运行风力发电机生产技术大全,控制方法,控制系统大全

第一篇：运行风力发电机生产技术大全,控制方法,控制系统大全

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运行风力发电机生产技术大全,控制方法,控制系统

兆瓦级直驱式变速变桨恒频风力发电机组

[技术摘要]本发明涉及一种兆瓦级直驱式变速变桨恒频风力发电机组，其结构由叶片、轮毂、变桨系统、永磁多级同步发电机、底座、机舱、偏航系统、液压系 统、润滑系统，测风系统、塔架及变速恒频控制系统等各部件组成。由叶轮直接驱动永磁多级同步发电机转子转动，永磁同步发电机定子通过逆变系统将风力发电机 组输出的电能送入电网，实现风能-机械能-电能的转换。风力发电机组控制采用微处理器，及时准确的获取环境外部所有信息，控制系统根据这些信息，调整风力 发电机组运行，保证风力发电机组一直在优化、安全的环境里运行。同时，也可以实现风力发电机组在不同风速段运行，使风能利用系数＞0.47，更好的提高风 力发电机组的性价比。

[垂直风力发电机

[技术摘要]一种垂直风力发电机，其塔架结构由支撑杆组成，所述支撑杆上设有上、下二机座及安装在二机座之间的风轮；所述风轮包括旋转轴及安装在旋转轴上 的三片或三片以上的叶片，所述旋转轴与地平面垂直；所述风轮还设置有供叶片运行的导轨，所述导轨固定在机座上，所述叶片与导轨之间设置有滚动机构，其不会 轻易造成叶片的损坏，提高了使用寿命，且该塔架可以牢固地安装在地上，不会出现塔架倾倒，造*员及设备损伤的危险，且其使用寿命长，同时在使用过程中也可 方便维修和保养。

一种风力发电机及风光互补太阳能应用系统

[技术摘要]一种涉及风力发动机的风力发电机及风光互补太阳能应用系统，包括风力发电机本体，风力发电机本体至少包括叶片、发电机、支臂和尾驼，并依次相 连，发电机侧部安装托盘，其特征在于：叶片联接一个驱动部件，所述的驱动部件可实时调节叶片的桨距角；叶片与叶片轴相连，驱动部件与叶片轴之间连接传动机 构；第一基座卡套于发电机主轴中，其法兰面连接轴座，叶片轴套设于轴座中，第二基座与第一基座固定连接，该第二基座上安装驱动部件，传动机构包括第一齿 轮、中间齿套和第二齿轮，且依次通过齿轮啮合，第一齿轮与驱动部件相连接，中间齿套与第一基座相卡套，第二齿轮与叶片轴末端相连接，本发明实现智能控制叶 片桨距角与尖速比，使本发明保持运行在高效率状态。

车船用风力辅助发电机

[技术摘要]车船用风力辅助发电机，属于风力发电机技术领域。所要解决的技术问题是提供一种可以利用空气流所具有能量发电的车船用辅助发电机。解决其技术 问题的技术方案如下：车船用风力辅助发电机，包含发电机、两个风轮及转子轴；发电机安装在车船身上；两个风轮装在发电机转子两端的转子轴上，风轮采用离心 式叶轮。本发明应用于车船的辅助电源。有益效果是可以充分利用车船行进时所产生的流动空气中的能量，作为车船的辅助电源，节约车船行驶中燃料消耗。当行驶 速度达到38-60公里/小时，即可使发电机发出12伏电压，作为车船的辅助电源。运行中发电机受力平衡，不产生振动，不易磨损，输出功率为只装一个风轮 的两倍。

绕线转子风力发电机系统故障控制方法

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[技术摘要]本发明涉及一种绕线转子风力发电机系统故障控制方法，风力发电机与电网连接，电网发生故障时，由故障控制器控制系统，使发电机转子在故障状态 下不直接与电网进行能量交换，减小电网故障对转子的影响、维持发电机定子和转子电流在可承受的水平，从而保护发电机的安全。同时通过控制方法的设计，发挥 发电机组的控制潜力，将其某些装置用于定子和电网控制，可以提高电网的稳定性，加快电网恢复，使发电机尽快投入正常运行，更好地利用风力发电。

