎn)上，并且功率與風(fēng)速的三次方成正比，只要風(fēng)速超過(guò)額定風(fēng)速，功率就會(huì)顯著上升，這對(duì)于定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組來(lái)說(shuō)是根本無(wú)法控制的。事實(shí)上，定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組早在風(fēng)速達(dá)到額定值以前就已開(kāi)始失速了，到額定點(diǎn)時(shí)的功率系數(shù)已相當(dāng)小，如圖4-7所示。另一方面，改變槳葉節(jié)距角的設(shè)定，也顯著影響額定功率的輸出。根據(jù)定槳距風(fēng)力機(jī)的特點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)盡量提高低風(fēng)速時(shí)的功率系數(shù)和考慮高風(fēng)速時(shí)的失速性能。為此需要了解槳葉節(jié)距角對(duì)風(fēng)力機(jī)輸出功率的影響。圖4-8是一組200KW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率曲線(xiàn)。無(wú)論從實(shí)際測(cè)量還是理論計(jì)算所得的功率曲線(xiàn)都可以說(shuō)明，定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在額定風(fēng)速以下運(yùn)行時(shí)，在低風(fēng)速區(qū)，不同的節(jié)距角所對(duì)應(yīng)的功率曲線(xiàn)幾乎是重合的。但在高風(fēng)速區(qū)，節(jié)距角的變化對(duì)其最大輸出功率（額定功率點(diǎn)）的影響是十分明顯的。事實(shí)上，調(diào)整槳葉的節(jié)距角，只是改變了槳葉對(duì)氣流的失速點(diǎn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，節(jié)距角越小，氣流對(duì)槳葉的失速點(diǎn)越高，其最大輸出功率也越高。這就是定槳距風(fēng)力機(jī)可以在不同的空氣密度下調(diào)整槳葉安裝角的根據(jù)。二、定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本運(yùn)行過(guò)程1.待機(jī)狀態(tài)當(dāng)風(fēng)速v>3m/s,但不足以將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組拖動(dòng)到切入的速度，或者風(fēng)力發(fā)電機(jī)組從小功率（逆功率）狀態(tài)切出，沒(méi)有重新并入電網(wǎng)，這時(shí)的風(fēng)力機(jī)處于自由轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，稱(chēng)為待機(jī)狀態(tài)。待機(jī)狀態(tài)除了發(fā)電機(jī)沒(méi)有并入電網(wǎng)，機(jī)組實(shí)際上已處于工作狀態(tài)。這時(shí)控制系統(tǒng)已做好切入電網(wǎng)的一切準(zhǔn)備；機(jī)械剎車(chē)已松開(kāi)；葉尖阻尼板已收回；風(fēng)輪處于迎風(fēng)狀態(tài)；液壓系統(tǒng)的壓力保持在設(shè)定值上。風(fēng)況、電網(wǎng)和機(jī)組的所有狀態(tài)參數(shù)均在控制系統(tǒng)檢測(cè)之中，一旦風(fēng)速增大，轉(zhuǎn)速升高，發(fā)電機(jī)即可并入電網(wǎng)。2.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的自起動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的自起動(dòng)是指風(fēng)輪在自然風(fēng)速的作用下，不依靠其他外力的協(xié)助，將發(fā)電機(jī)拖動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速。早期的定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不具有自起動(dòng)能力，風(fēng)輪的起動(dòng)是在發(fā)電機(jī)的協(xié)助下完成的，這時(shí)發(fā)電機(jī)作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，通常稱(chēng)為電動(dòng)機(jī)起動(dòng)（Motorstart）。直到現(xiàn)在，絕大多數(shù)定槳距風(fēng)力機(jī)仍具備Motorstart的功能。