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直驅式風力發電機組變槳系統控制模型

2009-01-20 來源:中國風電材料設備網 瀏覽數:10145

    直驅型風力發電機組采用水平軸、三葉片、上風向、變槳距調節、直接驅動、永磁同步發電機并網的總體設計方案,相對于傳統的異步發電機組其優點如下[1]:
    1(1)由于傳動系統部件的減少,提高了風力發電機組的可靠性和可利用率;
    2(2)永磁發電技術及變速恒頻技術的采用提高了風電機組的效率;
    3(3)機械傳動部件的減少降低了風力發電機組的噪音;
    4(4)可靠性的提高降低了風力發電機組的運行維護成本;
    5(5)機械傳動部件的減少降低了機械損失,提高了整機效率;
    6(6)利用變速恒頻技術,可以進行無功補償;
    7(7)由于減少了部件數量,使整機的生產周期大大縮短。
    2 直驅風力發電機組變槳特性敘述
    直驅型風力發電機組為變槳距調節型風機,葉片在運行期間,它會在風速變化的時候繞其徑向軸轉動。因此,在整個風速范圍內可能具有幾乎最佳的槳距角和較低的切入風速。在高風速下,改變槳距角以減少功角,從而減小了在葉片上的氣動力。這樣就保證了葉輪輸出功率不超過發電機的額定功率。
    對于變槳距調節后對的功率特性的影響等等問題,這里我們將對機組葉片上的氣動性能進行分析,從而進一步的了解變槳后,對風力發電機組的性能影響
    2.1 不同變槳角度下的特性
    根據葉素理論,當一個葉素在流暢中運動時,葉素的上表面是負壓力(吸力);下表面是正壓力。由于壓力分布在葉素上而產生的載荷,可以用兩個力(升力L 垂直于風向V;阻力D 平行于風向并與升力垂直)和一個力矩(俯仰力矩M)來表示。[2]
    對于變槳距風力機來說,調節變槳也同時意味著調節功角的大小。變槳距風力機的實際工作中,往往也通過軸承機構轉動葉片來減小功角α,以此來減小CL,減小升力,扭矩和功率。
    這里我們分析變槳距風機在不同變槳角度下的特性。
         1.首先我們先舉例一個風機的電機的功率曲線圖。如圖2.1 所示:
     2.我們根據此風力發電機的葉片特性,描繪出該風機變槳角度是0°時,在不同的風速下,葉輪對電機的驅動功率的大小。如圖2.2所示:

【延伸閱讀】

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閱讀上文 >> 風能開發中的幾個關鍵科學問題
閱讀下文 >> 風力發電機組的噪聲控制

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