风力、水流两用发电机

[技术摘要] 风力、水流两用发电机，本实用新型涉及风力和水流发电设备。它提供一种采用大面积截风的风帆，运转平稳，自动对准风向，风力、水流两用的卧式发电机。设有 两对链轮和一对链条；风帆悬吊在链条之间的横杠上，风帆由小叶片铰链而成，风帆受风或水流运转通过链轮和传动轮、传动带带动发电机运行。本机工作平稳，结 构简单，没有污染和噪音，能够实用，有推广应用价值。

永磁风力发电机

[技术摘要] 本实用新型公开了一种永磁风力发电机。它含有定子铁芯(1)，转子整体磁极(2)、机座(3)、机轴(4)、装配螺钉(5)、后端盖(6)、风窗(8)、前端盖(9)、轴承(10)、定子绕组(11)，定子铁芯(1)扭转角度为3．3°—5．5°，在后端盖(6)的内壁上设置有整流二极管(7)。在转子整 体磁极(2)上设置有12个或10个槽，槽内嵌有永久磁钢(16)。本实用新型的特点是，低速，结构简单，运行可靠，且成本低廉。

第二篇：风力发电机电气控制系统

电气控制系统

电气控制系统的作用是确保风力机运行过程的安全性和可靠性，提高机组的运行效率和发电供电质量。离网型风力发电机组电气控制系统分为直流和交流系统。直流系统是由风力机驱动直流发电机、经过调压限流器向蓄电池充电及向电阻性负载供电。交流系统包括交流发电机、整流装置、控制器、分流卸载电阻箱、蓄电池组、逆变器和负载。它是一个由交流发电机经整流装置整流后向蓄电池充电及向电阻性负载供电，还可以在蓄电池之后连接逆变器向交流负载供电的交直流供电系统。发电机 按类型分为同步和异步发电机；励磁和永磁发电机；直流和交流发电机。按运行方式又分为内转子和外转子。现有国产离网型风力发电机多采用同步三相永磁式交流发电机，而且是直接驱动的低转速、内转子运行方式。这种发电机为永磁体转子，无励磁电流损耗，它比同容量电励磁发电机效率高、重量轻、体积小、制造工艺简便、无输电滑环，运转时安全可靠，容易实现免维护运行。它的缺点是电压调节性能差。

一种爪极无刷自励磁交流发电机，具备励磁电流自动调节功能。在为独立运行的小型风力发电机配套时，可以有效的避免因风速变化，发电机转速变化而引起的端电压波动，使发电机的电压和电流输出保持平稳。控制器功率容量几千瓦的离网型风电系统常配置简易的控制器。它包括三相全桥整流、电压限制、分流卸载电阻箱、对蓄电池充电时的充放保护和容量10kVA以下逆变电源。逆变电源输出的交流电波形分正弦波和方波，感性负载宜采用正弦波形的逆变电源。

比较完善的控制器采用：PWM斩波整流，使电气控制系统具备了AC-DC/DC-AC双向变换功能；（2）PWM升压型（Boost型）整流，弥补了永磁发电机在低风速、低转速时电压偏低的缺陷；（3）根据风力发电机的运行特性切入了最大功率跟踪技术（PTTP）；（4）向蓄电池智能充电功能；（5）通过改善输出的交流波形，大幅提高风力发电系统的运行效率和年发电量；（6）设置风速及风力机转速传感器并在风速和转速达到限定值时启动执行机构实施制动停机；（7）设置了状态显示和主参数通讯接口。功能完善的控制系统能保障风力机技术性能可靠，运行稳定安全。

离网型风力发电系统对配套控制系统的基本要求如下：

（1）整流器件的耐电压、耐电流的高限值要有充足的裕度，推荐3倍以上；

（2）向蓄电池充电的控制系统，以充电电流为主控元素，控制蓄电池的均充、浮充转换，以均充电流、浮充电压、充电时间作为控制条件，按蓄电池的充电、放电技术规范进行充、放电；