由于槳葉氣動(dòng)性能的不斷改進(jìn)，目前絕大多數(shù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)輪具有良好的自起動(dòng)性能。一般在風(fēng)速v>4m/s的3.自起動(dòng)的條件正常起動(dòng)前10min，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)、風(fēng)況和機(jī)組的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。這些狀態(tài)必需滿(mǎn)足以下條件：（1）電網(wǎng)。1）連續(xù)10min電網(wǎng)沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)電壓、低電壓；2）電網(wǎng)電壓0.1s內(nèi)跌落值均小于設(shè)定值；3）電網(wǎng)頻率在設(shè)定范圍之內(nèi)；4）沒(méi)有出現(xiàn)三相不平衡等現(xiàn)象。（2）風(fēng)況。連續(xù)10min風(fēng)速在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行風(fēng)速的范圍內(nèi)（3m/s<v<25m/s）。（3）機(jī)組。機(jī)組本身至少應(yīng)具備以下條件：1）發(fā)電機(jī)溫度、增速器油溫應(yīng)在設(shè)定值范圍以?xún)?nèi)；2）液壓系統(tǒng)所有部位的壓力都在設(shè)定值；3）液壓油位和齒輪潤(rùn)滑油位正常；4）制動(dòng)器摩擦片正常；5）扭纜開(kāi)關(guān)復(fù)位；6）控制系統(tǒng)DC24V、AC24V、DC5V、DC±15V電源正常；7）非正常停機(jī)后顯示的所有故障均已排除；8）維護(hù)開(kāi)關(guān)在運(yùn)行位置。上述條件滿(mǎn)足時(shí)，按控制程序機(jī)組開(kāi)始執(zhí)行“風(fēng)輪對(duì)風(fēng)”與“制動(dòng)解除”指令。（4）風(fēng)輪對(duì)風(fēng)。當(dāng)風(fēng)速傳感器測(cè)得10min平均風(fēng)速v>3m/s時(shí)，控制器允許風(fēng)輪對(duì)風(fēng)。偏航角度通過(guò)風(fēng)向儀測(cè)定。當(dāng)風(fēng)力機(jī)向左或右偏離確定風(fēng)向時(shí)，需延遲10s后才執(zhí)行向左或向右偏航。以避免在風(fēng)向擾動(dòng)情況下的頻繁起動(dòng)。釋放偏航剎車(chē)1s后，偏航電動(dòng)機(jī)根據(jù)指令執(zhí)行左右偏航；偏航停止時(shí)，偏航剎車(chē)投入。（5）制動(dòng)解除。當(dāng)自起動(dòng)的條件滿(mǎn)足時(shí)，控制葉尖擾流器的電磁閥打開(kāi)，壓力油進(jìn)入槳葉液壓缸，擾流器被收回與槳葉主體合為一體?？刂破魇盏饺~尖擾流器已回收的反饋信號(hào)后，壓力油的另一路進(jìn)入機(jī)械盤(pán)式制動(dòng)器液壓缸，松開(kāi)盤(pán)式制動(dòng)器。第二節(jié)定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本控制要求一、控制系統(tǒng)的基本功能并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)必須具備以下功能：（1）根據(jù)風(fēng)速信號(hào)自動(dòng)進(jìn)入起動(dòng)狀態(tài)或從電網(wǎng)切出。（2）根據(jù)功率及風(fēng)速大小自動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)速和功率控制。（3）根據(jù)風(fēng)向信號(hào)自動(dòng)對(duì)風(fēng)。（4）根據(jù)功率因素自動(dòng)投入（或切出）相應(yīng)的補(bǔ)償電容。（5）當(dāng)發(fā)電機(jī)脫網(wǎng)時(shí)，能夠保機(jī)組安全停機(jī)。（6）在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，能對(duì)電網(wǎng)、風(fēng)況和機(jī)組的運(yùn)行狀況進(jìn)行檢測(cè)和記錄，對(duì)出現(xiàn)的異常情況能夠自行判斷并采取相應(yīng)的保護(hù)措施，并能夠根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)生成各種圖表，以反映風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的各項(xiàng)性能指標(biāo)。（7）對(duì)在風(fēng)電場(chǎng)中運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組還應(yīng)具備遠(yuǎn)程通信的功能。