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5000W风力发电机的行为与控制(一)

       南京欧陆电气有限公司是一家追求持续经营和不断改进技术的公司。从早期技术水平较低的微型风电机组到较高水平的小型风电机组,近年来响应了政府从制造业地区向制造业地区推进的政策,并对风力发电机组的运行特性和系统控制理地区进行了深入的研究和探讨。克服了许多困难和技术障碍,建立了自卷绕系统的行为和控制理论,开发了风力机控制系统的硬件和软件,并成功地应用于具有变桨、转向和制动功能的风力机主动控制。该控制系统还可以应用于级别的风力发电机,突破了国外技术的封锁。

 

风力机行为分类及技术.jpg

以下描述了风力涡轮机的性能,根据其性能和特点可分为四类(见上文):

a.功率1kw以下:微型风电机组;

由于风力发电机采用体积小、重量轻的特点,采用了电缆塔,没有基础,降低了成本。其特点是高速运转,一般大于500转/分,有的甚至高达1000转/分,振动频率超过一、二个;多为被动控制,转向系统为带尾带滑环的被动系统;转动惯量小,加减速很快,很难定速。通常用于玩具和爱好。

保护机构:发电机三相短路制动一般在保护速度超过保护速度时启动。少数会增加放电电阻,先减速后制动,以免发电机烧毁。

常用于风光互补发电系统

功率在1kW以下微型风力机.jpg

b. 功率约在1kW至15kW:被动式控制之小型风力机(Small Wind Turbine with passive control);
特性为转速小于500rpm,转速变化快,会越过振频;必须注意高转速时之陀螺仪效应以免风力机被定住无法转向,导致摆尾机制(Auto Furl)无效。转向系统多为带尾翼之被动式系统包含滑环在内。
5000W风力发电机保护机制常为泄荷、摆尾、转尾翼、被动偏航、被动变桨、发电机三相短路剎车等。
常用于独立或联网之风光柴储能智能管理系统系统。

 

功率约在1kW至15kW被动式控制之小型风力机.jpg

基于成本考虑以上两型风力机多为被动式控制。
c. 功率约在10kW至2MW:主动式小型风力机、中大型风力机。(Small Wind Turbine with active control, Large/Medium Wind Turbine);
运转多在振频以下;被动式(Stall)及主动式(Pitch)变桨系统;主动偏航转向;系统变形量较小可不考虑;传动系统有直驱及变速(采2点或3点支撑)两种;双馈式发电机(DFIG)较占优势。

功率约在10kW至2MW主动式小型风力机、中大型风力机.jpg

d. 功率大于1.5MW:大型及超大型风力机(Large Wind Turbine)。
运转在振频以下;采用主动式变桨及转向控制;需考虑大变形;为减轻重量会采直驱或传动链简化措施如Compact、Hybrid;离岸风电用之风力机多已采5MW以上机种;发电机为减少滑环之维护有采永磁发电机(PMSG)之趋势。