（3）向逆变器供电的控制系统应满足逆变电源所需直流电压和容量的要求；

（4）卸荷分流要兼容电压调控分流和防止风力机超转速加载两项控制；

（5）检测风力机转速、输出电压、输出电流、机组振动等状态超过限定值或允许范围时，控制系统自动给风力机加载，同时实施制动；

（6）应具备短路、直流电压“+”、“-”反接、蓄电池过放电、防雷击等安全保护功能。蓄电池组风能是随机性的能源，高峰和低谷落差甚大，且具有间歇性，极不稳定。为有效地利用风能必须配备蓄能装置。当前风力发电系统可选择的蓄能方式有：蓄电池蓄能、飞轮蓄能、提水蓄能、压缩空气蓄能、电解水制氢蓄能等几种。离网风力发电系统广泛采用蓄电池作为蓄能装置。蓄电池的作用是当风力强劲、风力机发电量大，或用电负荷少时，将电能存入蓄电池；当风力较弱，或用电负荷较大时，蓄电池中的电能向负荷供电，以补充风电的不足，保持风力发电系统持续稳定供电的运行状态。

目前，离网风力发电系统较多采用储能型（固定）铅酸蓄电池，它的单体电动势为2V，单体容量从几百安时到数千安时。电池组配套时可根据风力发电系统的要求，以串、并联接方式组合成所需要的端电压（V）和总容量（Ah）。

蓄电池经多次充放电之后，其充放电转换效率和电池容量会迅速降低，寿命即终结，继续使用已很不经济。

影响蓄电池使用寿命的因素很多，其中主要有：

（1）未按技术规范配制符合要求的电解液；

（2）未严格实行均充、浮充分阶段充电规程；

（3）蓄电池过度充电、深度放电；

（4）蓄电池在亏电状态下，久置未及时充电。

参考书目

《风力发电》中国电力出版社2003年3月 王承煦张源 主编

《风力发电机组原理与应用》机械工业出版社2011年6月 姚兴佳 宋俊编著

《风能技术》[美]Tony Burton 等著 武鑫等译科学出版社

第三篇：液压风力发电机生产技术

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液压风力发电机生产技术大全

风力发电机液压变桨装置

[技术摘要]本发明是一种风力发电机液压变桨装置，桨毂固定安装在主轴上，桨毂上设有至少两根与主轴垂直、能转动的桨轴，桨叶一一安装在各桨轴上，主轴上 设有滑套，桨叶上在桨轴的旁侧位置以及滑套上的相应位置设有连接头，连接头间以连杆连接，主轴上安装有与桨叶数量一致的液压缸，液压缸的柱塞连接在滑套 上，桨叶内部设有压力储液罐，压力储液罐与液压缸通过管路连接。风力的大时，桨叶推动滑套后退，压缩液压缸中的液压油进入压力储液罐，直至压力平衡；风力 小时，压力储液罐中的液压油通过液压缸推动滑套前移，桨叶迎角增大。达到了自动调节的目的，具有结构简单、成本低、维修方便的优点。

[ 一种风力发电机销孔插入式偏航制动装置

[技术摘要]一种风力发电机销孔插入式偏航制动装置，属风力机偏航制动电气或液压驱动配合弹簧作用的机械制动装置。该装置是在风力机的回转支承机构的固定 部分和转动部分分别钻孔和安装圆锥销及其驱动装置；或者在制动盘上钻孔，在回转底盘的适当位置安装圆锥销及其驱动装置。本发明提供的风力发电机插入式偏航 制动装置，不仅结构简单，所需操作力小，制动可靠，造价较低，而且易于实现“故障安全”设计。

一种风力发电机楔形块插入式偏航制动装置

[技术摘要]一种风力发电机楔形块插入式偏航制动装置，属风力机偏航制动电气或液压驱动配合弹簧作用的机械制动装置。该装置是在非偏航齿轮轴承圈侧安装与 偏航齿轮相配合的楔形块及其驱动装置；或者同时在固定部分和转动部分分别安装制动齿盘和楔形块及其驱动装置。该装置不仅结构简单，所需操作力小，制动可 靠，造价较低，而且易于实现“故障安全”设计。

