變槳距、變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)

　　現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)主要在于如何進(jìn)一步提高效率、增加強(qiáng)度、降低成本這三方面。隨著風(fēng)力機(jī)的單機(jī)容量的不斷增大，變槳距（blade/autocoarse pitch，variable pitch blades）調(diào)速方式和變速恒頻（VSCF，variable speed constant frequency）技術(shù)，因其在額定風(fēng)速下能提高捕獲風(fēng)能效率，獲得最佳能量輸出，因而變速恒頻變槳矩型風(fēng)力機(jī)逐漸占據(jù)了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主導(dǎo)地位。

　　變槳距風(fēng)力機(jī)的葉片沿其縱向軸轉(zhuǎn)動(dòng)來調(diào)節(jié)功率，因此與定槳距風(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)，在額定點(diǎn)具有較高的風(fēng)能利用系數(shù)，確保高風(fēng)速段的額定功率，具有更強(qiáng)的的轉(zhuǎn)輪制動(dòng)性能等特點(diǎn)［1］。經(jīng)使用，市場(chǎng)中較為成熟的有丹麥的VESTAS的V39/V42/V44-600kW機(jī)組和美國(guó)Zand的Z-40-600kW機(jī)組［2］。

　　為了達(dá)到變速控制的要求，變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通常包含變速發(fā)電機(jī)、整流器、逆變器和變槳距機(jī)構(gòu)。變速發(fā)電機(jī)目前主要采用雙饋異步發(fā)電機(jī)。在低于額定風(fēng)速時(shí)，通過整流器及逆變器來控制雙饋異步發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速控制；在高于額定風(fēng)速時(shí)，考慮傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)變化負(fù)荷的承受能力，一般采用節(jié)距調(diào)節(jié)的方法將多余的能量除去。

　　美國(guó)GE的兆瓦級(jí)風(fēng)力機(jī)基本都采用變速變槳距調(diào)速控制來確?？諝鈩?dòng)力效率，減小驅(qū)動(dòng)負(fù)載，降低成本，延長(zhǎng)壽命。目前的兆瓦級(jí)電機(jī)都采用了GE特有的核心技術(shù)WindVAR電子控制系統(tǒng)，將風(fēng)力機(jī)的變速運(yùn)行轉(zhuǎn)換至所需要的恒頻動(dòng)力，可以實(shí)時(shí)調(diào)整電壓的波動(dòng)，控制網(wǎng)內(nèi)電力輸送的質(zhì)量，提高傳動(dòng)效率［3］。并以無刷式雙饋電機(jī)替代籠型異步電機(jī)，應(yīng)用于調(diào)速驅(qū)動(dòng)，可降低30%的成本［4］。

　　德國(guó)的VENSYS62/1200型1.2MW變速恒頻直接驅(qū)動(dòng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)用于農(nóng)村電氣化領(lǐng)域風(fēng)力發(fā)電及農(nóng)村新能源開發(fā)技術(shù)，主要性能指標(biāo)為——

　　功率1200KW葉片數(shù)3葉片類型葉輪

　　直徑62m掃風(fēng)面積3018m2輪轂高度69m

　　葉輪轉(zhuǎn)速11-20rpm額定風(fēng)速12m/s切入風(fēng)速3m/s

　　切出風(fēng)速25m/s最高安全風(fēng)速59.7m/s風(fēng)力機(jī)概念無齒輪箱

　　變速變槳發(fā)電機(jī)1200KW同步永磁電機(jī)

　　（資料來源中國(guó)水利科技網(wǎng)）

　　國(guó)內(nèi)金風(fēng)科技股份有限公司和德國(guó)企業(yè)合作開發(fā)的金風(fēng)62/1200風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用水平軸、三葉片、上風(fēng)向、變漿距調(diào)節(jié)、變速恒頻、直接驅(qū)動(dòng)、永磁同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)的設(shè)計(jì)方案，其中省去的齒輪箱使傳動(dòng)系統(tǒng)部件減少，降低機(jī)械損失，提高機(jī)組的可靠性和生產(chǎn)、運(yùn)行效率［7，8］。

　　參考文獻(xiàn)

　　1.標(biāo)題風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制技術(shù)

　　出處機(jī)械工業(yè)出版社 2002年6月第一版

　　2.標(biāo)題變槳距風(fēng)電機(jī)組的優(yōu)點(diǎn)

　　出處WindStdts 1991年秋季刊

　　出處風(fēng)力發(fā)電～32 2004，20（4） 31

　　3.標(biāo)題 GE Energy’s Advisory Services Team Answers Wind Questions

　　for New York State

　　出處http://www.gepower.com/home/index.htm

　　4.標(biāo)題 2.7/2.5/2.3wind turbine

　　出處 http://www.gepower.com/home/index.htm

　　Design of a brushless doubly-fed induction motor for adjustable speed drive application

　　GE-Corporate Research and Development Cent， Schenectady， NY， USA

　　5. 標(biāo)題 1.2MW變速恒頻直接驅(qū)動(dòng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

　　出處http://www.cws.net.cn/market/productioninfo.asp？myid=1

　　6.標(biāo)題新型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)

　　出處高電壓技術(shù) 2005，31（1） 63～65

　　7．標(biāo)題 新疆將誕生世界最大數(shù)量級(jí)海風(fēng)發(fā)電機(jī)

　　出處變頻器世界 2004， （7） 22

　　8．標(biāo)題 我國(guó)研制成功兆瓦級(jí)變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)