二、運(yùn)行過(guò)程中的主要參數(shù)檢測(cè)（一）電力參數(shù)監(jiān)測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組需要持續(xù)監(jiān)測(cè)的電力參數(shù)包括電網(wǎng)三相電壓、發(fā)電機(jī)輸出的三相電流、電網(wǎng)頻率、發(fā)電機(jī)功率因素等。這些參數(shù)無(wú)論風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是處于并網(wǎng)狀態(tài)還是脫網(wǎng)狀態(tài)都被監(jiān)測(cè)，用于判斷風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的起動(dòng)條件、工作狀態(tài)及故障情況，還用于統(tǒng)計(jì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的有功功率、無(wú)功功率和總發(fā)電量。此外，還根據(jù)電力參數(shù)，主要是發(fā)電機(jī)有功功率和功率因素來(lái)確定補(bǔ)償電容的投入與切出。1.電壓測(cè)量（1）電網(wǎng)沖擊相電壓超過(guò)450V，0.2s。（2）過(guò)電壓相電壓超過(guò)433V，50s。（3）低電壓相電壓低于329V,50s。（4）電網(wǎng)電壓跌落相電壓低于260V,0.1s。（5）相序故障。對(duì)電壓故障要求反映較快。在主電路中沒(méi)有過(guò)電壓保護(hù)，其動(dòng)作設(shè)定值可參考沖擊電壓整定保護(hù)值。發(fā)生電壓故障時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組必須退出電網(wǎng)，一般采取正常停機(jī)，而后根據(jù)情況進(jìn)行處理。電壓測(cè)量值經(jīng)平均值算法處理后可用于計(jì)算機(jī)組的功率和發(fā)電量的計(jì)算。2.電流測(cè)量關(guān)于電流的故障有：（1）電流跌落0.1s內(nèi)一相電流跌落80%。（2）三相不對(duì)稱(chēng)三相中有一相電流與其他兩相相差過(guò)大，相電流相差25%，或在平均電流低于50A時(shí)，相電流相差50%。（3）晶閘管故障軟啟動(dòng)期間，某相電流大于額定電流或者觸發(fā)脈沖發(fā)出后電流連續(xù)0.1s為0。對(duì)電流故障同樣要求反應(yīng)迅速。通常控制系統(tǒng)帶有兩個(gè)電流保護(hù)，即電流短路保護(hù)和過(guò)電流保護(hù)。電流保護(hù)采用斷路器，動(dòng)作電流按照發(fā)電機(jī)內(nèi)部相間短路電流整定，動(dòng)作時(shí)間為0~0.05s。過(guò)電流保護(hù)由軟件控制，動(dòng)作電流按照額定電流的2倍整定，動(dòng)作時(shí)間為1~3s。電流測(cè)量值經(jīng)平均值算法處理后與電壓、功率因素合成為有功功率、無(wú)功功率及其他電力參數(shù)。電流是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)時(shí)要持續(xù)監(jiān)視的參量，如果切入電流不小于允許極限，則晶閘管導(dǎo)通角不再增大，當(dāng)電流開(kāi)始下降后，導(dǎo)通角逐漸打開(kāi)直至完全開(kāi)啟。并網(wǎng)期間，通過(guò)電流測(cè)量可檢測(cè)發(fā)電機(jī)或晶閘管的短路及三相電流不平衡信號(hào)。如果三相電流不平衡超出允許范圍，控制系統(tǒng)將發(fā)出故障停機(jī)指令，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組退出電網(wǎng)。3.頻率電網(wǎng)頻率被持續(xù)測(cè)量。測(cè)量值經(jīng)平均值算法處理與電網(wǎng)上、下限頻率進(jìn)行比較，超出時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組退出電網(wǎng)。電網(wǎng)頻率直接影響發(fā)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，進(jìn)而影響發(fā)電機(jī)的瞬時(shí)出力。4.功率因素功率因素通過(guò)分別測(cè)量電壓相角獲得，經(jīng)過(guò)移相補(bǔ)償算法和平均值算法處理后，用于統(tǒng)計(jì)發(fā)電機(jī)有功功率和無(wú)功功率。由于無(wú)功功率導(dǎo)致電網(wǎng)的電流增加，線(xiàn)損增大，且占用系統(tǒng)容量，因而送入電網(wǎng)的功率，感性無(wú)功分量越少越好，一般要求功率因素保持在0.95以上。