风力发电机失速叶片阻尼板电动控制机构

[技术摘要]本发明涉及一种风力发电机失速叶片阻尼板电动控制机构，属于风力发电领域。特点是：丝杆导向头位于导向筒内，丝杆导向头与丝杆连接，丝杆与螺 母连接，螺母与永磁电机上的转子连接。本发明风力发电机电动控制机构无压力，不存在漏油问题，电动控制机构不受气候影响，大大减少了维护费用。本机构力矩 大，在不动作时，不需要通电就可以有很大的自锁力矩来锁定阻尼板，节约了维持锁定阻尼板所耗费的电能。控制线路可通过集电环送到执行机构，比液压旋转接头 送到执行机构更加便宜、简单、可靠。本发明随时可以自动调节力矩和速度，是一种风力发电机失速叶片阻尼板理想的控制机构。

定桨距失速控制风力发电机叶片的消转器

[技术摘要]本发明公开一种定桨距失速控制风力发电机叶片的消转器，涉及机械联接技术领域；该消转器包括消转器外体、联接销、联接轴、深沟球轴承、孔用弹 性挡圈；所述消转器联接于液压缸活塞杆与钢丝绳之间，所述消转器外体一端的外壳上联接避雷导线的一端，所述联接轴设有凸缘的大端置于所述消转器外体一端的 内腔中，所述联接轴小端联接 广州绿欣风力发电机提供更多绿色环保服务请登录www.xiexiebang.com查询

钢丝绳，所述消转器外体另一端由联接销联接液压缸活塞杆；其特征在于，还包括推力球轴承，所述消转器外体一端的内腔中由内至外 固定有所述推力球轴承和所述深沟球轴承，所述联接轴在所述消转器外体一端的内腔中由内至外分别联接推力球轴承的转动圈和深沟球轴承的内圈。

风力发电机的变桨机构

[技术摘要]本发明涉及风力发电机，尤其是指一种用于风力发电机的变桨机构。按照本发明提供的技术方案，液压缸的中部利用销轴铰接于液压缸座上，与液压缸 滑动连接的活塞杆的外端与联接轴的右端铰接，联接轴安装于连接座上，所述连接座安装于叶片的根部；所述液压缸座安装于机座上，在机座的左端部设置回转支 承，所述叶片根部转动连接于回转支承内，并在回转支承与叶片根部之间设置若干个绕叶片根部的圆周方向均匀布置的滚珠；当液压缸工作时，其活塞杆通过联接轴 带动叶片根部绕叶片根部的轴线转动。本发明可以简化结构，使整个变桨结构更加合理。

低温型风力发电机组的机舱调温系统及方法

[技术摘要]本发明涉及风力发电领域，公开了一种低温型风力发电机组的机舱调温系统，它包括设置在机舱罩内并与自动控制装置连接的电加热暖风装置、安装在 机舱罩内并与所述自动控制装置连接的带驱动电机的百页窗和加贴在机舱罩内壁的保温材料。本发明还提供了该系统调温的方法。由于采用了本发明的技术解决方 案，解决了机舱调温的问题，可以控制机舱环境温度在适当的范围内，而且不需要选用成本较高的耐低温材料和元件，大大节省了制造成本。该系统能保证风力发电 机组的控制系统、传动系统、液压系统在外界环境温度-30℃的条件下也能正常工作，从而增加了发电量。

第四篇：Vestas 风力发电机运行报告及现状

【转】Vestas 风力发电机运行报告

（一）(2009-04-20 14:22:25)

标签：风力发电机 垂直轴 水平轴 vestas 故障 杂谈

1998年12月苍南风电场二期工程15台V一42 600kW风电机全部安装完毕并投入了正式运行。从运行至今，除电网停电影响，可利用率达到了98．7。以下结合四年的运行情况，从主要故障及技改情况两方面对Vestas风电机运行情况作简单介绍：

主要故障情况我场根据四年的运行情况将出现过的故障进行了详细的分类，详见附表(注：表中各列只列出所属系统中发生过故障的配件)，从表中可以看出影响风电机运行的主要故障有：

