超全面風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)介紹——CAMILLE BAUER工業(yè)儀表

風(fēng)力發(fā)電原理

原理是風(fēng)帶動葉輪旋轉(zhuǎn),，葉輪帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)切割磁力線，將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機械能,，機械能帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),，最終產(chǎn)生電能。風(fēng)力發(fā)電包含陸上和海上風(fēng)電,。

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)介紹——系統(tǒng)組成和各部件功能

Anemometer 風(fēng)速計：

     測量風(fēng)速并將風(fēng)速數(shù)據(jù)傳輸給控制器

Blades 葉片：

      當(dāng)風(fēng)吹過它們時,，提升和旋轉(zhuǎn)，引起轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),。大多數(shù)風(fēng)機都有兩個或三個葉片,。

Brake 制動器：

      在緊急情況下以機械，電氣或液壓方式停止轉(zhuǎn)子,。

Controller 控制器：

       以大約8到16英里/小時（mph）的風(fēng)速啟動機器,，并以大約55 mph的速度關(guān)閉機器。 渦輪機不能以高于每小時55英里的風(fēng)速運轉(zhuǎn),，因為它們可能會被強風(fēng)損壞,。

Gear box 齒輪箱 :

       將低速軸連接到高速軸，并將轉(zhuǎn)速從每分鐘約30-60轉(zhuǎn)（rpm）增加到約1,000-1,800 rpm,； 這是大多數(shù)發(fā)電機發(fā)電所需的轉(zhuǎn)速,。 齒輪箱是風(fēng)力渦輪機中昂貴（又沉重）的一部分，工程師正在研究以較低轉(zhuǎn)速運行且不需要齒輪箱的“直接驅(qū)動"發(fā)電機,。

Generator 發(fā)電機 ：

       產(chǎn)生周期的交流電,，它通常是現(xiàn)成的感應(yīng)發(fā)電機。主流發(fā)電機類型包括鼠籠式異步感應(yīng)發(fā)電機,，雙饋式異步感應(yīng)發(fā)電機,，直驅(qū)永磁同步感應(yīng)發(fā)電機。

High-speed shaft 高速軸：

       驅(qū)動發(fā)電機

Low-speed shaft 低速軸：

       以30-60 rpm的速度旋轉(zhuǎn)低速軸,。

Nacelle 機艙：

       坐在塔頂上,，并包含齒輪箱，低速和高速軸,，發(fā)電機,，控制器和制動器。 一些機艙足夠大,，足以讓直升機降落,。

Pitch system 葉片變槳系統(tǒng)：

       變槳系統(tǒng)是閉環(huán)驅(qū)動系統(tǒng)。渦輪主控制器根據(jù)一組條件（例如風(fēng)速,，發(fā)電機速度和發(fā)電量）計算所需的俯仰角,。所需的俯仰角作為設(shè)定值傳輸?shù)阶儤到y(tǒng)。

Rotor 旋轉(zhuǎn)體：

        葉片和輪轂共同形成旋轉(zhuǎn)體,。

Tower 風(fēng)塔：

       由管狀鋼,，混凝土或鋼格制成。支撐渦輪的結(jié)構(gòu),。
由于風(fēng)速隨高度增加而增加,，因此更高的塔使渦輪機能夠捕獲更多的能量并產(chǎn)生更多的電力。

Wind vane 風(fēng)向標(biāo) :

      測量風(fēng)向并與偏航系統(tǒng)通信,，以使渦輪相對于風(fēng)正確定向,。

Yaw System 偏航系統(tǒng)：

      調(diào)整迎風(fēng)渦輪機的方向，以使它們在風(fēng)向改變時始終面對風(fēng),。

Power Converter 變流器：

      主要功能是在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n變化時,，通過變流器控制勵磁的幅值,、相位、頻率等,，使定子側(cè)能向電網(wǎng)輸入恒頻電,。包括功率模塊、控制模塊,、并網(wǎng)模塊,。這里包含了逆變和整流的電力變換，進行上述電力變換的技術(shù)稱為變流技術(shù),。

Transformer 升壓站：

      安裝在風(fēng)塔底座,，升壓站中的升壓變壓器功能是將風(fēng)機電能傳輸給變電站，一般從發(fā)電機出口電壓690v升至10KV或23KV或35KV

Substation 變電站：

       風(fēng)塔升壓站,，再次升壓到110KV或220KV后進行并網(wǎng)電能分配,。

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)介紹——重點部件介紹

目前主流采用的發(fā)電機類型有鼠籠式異步發(fā)電機（SCIG），雙饋式異步發(fā)電機（DFIG）,，直驅(qū)永磁同步發(fā)電機（PMSG）.

