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來源：百度百科、 寧夏啟航星能源科技有限公司
01什么是風力發(fā)電機？風力發(fā)電機是將風能轉(zhuǎn)換為機械功，機械功帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，最終輸出交流電的電力設備。風力發(fā)電機一般有風輪、發(fā)電機(包括裝置)、調(diào)向器(尾翼)、塔架、限速安全機構和儲能裝置等構件組成。（資料圖：金風科技）
02風力發(fā)電機原理風力發(fā)電的原理，是利用風力帶動風車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機發(fā)電。依據(jù)目前的風力發(fā)電機技術，大約是每秒三公尺的微風速度（微風的程度），便可以開始發(fā)電。
風力發(fā)電機由機頭、轉(zhuǎn)體、尾翼、葉片組成。每一部分都很重要，各部分功能為：葉片用來接受風力并通過機頭轉(zhuǎn)為電能；尾翼使葉片始終對著來風的方向從而獲得最大的風能；轉(zhuǎn)體能使機頭靈活地轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功能；機頭的轉(zhuǎn)子是永磁體，定子繞組切割磁力線產(chǎn)生電能。
03風力發(fā)電機結(jié)構風力發(fā)電機一般有風輪、發(fā)電機(包括裝置)、調(diào)向器(尾翼)、塔架、限速安全機構和儲能裝置等構件組成。風輪：是把風的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的重要部件，它由若干只葉片組成。當風吹向漿葉時，槳葉上產(chǎn)生氣動力驅(qū)動風輪轉(zhuǎn)動。槳葉的材料要求強度高、重量輕，多用玻璃鋼或其它復合材料(如碳纖維)來制造。（還有一些垂直風輪，s型旋轉(zhuǎn)葉片等，其作用也與常規(guī)螺旋槳型葉片相同）機艙：機艙包容著風力發(fā)電機的關鍵設備，包括齒輪箱、發(fā)電機。維護人員可以通過風力發(fā)電機塔進入機艙。機艙左端是風力發(fā)電機轉(zhuǎn)子，即轉(zhuǎn)子葉片及軸。轉(zhuǎn)子葉片：捉獲風，并將風力傳送到轉(zhuǎn)子軸心?，F(xiàn)代600千瓦風力發(fā)電機上，每個轉(zhuǎn)子葉片的測量長度大約為20米，而且被設計得很象飛機的機翼。軸心：轉(zhuǎn)子軸心附著在風力發(fā)電機的低速軸上。低速軸：風力發(fā)電機的低速軸將轉(zhuǎn)子軸心與齒輪箱連接在一起。在現(xiàn)代600千瓦風力發(fā)電機上，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相當慢，大約為19至30轉(zhuǎn)每分鐘。軸中有用于液壓系統(tǒng)的導管，來激發(fā)空氣動力閘的運行。齒輪箱：齒輪箱左邊是低速軸，它可以將高速軸的轉(zhuǎn)速提高至低速軸的50倍。高速軸及其機械閘：高速軸以1500轉(zhuǎn)每分鐘運轉(zhuǎn)，并驅(qū)動發(fā)電機。它裝備有緊急機械閘，用于空氣動力閘失效時，或風力發(fā)電機被維修時。發(fā)電機：通常被稱為感應電機或異步發(fā)電機。在現(xiàn)代風力發(fā)電機上，最大電力輸出通常為500至1500千瓦。偏航裝置：借助電動機轉(zhuǎn)動機艙，以使轉(zhuǎn)子正對著風。偏航裝置由電子控制器操作，電子控制器可以通過風向標來感覺風向。通常，在風改變其方向時，風力發(fā)電機一次只會偏轉(zhuǎn)幾度。電子控制器：包含一臺不斷監(jiān)控風力發(fā)電機狀態(tài)的計算機，并控制偏航裝置。為防止任何故障（即齒輪箱或發(fā)電機的過熱），該控制器可以自動停止風力發(fā)電機的轉(zhuǎn)動，并通過電話調(diào)制解調(diào)器來呼叫風力發(fā)電機操作員。液壓系統(tǒng)：用于重置風力發(fā)電機的空氣動力閘。冷卻元件：包含一個風扇，用于冷卻發(fā)電機。