(1)RCC故障

RCC也称转子电流控制器，其主要功能是通过 IGBT(绝缘栅双极晶体管)通过由RCC controllergen根据给定的参考电流通过 IGBT drive发送不同脉冲宽度的驱动信号驱动IGBT切除或切人转子外部电阻，控制转子电流达到增大滑差的目的。四年运行中，苍南风电场共计更换了14个RCC。RCC的故障有温度故障、IVCE故障、功率出错等。由于故障率高、价格贵(接近万欧元)，同时自己又没有维修能力，RCC故障是否能处理好，直接影响到风电场的经济效益。

(2)风速仪风向标故障

风速仪、风向仪故障的主要原因有两个方面。一是盐雾的侵蚀，由于风电场靠近海边，盐雾的侵蚀造成风向标、风速仪转轴老化转动不灵活，经常出现风速与功率不对应及低风速的时候不能正常启动。二是台风的破坏，风电场在2001、2002年的两次风速超过 40米／秒以上的强台风中，大量风速仪的风 杯被吹断、风向标受损坏，影响大风天气的稳发、满发。目前主要是增加配件库存，解决这一问题。

(3)刹车片故障

刹车片的问题主要是风电机经常出现刹车片过热故障。但是我场大部分的刹车片过热故障是由于电网异常(停电、瞬时掉电压)引起的，小部分是风电机设备存在问题紧急停机造成。在刹车片中存在一个热敏电阻(PTIO0)，当紧急刹车时桨叶和机械刹车同时动作。制动磨擦造成的大量热量热敏电阻(PTIO0)呈高电阻，从而使控制回路串接的继电器失电引起报警。刹车盘过热故障必须就地复位。在夏季雷击跳闸及瞬时掉电压非常频繁，由于电网运行不稳定造成刹车片故障而需复位或更换刹车片的占据了很大部分的工作量。4)万向节故障

风电机万向节故障主要是由于发电机存在移位，造成发电机与齿轮箱的同心度差增大，(按规定，左右偏差小于 2mm，上下发电机高于齿轮箱2～6mm)，如果偏差超过规定值容易造成万向节的润滑油皮套破裂，在高速转动中使润滑油被甩出，没有润滑油的作用万向节很快由于高温摩擦完全损坏。所以，同心度的校验应作为定期维护的检查项目。(5)齿轮箱故障

在检修维护过程中发现一台VALMET 公司生产的齿轮箱高速轴存在崩齿现象，并重新更换了一台齿轮箱。故障的可能是异物进入或高速齿轮材质问题，所以一方面保证齿轮油的质量，定期更换，另一方面防止异物进入齿轮箱，同时定期检查及时发现隐患。(6)通讯系统雷害问题

苍南风电场采用 的是 Vestas公司VGCS(VESTAS图解控制和管理系统)，运行中主要的问题就是该系统频繁遭雷击通讯系统线采用的是铜电缆在中控楼侧屏蔽线接地，但是由于风电场属于强雷暴区，又由于山岗上地土壤的电阻率高，电导率低，使风场的接地电阻偏高，当受雷击后在风场地上产生很高地反击电压，由于这个电压是个瞬态量，在通讯放大器的通讯线上产生很高的感应电压，造成通讯放大器(VPN—driveVPN—slave)过电压击穿。四年中被雷击坏的通讯放大器达29个(其 中VPN drive 15个及 VPN slave 14 个)，严重影响了远动监控，目前我们计划至各风场的通讯电缆改为光缆，以有效防止雷害。主要技改情况介绍(1)安装刹车后备电池系统

Vestas风电机对于电网的要求是较高，一般允许的电压偏差范围为+5 到一10 Ue、频率范围约0．5Hz。苍南风电场处于华东电网末端，主要是峰谷电压起伏很大。在苍南风电场 1999到2001年的三年中线路各种停电及异常达 95次，由于其中电网低、高电压占33次，遭雷击跳闸及瞬时性掉电压达32次，严重影响了风电机的运行。峰谷的电压起伏造成低或高电压停机、瞬时性掉电压造成风电机的紧急停机，极易引起机械刹车盘过热故障，故障后必须到现场进行复位，由于电网异常引起的停机占了近8O，鉴于这种情况，目前我场在风电机上主要是加装了一套后备电池系统(Vestas风电机的可选组件)，在系统突然停电、瞬时性掉电压时这套系统将继续供应刹车系统电磁阀电压以将延时机械刹车动作时间，等叶片顺桨，空气刹车先动作，60秒后，转速降低，机械刹车动作。这样可减少机械刹车的磨损及刹车盘系统故障，等电网恢复正常后即可自动恢复运行。在安装这套装置前，每次掉电压约30 的风电机会出现刹车盘过热的故障，而且必须到现场复位，安装以后基本未出现由于系统掉电压刹车系统过热停机，而且刹车片使用的期限延长，复位的工作量大大减少。这对于电网不稳定的地区是非常实用的。2)齿轮泵的改造

