變槳距、變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)

　　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)速控制來確保空氣動(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——

（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]。下表為部分風(fēng)力機(jī)制造商所申請(qǐng)的變槳距、變速恒頻風(fēng)力機(jī)的相關(guān)專利：