為此，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組使用了電容器補(bǔ)償無(wú)功功率?？紤]到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率常在大范圍內(nèi)變化，補(bǔ)償電容器一般按不同容量分成若干組，根據(jù)發(fā)電機(jī)輸出功率的大小來(lái)投入與切出。這種方式投入補(bǔ)償電容時(shí)，可能造成過(guò)補(bǔ)償，此時(shí)會(huì)向電網(wǎng)輸入容性無(wú)功。電容補(bǔ)償并未改變發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀況。補(bǔ)償后，發(fā)電機(jī)接觸器上電流應(yīng)大于主接觸器電流。5.功率功率可通過(guò)測(cè)得電壓、電流、功率因素計(jì)算得出，用于統(tǒng)計(jì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電量。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率與風(fēng)速有固定函數(shù)關(guān)系，如測(cè)得功率與風(fēng)速不符，可以作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障判斷的依據(jù)。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率過(guò)高或過(guò)低時(shí)，可以作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組退出電網(wǎng)的依據(jù)。（二）風(fēng)力參數(shù)監(jiān)測(cè)1.風(fēng)速風(fēng)俗通過(guò)機(jī)艙外的數(shù)字式風(fēng)速儀測(cè)得。計(jì)算機(jī)每秒采集一次來(lái)自于風(fēng)速儀的風(fēng)速數(shù)據(jù)；每10min計(jì)算一次平均值，用于判別起動(dòng)風(fēng)速（風(fēng)速v>3m/s時(shí)起動(dòng)小發(fā)電機(jī)，v>8m/s時(shí)起動(dòng)大發(fā)電機(jī)）和停機(jī)風(fēng)速（v>25m/s）。安裝在機(jī)艙頂上的風(fēng)速儀處于風(fēng)輪的下風(fēng)向，本身不精確，一般不用來(lái)產(chǎn)生功率曲線(xiàn)。2.風(fēng)向風(fēng)向標(biāo)安裝在機(jī)艙頂部?jī)蓚?cè)，主要測(cè)量風(fēng)向與機(jī)艙中心線(xiàn)的偏差角。一般采用兩個(gè)風(fēng)向標(biāo)，以便互相校驗(yàn)，排除可能產(chǎn)生的錯(cuò)誤信號(hào)?？刂破鞲鶕?jù)風(fēng)向信號(hào)，起動(dòng)偏航系統(tǒng)。當(dāng)兩個(gè)風(fēng)向標(biāo)不一致時(shí)，偏航會(huì)自動(dòng)中斷。當(dāng)風(fēng)速低于3m/s時(shí)，偏航系統(tǒng)不會(huì)起動(dòng)。（三）機(jī)組狀態(tài)參數(shù)檢測(cè)1.轉(zhuǎn)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速的測(cè)量點(diǎn)有兩個(gè)：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和風(fēng)輪轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速測(cè)量信號(hào)用于控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)和脫網(wǎng)，還可用于起動(dòng)超速保護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)風(fēng)速轉(zhuǎn)速超過(guò)設(shè)定值n1或發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)設(shè)定值n2時(shí)，超速保護(hù)動(dòng)作，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組停機(jī)。風(fēng)輪轉(zhuǎn)速和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速可以相互校驗(yàn)。如果不符，則提示風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障。2.溫度有8個(gè)點(diǎn)的溫度被測(cè)量，用于反映風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)的工作狀況。