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直驱型
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直驱型控制图
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半直驱型
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低速直驱型电励磁同步发电系统
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复合励磁发电系统
缺点 永磁同步 发电机
成本高
输出电压不能调节 效率高 结构简单，体积小 无刷化，运行可靠 输出电压可以调节
优点
调节方法成熟 电励磁同 效率低 步发电机 缺点 结构复杂，体积庞大 控制系统复杂 WIND ENERGY INSTITUTE SUT.
pitch drive
wind turbine control
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Advanced solution: PM generator with high speed gear
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Mechanically identical to main stream solutions No slip rings Typically 6 or 8 pole Generator speed typically 1000…2000 rpm Low generator weight, compact design High efficiency generator
中速、高速电励磁式同步发电机组 直驱型电励磁式同步发电系统机组 复合励磁发电机组 齿轮箱速比可调的风力发电机组机组
多发电机型风力发电机组
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风力发电机组结构形式
针对目前国际市场上和一些研究部门的研究结果， 按照机组选用的驱动链结构、发电机和功率变送 装置的不同，大致可划分为下列几种结构形式的 风力发电机组。 结构a：此结构为20世纪80年代、90年代丹麦制造 商普遍常用的结构，上风向，失速调节，三叶片， 采用笼型感应发电机、电容无功功率补偿装置和 软启动装置。
结构e
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结构f：这种结构应用不普遍，原因有：需要外部 励磁电路，需要滑环，机组安全控制更复杂。 结构g：这种结构应用也不普遍，原因是功率变换 器需四象限运行。
结构f
结构g
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结构h：这种结构采用多极同步发电机，不需齿 轮箱传动，Enercon和Lagerwey风机制造商的 机组有采用此种技术。
一级行星齿轮箱 9:1 发电机转速：190rpm 极数：72极
半直驱型
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高速永磁发电机型
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ABB高速永磁发电机组
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齿轮箱速比可调的风力发电机组
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多发电机型
６个 250ＫＷ
３２５rpm 永磁同步发电机
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永磁多发电机型：
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双馈异步风力发电系统：
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双馈无刷发电机型：
优点
复 合 励 磁 同 步 发 电 机
复合励磁永磁同步发电机的总体结构
1-转轴 2-轴承 3-端盖 4- 辅 助 电 励 磁部分 5-定子 6 -转子
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• 气隙磁场可调，输出电压稳定 • 功率密度高，结构紧凑，体积小，无 刷 • 适合应用于无齿轮箱直驱或一级齿轮 箱中速风力发电
Container
10...24 kV f = 50 Hz or 60 Hz
main converter 15...30 MW data bus
line coupling transformer
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中速、高速电励磁式同步发电系统
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Advanced solution: PM generator with high speed speed gear
frequency converter generator side converter DC line side converter main circuit breaker
converter control gearbox
10 ... 24 kV, f = 50 Hz or 60 Hz
brake
line coupling transformer synchronous generator (speed typically 1000...2000 rpm) medium voltage switchgear
rotor bearing
结构h
总之，结构a属传统风力发电机概念，不支持变 速运行外，其它结构的风力发电机组都可变速运 行 。
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主动失速
失速
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水平轴
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立轴
失速型异步发电机组
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双馈无刷发电机：
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异步鼠笼发电机 + 四象限变流器
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1）通过改变定子侧同步频率的方式实现并 网发电； 2）无滑环，可靠运行，长寿命，适合于海上 风电场； 3）发电机价格低廉； 4）低速时可电动运行.
结构c
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结构d：这种结构适用于绕线转子双馈感应发电机， 采用频率变换器直接控制转子绕组的电流，达到控制 发电机功率输出的目的，采用的频率变换器为发电机 额定功率的20%～30%容量。这种概念的引进有两个优 点：较之优化滑差调节变速范围加宽，较之全容量功 率变换器成本降低。机组可在30%滑差范围内变速运 行。
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交流异步多发电机型：
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本节结束！
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结构d
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结构e：这种结构应用在离网型风力发电机上较普 遍，无齿轮箱式永磁发电机，2～3叶片上风向，通 过整流桥给电池充电。2000年由ABB提出应用此种 结构，采用多极3.5MW永磁发电机，二极管整流桥 产生21kV的直流电压，采用轻型直流输电（HVDC Light）技术输送电能。
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Star connection, possible solution for wind farms
generator side converter
filter
main control center
DC-link i.e. 3...5 kV or 18.. .24 kV or low frequency
齿轮箱 电容组 ~
结构a
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结构b：采用全容量的频率变换器替代电容无功功 率补偿和软启动装置，使机组可以变速运行。
结构b
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结构c：这种结构应用于绕线转子发电机，20世纪 90年代被Vestas所采用，称为“优化滑差” （Optislip）技术，基本思想是通过控制转子外部 串接的电子变换装置，达到调节转子电阻的目的， 优化机组滑差运行范围在10%左右。机组可在一定 滑差范围内变速运行。
各种风电机组结构类型介绍
2013-8-23
沈阳工业大学风能技术研究所
内容提纲
失速型异步发电机组
双馈型变速恒频发电机组
双馈无刷发电机组 异步鼠笼发电机+四象限变流器机组 低速永磁直驱发电机组 中速半直驱永磁发电机组
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内容提纲
高速永磁发电机组