在 2002年风电场的液压站故障，不能正常建压。经检查发现外壳出现了裂纹，而且随后多台风电机出现了相同的情况，经分析可能是两方面的原因：①由于齿轮泵的外壳材料耐压能力不够，②齿轮泵的设计上存在问题：止回阀直接接在液压泵外壳上，另外一种是止回阀经一段液压软管连接至液压泵，前一种当电机液压泵停止打压后液压泵外壳仍承受高压，后一种则无此弊病，全部改造成如图3的连接方法后运行基本正常。(3)电容器组更换

在运行中我们发现部分电容器组出现渗油、变形，经测量电容均已被击穿，故障的原因主要是由于电网电压不稳定和质量原因，为此更换了所有原配置的由意大利生产的电容器组，改成 SEMENS和德国AEG公司的电容器。从已运行两年的情况看，运行基本正常。3 结论

以上从两方面介绍了苍南风电场Vestas风电机运行情况，从四年的运行情况看，Vestas风电机运行还是比较稳定，如果能僻决好电网电压波动及风电机的RCC问题，将有利于进一步提高风电机的可利用率。

第五篇：风力发电机控制系统研究本科生毕业设计

本科生毕业设计（论文）开题报告

题目：风力发电机控制系统研究

学院：信息工程系电气工程及自动化

专业：电机电器

班级：电气051班

学号：7022805017

姓名：熊寅

指导教师：江智军

填表日期：2008年4月4日

一、选题的依据及意义

1.1 选题依据:

传统风力发电机组大都采用三桨叶与轮毅刚性连接的结构，即定桨距风轮。桨叶端部

1.5—2.5m的部分设计一般设计成可控制的叶尖扰流器，当风力发电机组需要停机时，扰流器可旋转90度形成阻尼板，使风轮转动速度迅速下降，这一机构称为气动刹车。

随着风力发电机组设计制造水平的不断提高，在大型的风力发电机组中已经普遍开始采用变桨距风轮。变桨距风轮的桨叶和轮毅不再是刚性连接，而是通过可以转动的推力轴承或者专为变桨结构设计的联轴器来联接。这种风轮的优点在于可以根据风速来调节气流对叶片的攻角，当风速超过额定风速时，通过调节风轮的受力可以使风机保持在稳定的输出功率上。而且，在大风的情况下可以调节风机处于顺桨状态从而改善整个风机的受力状况。

与火电煤电等常规发电方式不同，风力发电机组需要频繁地起停，并且转动惯量很大，转速大都设计在每分钟十几到三十几转之间，机组容量越大，风机的转速越低。所以，传统的风力发电机组的风机与发电机之间通常需要增设增速齿轮箱。而风力发电厂的安装和运行经验都表明，齿轮箱往往是维护工作量最大的一个部件，也是成本最高、寿命最短的部件之一，故此，如何提高齿轮箱的可靠性或者是否可以取消齿轮箱就成为广大风力发电研究者的研究课题之一。

变速恒频直驱型风力发电机组在运行时，风机不接增速齿轮箱，直接和发电机祸合;发电机的定子为三相绕组或多相绕组，转子为永磁或电励磁结构;定子发出非工频的电能，电压也随转速变化;系统中有整流逆变装置，发电机发出的电压和频率都在变化的交流电经整流逆变后变成恒压恒频的电能输入电网;通过调节逆变装置的控制信号可以改变系统输出的有功功率和无功功率，实时满足电网的功率需要。在变速恒频直驱风力发电机组中，整流逆变装置的容量需要与发电机容量相等。