這8個(gè)點(diǎn)包括：（1）增速器油溫度；（2）高速軸承溫度；（3）大發(fā)電機(jī)溫度；（4）小發(fā)電機(jī)溫度；（5）前主軸承溫度；（6）后主軸承溫度；（7）控制盤(pán)溫度（主要是晶閘管的溫度）；（8）控制器環(huán)境溫度。由于溫度過(guò)高引起風(fēng)力發(fā)電機(jī)組退出運(yùn)行，在溫度降至允許值時(shí)，仍可自動(dòng)起動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。3.機(jī)艙振動(dòng)為了檢測(cè)機(jī)組的異常振動(dòng)，在機(jī)艙上應(yīng)安裝振動(dòng)傳感器。傳感器由一個(gè)與微動(dòng)開(kāi)關(guān)相連的鋼球及其支撐組成。異常振動(dòng)時(shí)，鋼球從支撐它的圓環(huán)上落下，拉動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)，引起安全停機(jī)。重新起動(dòng)時(shí)，必須重新安裝好鋼球。機(jī)艙后部還設(shè)有槳葉振動(dòng)探測(cè)器。過(guò)振動(dòng)時(shí)將引起正常停機(jī)。4.電纜扭轉(zhuǎn)由于發(fā)電機(jī)電纜及所有電氣、通信電纜均從機(jī)艙直接引入塔筒，直到地面控制柜。如果機(jī)艙經(jīng)常向一個(gè)方向偏航，會(huì)引起電纜嚴(yán)重扭轉(zhuǎn)。因此偏航系統(tǒng)還應(yīng)具備扭攬保護(hù)功能。偏航齒輪上安有一個(gè)獨(dú)立計(jì)數(shù)傳感器，以記錄相對(duì)初始方位所轉(zhuǎn)過(guò)的齒數(shù)。當(dāng)風(fēng)力機(jī)向一個(gè)方向持續(xù)偏航達(dá)到設(shè)定值時(shí)，表示電纜已被扭轉(zhuǎn)到危險(xiǎn)的程度，控制器將發(fā)出停機(jī)指令并顯示故障。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組停機(jī)并執(zhí)行順或逆時(shí)針解纜操作。為了提高可靠性，在電纜引入塔筒處（即塔筒頂部），還安裝了行程開(kāi)關(guān)，行程開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)與電纜相連，當(dāng)電纜扭轉(zhuǎn)到一定程度時(shí)可直接拉動(dòng)行程開(kāi)關(guān)，引起安全停機(jī)。為了便于了解偏航系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)，控制器可根據(jù)偏航計(jì)數(shù)傳感器的報(bào)告，以記錄相對(duì)初始方位所轉(zhuǎn)過(guò)的齒數(shù)顯示機(jī)艙當(dāng)前方位與初始方位的偏航角度及正在偏航的方向。5.機(jī)械剎車(chē)狀況在機(jī)械剎車(chē)系統(tǒng)中裝有剎車(chē)片磨損指示器，如果剎車(chē)磨損到一定程度，控制器將顯示故障信號(hào)，這時(shí)必須更換剎車(chē)片后才能起到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。在連續(xù)兩次動(dòng)作之間，有一個(gè)預(yù)置的時(shí)間間隔，使剎車(chē)裝置有足夠的冷卻時(shí)間，以免重復(fù)使用剎車(chē)盤(pán)過(guò)熱。根據(jù)不同型號(hào)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，也可用溫度傳感器來(lái)取代設(shè)置延時(shí)程序。這時(shí)剎車(chē)盤(pán)的溫度必須低于預(yù)置的溫度才能起動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。6.油位風(fēng)力機(jī)的油位包括潤(rùn)滑油位、油壓系統(tǒng)油位。（四）各種反饋信號(hào)的檢測(cè)控制器在以下指令發(fā)出后的設(shè)定時(shí)間內(nèi)應(yīng)收到動(dòng)作已執(zhí)行的反饋信號(hào)：（1）回收葉尖擾流器；（2）松開(kāi)機(jī)械剎車(chē)；（3）松開(kāi)偏航制動(dòng)器；（4）發(fā)電機(jī)脫網(wǎng)及脫網(wǎng)后的轉(zhuǎn)速降落信號(hào)。否則將出現(xiàn)相應(yīng)的故障信號(hào)，執(zhí)行安全停機(jī)。（五）增速器油溫的控制增速器箱體內(nèi)的一側(cè)裝有PT100的溫度傳感器。運(yùn)行前，保持齒輪油溫高于0°（根據(jù)潤(rùn)滑油的要求設(shè)定），否則加熱至10°再運(yùn)行。