風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作原理

　　現(xiàn)代變速雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作原理就是通過葉輪將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械轉(zhuǎn)距（風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量），通過主軸傳動(dòng)鏈，經(jīng)過齒輪箱增速到異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速后，通過勵(lì)磁變流器勵(lì)磁而將發(fā)電機(jī)的定子電能并入電網(wǎng)。如果超過發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子也處于發(fā)電狀態(tài)，通過變流器向電網(wǎng)饋電。

　　最簡(jiǎn)單的風(fēng)力發(fā)電機(jī)可由葉輪和發(fā)電機(jī)兩部分構(gòu)成，立在一定高度的塔干上，這是小型離網(wǎng)風(fēng)機(jī)。 最初的風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能隨風(fēng)變化時(shí)有時(shí)無，電壓和頻率不穩(wěn)定，沒有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。為了解決這些問題，現(xiàn)代風(fēng)機(jī)增加了齒輪箱、偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等。

　　齒輪箱可以將很低的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速（1500千瓦的風(fēng)機(jī)通常為12-22轉(zhuǎn)/分）變?yōu)楹芨叩陌l(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速（發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速通常為1500轉(zhuǎn)/分）。同時(shí)也使得發(fā)電機(jī)易于控制，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的頻率和電壓輸出。偏航系統(tǒng)可以使風(fēng)輪掃掠面積總是垂直于主風(fēng)向。要知道，1500千瓦的風(fēng)機(jī)機(jī)艙總重50多噸，葉輪30噸，使這樣一個(gè)系統(tǒng)隨時(shí)對(duì)準(zhǔn)主風(fēng)向也有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)難度。

　　風(fēng)機(jī)是有許多轉(zhuǎn)動(dòng)部件的，機(jī)艙在水平面旋轉(zhuǎn)，隨時(shí)偏航對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向；風(fēng)輪沿水平軸旋轉(zhuǎn)，以便產(chǎn)生動(dòng)力扭距。對(duì)變槳矩風(fēng)機(jī)，組成風(fēng)輪的葉片要圍繞根部的中心軸旋轉(zhuǎn)，以便適應(yīng)不同的風(fēng)況而變槳距。在停機(jī)時(shí)，葉片要順槳，以便形成阻尼剎車。

　　早期采用液壓系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)葉片槳矩（同時(shí)作為阻尼、停機(jī)、剎車等狀態(tài)下使用），現(xiàn)在電變距系統(tǒng)逐步取代液壓變距。

　　就1500千瓦風(fēng)機(jī)而言，一般在4米/秒左右的風(fēng)速自動(dòng)啟動(dòng)，在13米/秒左右發(fā)出額定功率。然后，隨著風(fēng)速的增加，一直控制在額定功率附近發(fā)電，直到風(fēng)速達(dá)到25米/秒時(shí)自動(dòng)停機(jī)。

　　現(xiàn)代風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)極限風(fēng)速為60-70米/秒，也就是說在這么大的風(fēng)速下風(fēng)機(jī)也不會(huì)立即破壞。理論上的12級(jí)颶風(fēng)，其風(fēng)速范圍也僅為32.7-36.9米/秒。

　　風(fēng)機(jī)的控制系統(tǒng)要根據(jù)風(fēng)速、風(fēng)向?qū)ο到y(tǒng)加以控制，在穩(wěn)定的電壓和頻率下運(yùn)行，自動(dòng)地并網(wǎng)和脫網(wǎng)；同時(shí)監(jiān)視齒輪箱、發(fā)電機(jī)的運(yùn)行溫度，液壓系統(tǒng)的油壓，對(duì)出現(xiàn)的任何異常進(jìn)行報(bào)警，必要時(shí)自動(dòng)停機(jī)，屬于無人值守獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)單元。