1.2选题意义：

变速恒频发电是一种新型的发电技术，非常适用于风力、水力等绿色能源开发领域，尤其是

在风力发电方面，变速恒频体现出了显著的优越性和广阔的应用前景1)传统的恒速恒频发电方式由于只能固定运行在同步转速上，当风速改变时风力机就会偏离最佳运行转速，导致运行效率下降。采用变速恒频发电方式，就可按照捕获最大风能的要求，要风速变化的情况下实时调节风力机转速，使之始终运行在最佳转速上。(2)变速恒频发电可以在异步发电机的转子侧施加三相低频电流实现交流励磁，控制励磁电流的幅值、频率、相位实现输出电能的恒频恒压。(3)采用变速恒频发电技术，可使发电机组与电网系统之间实现良好的柔性连接，比传统的恒频发电系统更易实现并网操作及运行。

风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到各国的重视。首先，它来自于自然，取之不尽用之不竭;其次，风力发电只降低了风的速度，并不产生任何有害的物质，对大自然没有污

染。这些优势使得人们对它青睐有加。

随着风力发电应用得越来越广，在整个能源结构中所占比例越来越大，风力发电技术要朝着大功率、高效率、直驱式、变转速、变桨距和最优控制等方向发展，达到提高机组运行性能、提高风能利用率、简化结构提高可靠性、减少材料消耗、降低机组重量、降低造价的目的。对我们能源节约的问题上有着重要的意义。

二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）

2.1 国内研究现状及发展趋势：

我国虽然是在20世纪70年代就开始研制大型并网型风力发电机组，但直到在90年代国家“乘风计划“的支持下，风力发电才真正从科研走向市场。在国家有关部委的支持下，额定功率为Zoowk、25OWk、300wk、600姗的风力发电机组已研制成功，ZOOWk~600wk的大型风力发电机组制造技术己基本掌握，并开始研制兆瓦级风力发电机组。我国自主开发的20OWk~300wk级风力发电机组的国产化率已超过9%0;6O0Wk风力发电机组样机的国产化率达到80%左右。此外还开发了一批风光、风柴联合发电系统。浙江省机电设计研究院研制的20Owk风力发电机组，于1997年4月通过了国家级技术成果鉴定，同年12月又完成了中试样机的研制。由上海蓝天公司主持研制的300wk风力发电机组，1998年初在南澳风电场投入并网运行，目前运行情况良好。在6O0wk风力机研制方面，由国家科委立项，新疆风能公司、浙江省机电设计研究院等单位主持的大型风力机国产化项目也迈出了坚实的步伐。到2003年，我国己在11个省区建立了27个风电场，总装机容量达46万wk。其中达坂城风电场累计安装风力发电机组172台，装机容量达到9.2万kw;南澳风电场安装风力发电机组近百台，装机容量达到4.8万kw;内蒙辉腾勒风电场装机容量也超过3万kw;福建的坪潭、大连横山、浙江舟山、上海崇明也都在规划建设500wk、6O0wk、800wk容量不等的风力发电场。其次，浙江、福建、广东沿海及新疆、内蒙古自治区都有较大功率的风力发电场。东部沿海有丰富的风能资源，距离电力负荷中心近，海上风电场必将成为今后我国新兴的能源基地。

虽然我国近几年风电发展很快，装机量以每年20%以上的速度递增，但风电仍仅占全国电力总装机的0.11%。相比国外，我国在风力发电技术的研究上比较落后，企业生产规模小，工艺技术落后，一些原材料和产品国产化程度低，重要原材料和零部件以及大容量的风力发电装置绝大多数依靠进口。国内自制的风力发电机多为异步发电机，不能做到变速恒频发电，不能有效地利用各种风况下的风能。总体上，我国的风力发电目前仍处于起步阶段。