此外，它包含一個油冷卻元件，用于冷卻齒輪箱內(nèi)的油。一些風力發(fā)電機具有水冷發(fā)電機。塔：風力發(fā)電機塔載有機艙及轉(zhuǎn)子。通常高的塔具有優(yōu)勢，因為離地面越高，風速越大?，F(xiàn)代600千瓦風汽輪機的塔高為40至60米。它可以為管狀的塔，也可以是格子狀的塔。管狀的塔對于維修人員更為安全，因為他們可以通過內(nèi)部的梯子到達塔頂。格狀的塔的優(yōu)點在于它比較便宜。風速計及風向標：用于測量風速及風向。尾舵：常見于水平軸上風向的小型風力發(fā)電機（一般在10KW及以下）。位于回轉(zhuǎn)體后方，與回轉(zhuǎn)體相連。主要作用一為調(diào)節(jié)風機轉(zhuǎn)向，使風機正對風向。作用二是在大風風況的情況下使風力機機頭偏離風向，以達到降低轉(zhuǎn)速，保護風機的作用。04風力發(fā)電機類型目前風力發(fā)電機的類型主要分為：雙饋式發(fā)電機和直驅(qū)式發(fā)電機
雙饋式發(fā)電機
雙饋風力發(fā)電機是一種繞線式感應發(fā)電機，也是變速恒頻風力發(fā)電機組的核心部件之一。其發(fā)電原理是：通過葉輪將風能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械轉(zhuǎn)距（風輪轉(zhuǎn)動慣量），通過主軸傳動鏈，經(jīng)過齒輪箱增速到異步發(fā)電機的轉(zhuǎn)速后，通過勵磁變流器勵磁而將發(fā)電機的定子電能并入電網(wǎng)。
特點：
1、由于轉(zhuǎn)子側(cè)是采用交流勵磁，因此在風速發(fā)生變化的環(huán)境中，也可以方便地實現(xiàn)恒頻輸出電壓。
2、可由變流器控制電壓匹配、同步和相位控制，并網(wǎng)過程迅速，基本沒有電流沖擊；并且發(fā)電機轉(zhuǎn)速可隨時根據(jù)風速進行調(diào)整，使得機組運行于最佳葉尖速比
。
3、低電壓穿越能力較弱，當電壓波動較大如電壓較低時，觸發(fā)保護動作后無法在規(guī)定的時間內(nèi)恢復至原來電壓，導致發(fā)生脫網(wǎng)事故。
4、增加了齒輪箱，維護量較大，且轉(zhuǎn)子采用繞線式，轉(zhuǎn)子引線出線處、滑環(huán)、碳刷成為電機的三大故障。
直驅(qū)式發(fā)電機
直驅(qū)風力發(fā)電機是一種由風輪直接驅(qū)動的發(fā)電機，內(nèi)部轉(zhuǎn)子采用永磁體，風能帶動葉輪旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子跟著轉(zhuǎn)動，磁場旋轉(zhuǎn)切割定子繞組，從而產(chǎn)生電流與電壓。
采用多極電機與葉輪直接連接進行驅(qū)動，免去齒輪箱這一傳統(tǒng)部件。主要由風輪、永磁同步發(fā)電機、交直交變流器、變壓器等組成，風輪直接帶動發(fā)電機，發(fā)電機定子繞組線端是發(fā)電機電力輸出端，通過變流器連接到交流電網(wǎng)。這樣組成的系統(tǒng)可在發(fā)電機低轉(zhuǎn)速下正常運行。
特點：
1、運行及維護成本低，采用無齒輪直驅(qū)技術可減少發(fā)電機組零部件數(shù)量，避免了齒輪箱的維修，如圖為湘電3.2MW的風機機艙。
2、直驅(qū)式發(fā)電機直驅(qū)式發(fā)電機，沒有齒輪箱，葉片上吸收的風能直接帶動發(fā)電機的轉(zhuǎn)子進行發(fā)電。為了提高低速發(fā)電機效率，直驅(qū)式風力發(fā)電機組采用大幅度增加極對數(shù)來提高風能的利用率，并采用全功率變流器實現(xiàn)風力發(fā)電機的調(diào)速。直驅(qū)式發(fā)電機按勵磁方式可分為電勵磁和永磁。永磁直驅(qū)技術采用永磁材料代替復雜的電勵磁系統(tǒng)，發(fā)電結(jié)構簡單。
3、運行及維護成本低，采用無齒輪直驅(qū)技術可減少發(fā)電機組零部件數(shù)量，避免了齒輪箱的維修。
END
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