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风力发电技术的变速器、齿轮箱和电气布局

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:变速器将轴转速提高到异步发电机的旋转速度。齿轮箱是所有风机组成部分中故障率最高的装置。对感应电机和异步电机无功功率的控制可以通过先进的变换技术来实现。风机的尺寸增加见图6.1,随着尺寸的增加可以从相同的风电场中捕获更多的能量。风电场的电气布局很简洁明了。风电场的配电电缆将很多风机连接在一起,大型的风电场有很多的配电线路。

风力发电技术的变速器、齿轮箱和电气布局

绝大多数商业化风机的构造如图6.7所示。三叶片风轮转子通过轮毂与低速转轴连接。变速器将轴转速提高到异步电机的旋转速度。盘式制动器装配在高速轴上。

液压动力机组通常用来驱动线性液压执行器以改变叶桨距。两个小的电动齿轮电动机通过偏航轴承将风机定位于风中,偏航轴承安装在钢管塔架的顶部。风速计和风向标固定在吊舱的后面,为基于微处理器的控制系统提供信息。

齿轮箱是所有风机组成部分中故障率最高的装置。自从德国意耐康公司从20世纪90年代初进入市场以来,直接驱动风机(也就是没有齿轮箱)引起越来越多的关注。在这种情况下,大直径多极同步发电机通过电力电子器件运行在变速状态下,叶片桨距调节是通过安装在叶片上的电机执行器来实现的。

大部分发电机已经从20世纪80年代的恒转速感应电机换成了绕线转子感应电机,其运行在有限的速度范围内,因此可以提高空气动力效率。对感应电机和异步电机无功功率的控制可以通过先进的变换技术来实现。

风机的尺寸增加见图6.1,随着尺寸的增加可以从相同的风电场中捕获更多的能量。

如图6.8所示,一排风机可产生的额定功率P。如果转子直径加倍,风机之间的距离也加倍,但是转子面积将增加到4倍;此外,增加塔的高度也可以提高风速进而增加捕获的能量;这样,对于相同线型结构排列的风机组功率将增加到2.5倍。转子直径增加到3倍,一排风机的输出功率将增加到4.3倍。同理,对于一些其他布局(矩阵排列而不是线型排列)的风场,风机越大,捕获的风能也就越多。(www.xing528.com)

风电场的电气布局很简洁明了。典型的电气布局如图6.9所示[4]。典型的风机输出功率是690VAC。塔底座的变压器可以将电压提高到风场的配电层电压。风电场的配电电缆将很多风机连接在一起,大型的风电场有很多的配电线路。变电所将电能从不同的配电电缆上汇集起来并且通过变压器送到输电网中。

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图6.7 典型的大型风机

(来源:EWEA[4]

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