为更好地实施国家可持续发展和西部大开发战略，国家计委、科技部、国家经贸委制定了新能源和可再生能源产业发展的“十五”规划，其中包括国家的光明工程和863计划——后续能源技术主题等国家重大科技发展项目。我国风力发电指导思想是以市场为导向，选择成熟的、具有市场前景的技术、产品作为产业发展的重点，提出合理的发展目标，制定符合市场发展的产业政策。采取规范市场的措施，进一步推动新能源和可再生能源技术的开发和应用。我国风力发电划是重点开发6O0kW及以上风力发电机组，实现规模化生产;研究开发无齿轮箱、多级低速发电机、变速恒频等新型风力发电机组;提高10kw以下离网型风力发电机的生产技术水平，推广风/光互补、风/柴互补和风/光/柴联合供电系统。我国风力发电的主要目标是:2005年并网风力发电装机容量达到120万kw，形成15一20万kw的设备制造能力，以满足国内市场需求;到20巧年新能源和可再生能源年开发量达到4300、万吨标准煤，占我国当时能源消费总量的2%，该产业将成为国民经济的一个新兴行业，拉动机械、电子、化工、材料等相关行业的发展，对减轻大气污染、改善大气环境质量作用明显，将减少3000多万吨的温室气体及200多万吨二氧化硫等污染物的排放，提供近50万个就业岗位。可见，有了国家的重视和政策的支持，风力发电必将有广阔的发展前景。

2.2 国外研究现状与发展趋势：

首先从装机容量上来看近几年世界风力发电的发展。到2001年，全球总装机容量为25273MW，其中德国装机容量为8OOOWM，名列首位，占世界风电装机容量的30%。美国装机容量达4000WM，名列第二。西班牙为3300WM，名列第三。丹麦装机容量265OWM，英国为65OWM，中国为400WM，排列第八位。到2002年底，世界总装机容量为32037WM，而欧洲占全世界的74.4%，为23832MW。据预测，在2001一2005年的5年间，全世界新增风力发电设备的发电能力约为3900WM，到2010年全世界总装机容量会超过140000WM，预计2020年的世界风力发电量将占全世界总发电量的10%。

其次，从政策上来了解各国对发展风力发电的态度。为促进风力发电的发展，世界各国政府特别是欧美国家出台了许多优惠政策，主要包括有:投资补贴、低利率贷款、规定新能源必须在电源中占有一定比例、从电费中征收附加基金用于发展风电、减排C02奖励等。欧洲的德国、丹麦、荷兰等采用政府财政扶持、直接补贴的措施发展本国的风力发电事业;美国通过金融支持，由联邦和州政府提供信贷资助来扶持风力发电事业;印度通过鼓励外来投资和加强对外合作交流发展风力发电;日本采取的措施则是优先采购风电。多种多样的优惠政策促进了各国风力发电的快速发展。

三、本课题研究内容

本文以变速恒频直驱风力发电机为控制对象，对由其构成的风力发电系统及其相关的控制技术进行研究，研究内容主要包括以下几个方面：

1.深入研究变速恒频风力发电技术;

2.针对变速恒频风力发电技术，相应提出同步风力发电机的控制策略;

3.设计搭建实验平台，用于测试控制策略的可行性;

4.完成主要控制部分的软件设计;

5.结合平台完成实验并分析实验结果。

四、本课题研究方案

本文首先从传统的风力发电机组开始分析，研究变速恒频直驱风力发电技术与其具有哪些不同以及具有的的优势，然后谈及同步风力发电机组的控制略、运行原理和发电系统的组成。研究方案中还包括控制系统中硬件部分的组成和软件部分的组成，如何通过仿真模型实验来验证这种控制方案的实施。

五、研究目标、主要特色及工作进度

5.1研究目标。

5.2 主要特色

伴随着风力发电产业的发展和对风能利用水平要求的不断提高，风力发电的控制系统一直处在人们关注的焦点之下，是人们不断研究和改进的对象。同步风力发电机系统以其无齿轮箱、输出有功和无功功率可调节等优势曾经博得过人们的青睐，但因其难以满足恒速恒频的控制要求一度退出风电舞台。现在，电力电子技术的发展使得同步风力发电机的控制变得更加简单，变速恒频技术的进步给同步风力发电机的应用提供了更广阔的空间。

变速恒频直驱风力发电技术的优点有:可以实现最大风能获取，对永磁机组而言有较高的效率;有较宽的转速运行范围，可在-30%～+15%的转速范围内运行;没有齿轮箱，可靠性好;控制简单，可灵活地调节有功和无功功率。

六、参考文献

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