正常運(yùn)行時(shí)，潤(rùn)滑油泵始終工作，對(duì)齒輪和軸承進(jìn)行強(qiáng)制噴射潤(rùn)滑。當(dāng)油溫高于60°時(shí)，油冷卻系統(tǒng)起動(dòng)，油被送入增速器外的熱交換器進(jìn)行自然風(fēng)冷或強(qiáng)制水冷。油溫低于45°時(shí)，冷卻油回路切斷，停止冷卻。目前大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組增速器均帶有強(qiáng)制潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)和加熱器。但油溫加熱器與箱外冷卻系統(tǒng)并非缺一不可。（六）發(fā)電機(jī)溫升控制通常在發(fā)電機(jī)的三相繞組及前后軸承里面各裝有一個(gè)PT100溫度傳感器，發(fā)電機(jī)在額定狀態(tài)下的溫度為130~140°，一般在額定功率狀態(tài)下運(yùn)行5~6h后達(dá)到這一溫度。當(dāng)溫度高于150°時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組因溫度過(guò)高而停機(jī)。當(dāng)溫度降落到100°以下時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組又會(huì)重新起動(dòng)并入電網(wǎng)（如果自起動(dòng)條件仍然滿(mǎn)足）。發(fā)電機(jī)的控制點(diǎn)可根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整。對(duì)安裝在濕度和溫差較大地點(diǎn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)內(nèi)部可安裝電加熱器以防止大溫差引起發(fā)電機(jī)繞組表面的冷凝。一般用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)均采用強(qiáng)制風(fēng)冷。但新推出的NM750/48風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)置了水冷系統(tǒng)。采用強(qiáng)制水冷，大大提高了發(fā)電機(jī)的冷卻效果，提高了發(fā)電機(jī)的工作效率，并且由于密封良好，避免了艙內(nèi)風(fēng)沙雨水的侵入，給機(jī)組創(chuàng)造了有利的工作環(huán)境。（七）功率過(guò)高或過(guò)低的處理1.功率過(guò)低如果發(fā)電機(jī)功率持續(xù)出現(xiàn)逆功率，其值小于預(yù)置值Ps，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組將推出電網(wǎng)，處于待機(jī)狀態(tài)。脫網(wǎng)動(dòng)作過(guò)程如下：斷開(kāi)發(fā)電機(jī)接觸器，斷開(kāi)旁路接觸器，不釋放葉尖擾流器，不投入機(jī)械剎車(chē)。重新切入可考慮將切入預(yù)置點(diǎn)自動(dòng)提高0.5%，但轉(zhuǎn)速下降到預(yù)置點(diǎn)以下后升起再并網(wǎng)時(shí)，預(yù)置值自動(dòng)恢復(fù)到初始狀態(tài)值。重新并網(wǎng)動(dòng)作過(guò)程如下：合發(fā)電機(jī)接觸器，軟啟動(dòng)后晶閘管完全導(dǎo)通。當(dāng)輸出功率超出Ps達(dá)3s時(shí)，投入旁路接觸器，轉(zhuǎn)速切入點(diǎn)變?yōu)樵ㄖ?。功率低于Ps時(shí)由晶閘管通路向電網(wǎng)供電，這時(shí)輸出電流不大，晶閘管可連續(xù)工作。2.功率過(guò)高一般說(shuō)來(lái)，功率過(guò)高現(xiàn)象由兩種情況引起。一是由于電網(wǎng)頻率波動(dòng)引起的。電網(wǎng)頻率降低時(shí)，同步轉(zhuǎn)速下降，而發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速短時(shí)間不會(huì)降低，轉(zhuǎn)差較大；各項(xiàng)損耗及風(fēng)力轉(zhuǎn)換機(jī)械能瞬時(shí)不突變，因而功率瞬時(shí)會(huì)變得很大。而是由于氣候變化，空氣密度的增加而引起的。功率過(guò)高并持續(xù)一定時(shí)間，控制系統(tǒng)應(yīng)做出反應(yīng)。（八）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組退出電網(wǎng)由于風(fēng)速過(guò)高引起的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組退出電網(wǎng)有以下情況：（1）風(fēng)速高于25m/s，持續(xù)10min。（2）風(fēng)速高于33m/s，持續(xù)2s，正常停機(jī)。（3）風(fēng)速高于50m/s，持續(xù)1s，安全停機(jī)，側(cè)風(fēng)90°。三、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本控制策略（一）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的狀態(tài)1.運(yùn)行狀態(tài)（1）機(jī)械剎車(chē)松開(kāi)。（2）允許機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電。（3）機(jī)組自動(dòng)調(diào)向。（4）液壓系統(tǒng)保持工作壓力。（5）葉尖阻尼板回收或變槳距系統(tǒng)選擇最佳工作狀態(tài)。2.暫停狀態(tài)（1）機(jī)械剎車(chē)松開(kāi)。（2）液壓泵保持工作壓力。（3）自動(dòng)調(diào)向保持工作狀態(tài)。（4）葉尖阻尼板回收或變距系統(tǒng)調(diào)整槳葉節(jié)距角向90°方向。（5）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組空轉(zhuǎn)。這個(gè)工作狀態(tài)在調(diào)試風(fēng)力發(fā)電機(jī)組時(shí)非常重要，因?yàn)檎{(diào)試風(fēng)力機(jī)目的是要求機(jī)組的各種功能正常，而不一定要求發(fā)電運(yùn)行。3.停機(jī)狀態(tài)（1）機(jī)械剎車(chē)松開(kāi)。（2）液壓系統(tǒng)打開(kāi)電磁閥使葉尖阻尼板彈出，或變距系統(tǒng)失去壓力而實(shí)現(xiàn)機(jī)械旁路。（3）液壓系統(tǒng)保持工作壓力。（4）調(diào)向系統(tǒng)停止?fàn)顟B(tài)。4.緊急停機(jī)狀態(tài)（1）機(jī)械剎車(chē)與氣動(dòng)剎車(chē)同時(shí)動(dòng)作。（2）緊急電路（安全鏈）開(kāi)啟。（3）計(jì)算機(jī)所有輸出信號(hào)無(wú)效。（4）計(jì)算機(jī)仍在運(yùn)行和測(cè)量所有輸入信號(hào)。當(dāng)緊停電路動(dòng)作時(shí)，所有接觸器斷開(kāi)，計(jì)算機(jī)輸出信號(hào)被旁路，計(jì)算機(jī)不能激活任何機(jī)構(gòu)。（二）工作狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變當(dāng)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，系統(tǒng)有以下兩種動(dòng)作：1.工作狀態(tài)層次上升（1）緊急→停機(jī)。如果停機(jī)狀態(tài)的條件滿(mǎn)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(chē)。（2）停機(jī)→暫停。如果暫停的條件滿(mǎn)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。（3）暫停→運(yùn)行。如果運(yùn)行的條件滿(mǎn)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)是否可以切入電網(wǎng)。2.工作狀態(tài)層次下降工作狀態(tài)層次下降包括以下情況：（1）緊急停機(jī)。緊急停機(jī)又包含了3種情況，即：停止→緊停；暫?！o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(chē)作用；④邏輯電路復(fù)位。（2）停機(jī)。停機(jī)操作包含了2種情況，即：暫?！C(jī)；運(yùn)行→停機(jī)。1）暫停→停機(jī)：①停止自動(dòng)調(diào)向；②打開(kāi)氣動(dòng)剎車(chē)或變槳距機(jī)構(gòu)回油閥（使失壓）。2）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(chē)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。暫停操作包括：①如果發(fā)電機(jī)并網(wǎng)，調(diào)節(jié)功率降到0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（1）故障信息。針對(duì)不同類(lèi)型的故障處理，故障信息應(yīng)包含：①故障名稱(chēng)；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）。（2）故障檢測(cè)?？刂葡到y(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(lèi)，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)。（3）故障記錄。故障處理器將故障存儲(chǔ)在運(yùn)行記錄表盒報(bào)警表中。（4）對(duì)故障的反應(yīng)?？刂葡到y(tǒng)對(duì)故障的反應(yīng)有：①機(jī)組降為暫停狀態(tài)；②機(jī)組降為停機(jī)狀態(tài)；③機(jī)組降為緊急停機(jī)狀態(tài)。（5）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。第三節(jié)變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的特點(diǎn)變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組又分為主動(dòng)變槳距控制與被動(dòng)變槳距控制。主動(dòng)變槳距控制可以在大于額定風(fēng)速時(shí)限制功率，這種控制的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)將每個(gè)也碰到部分或全部相對(duì)于葉片軸方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)以減小攻角，同時(shí)也減小了升力系數(shù)。被動(dòng)變槳距控制是一種令人關(guān)注的可替代主動(dòng)變槳距限制功率方式，其思路是將葉片或葉片的輪轂設(shè)計(jì)成在葉片載荷的作用下扭轉(zhuǎn)，以便在高風(fēng)速下獲得所需的變槳距。但很難實(shí)現(xiàn)，故在并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中尚未應(yīng)用。變槳距控制主要是通過(guò)翼型迎角變化，使翼型升力變化來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)的。變槳距控制多用于大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。變槳距控制是通過(guò)葉片和輪轂之間的軸承機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)葉片來(lái)減小迎角，由此來(lái)減小翼型的升力，以達(dá)到減小作用在風(fēng)輪葉片上的扭矩和功率的目的。變槳調(diào)節(jié)時(shí)葉片迎角可相對(duì)氣流連續(xù)的變化，以便得到風(fēng)輪功率輸出達(dá)到希望的范圍。在90°迎角時(shí)是葉片的順槳位置。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，葉片向小迎角方向變化而限制功率。一般變槳范圍90°~100°。從起動(dòng)角度0°到順槳，葉片就像飛機(jī)的垂直尾翼一樣。除此之外，還有一種方式，即主動(dòng)失速，又稱(chēng)負(fù)變距，就像失速一樣進(jìn)行調(diào)節(jié)。負(fù)變距范圍一般在-5°左右；在額定功率點(diǎn)以前，葉片的槳距角是固定不變的，與定槳距風(fēng)輪一樣，在額定功率以后（即失速點(diǎn)以后），由于葉片失速導(dǎo)致風(fēng)輪功率下降，風(fēng)輪輸出功率低于額定功率，為了補(bǔ)償這部分損失，適當(dāng)調(diào)整葉片的槳距角，來(lái)提高風(fēng)輪的功率輸出。一、變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的特點(diǎn)1.輸出功率特性變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相比，具有在額定功率點(diǎn)以上輸出功率平穩(wěn)的特點(diǎn)，如圖4-12和4-13所示。變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率調(diào)節(jié)不完全依靠葉片的氣動(dòng)性能。當(dāng)功率在額定功率以下時(shí)，控制器將葉片節(jié)距角置于0°附近，節(jié)距角不變，可認(rèn)為等于定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)的功率根據(jù)葉片的氣動(dòng)性能隨風(fēng)速的變化而變化；當(dāng)功率超過(guò)額定功率時(shí)，變槳距機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作，調(diào)整葉片節(jié)距角，將發(fā)電機(jī)的輸出功率限制在額定值附近。2.額定點(diǎn)具有較高的風(fēng)能利用系數(shù)變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相比，在相同的額定功率點(diǎn)，額定風(fēng)速比定槳距風(fēng)