SCIG, Squirrel Cage Induction Generator

DFIG, Doubly-Fed Induction Generator

PMSG, Permanent Magnet Synchronous Generator

•SCIG 定速異步發(fā)電機在風(fēng)電中的工作圖示

是指電動機的定子上為三相繞組,，轉(zhuǎn)子為籠式的導(dǎo)條。因為該導(dǎo)條形狀與鼠籠相似,，故稱之為鼠籠式異步發(fā)電機,。電動機在定子繞組加三相交流電后，會形成旋轉(zhuǎn)磁場,，其轉(zhuǎn)子上的閉合的導(dǎo)條會因為切割定子磁場的磁力線而感應(yīng)出電勢和電流,，而通電的導(dǎo)體在磁場中就會受到安培力，從而驅(qū)動轉(zhuǎn)子運動,。電動機轉(zhuǎn)子就旋轉(zhuǎn)起來了,。這就是鼠籠式三相異步電動機的工作原理。

Soft starter 軟啟動器（基于SCR可控硅整流器）：

 是定速的風(fēng)機與電網(wǎng)連接期間使用的一種簡單且便宜的電氣組件,。它的功能是通過在發(fā)電機中緩慢建立磁通量來減少浪涌電流,，從而限制對電網(wǎng)并網(wǎng)時的沖擊干擾。

By-pass 旁路開關(guān)：

通過軟啟動器完成穩(wěn)定并網(wǎng)后,，風(fēng)機系統(tǒng)通過旁路開關(guān)合閘直接連接到電網(wǎng),。可以幫助在運行狀態(tài)下的SCR散熱,。

Capacitor bank 電容柜：

無功補償裝置,，并網(wǎng)后立即并入無功補償裝置，提供功率因數(shù)至0.95以上,。  

•DFIG 雙饋異步發(fā)電機在風(fēng)電中的工作圖示

雙饋式發(fā)電就是指感應(yīng)電機的定子,，轉(zhuǎn)子同時能發(fā)出電能，雙饋發(fā)電機其轉(zhuǎn)子和定子都最終連于電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子和定子都參與勵磁,，其定子和轉(zhuǎn)子都可以與電網(wǎng)有能量的交換,。

工作原理：通過葉輪將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械轉(zhuǎn)矩，通過主軸傳動鏈,，經(jīng)過齒輪箱增速到異步發(fā)電機轉(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)。如果超過發(fā)電機同步轉(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,。

雙饋發(fā)電機正是由葉片通過齒輪箱變速,，帶動以達(dá)到定子側(cè)輸出相對正弦波，同時額定轉(zhuǎn)速下,，轉(zhuǎn)子側(cè)也能同時發(fā)出電流,，已達(dá)到最大利用風(fēng)能效果。

•PMSG 直驅(qū)永磁同步發(fā)電機在風(fēng)電中的工作圖示

永磁同步發(fā)電機是一種同步發(fā)電機,，其中勵磁場由永磁體而不是線圈提供,。術(shù)語“同步"是指轉(zhuǎn)子和磁場以相同的速度旋轉(zhuǎn)的事實，磁場是通過安裝在軸上的永磁機構(gòu)產(chǎn)生的,，并且電流會感應(yīng)到固定電樞中,。

      永磁同步發(fā)電機取消了增速齒輪箱，發(fā)電機軸直接連接到風(fēng)機軸上,，隨著風(fēng)電機轉(zhuǎn)速的變化,，永磁風(fēng)力發(fā)電機所發(fā)電力的頻率也是不斷變化的，所以還必須用一臺全功率變流器,，將這些電能改變?yōu)楹泐l恒壓的交流電,，才能并入電網(wǎng)，即變速恒頻技術(shù),。

    基本工作原理：

    雙饋發(fā)電機定子通過并網(wǎng)開關(guān)直接與電網(wǎng)連接,，而轉(zhuǎn)子通過雙饋變流器（網(wǎng)側(cè)變流器，機側(cè)變流器）與電網(wǎng)連接,。當(dāng)風(fēng)速變化導(dǎo)致發(fā)電機轉(zhuǎn)速變化時,，變流器通過控制轉(zhuǎn)子的勵磁電流頻率來改變轉(zhuǎn)子磁場的旋轉(zhuǎn)，使發(fā)電機的輸出電壓,，頻率和電網(wǎng)保持一致,。

    系統(tǒng)構(gòu)成：

    配電柜實現(xiàn)變流器與電網(wǎng)，發(fā)電機定子的連接,。內(nèi)外部供電以及保護開關(guān)設(shè)置,。

    控制柜主要完成信號調(diào)理，控制信號產(chǎn)生，通訊以及與主控系統(tǒng)的信號交換,。

    功率柜實現(xiàn)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差功率和電網(wǎng)的交換與傳輸,，對轉(zhuǎn)子勵磁電流進行控制，從而實現(xiàn)對定子電壓,，頻率,，有功和無功的控制。

    基本工作原理：

    發(fā)電機定子直接與變流器機側(cè)相連接,，而變流器的網(wǎng)側(cè)與電網(wǎng)連接,。發(fā)電機的全部功率都通過變流器傳送至電網(wǎng)。變流器跟蹤電網(wǎng)電壓的頻率和相位,，使輸出電流,，頻率和電網(wǎng)保持一致。

    系統(tǒng)構(gòu)成：

    變流器包含若干個子變流器系統(tǒng),，每個子變流器系統(tǒng)包括一個機側(cè)變換器和一個網(wǎng)側(cè)變換器,。

      與發(fā)電機組的控制系統(tǒng)相互配合，使葉片始終處于迎風(fēng)狀態(tài),，充分利用風(fēng)能,，提高發(fā)電效率。

      基本工作原理：

      風(fēng)向標(biāo)作為傳感器將風(fēng)向的變化用電信號傳遞到偏航電機的控制回路的處理器里,，經(jīng)過比          較后處理器給偏航電機發(fā)出順時針或逆時針的偏航命令,，為了減少偏航時的陀螺力矩，電機轉(zhuǎn)速將通過同軸聯(lián)接的減速器減速后,，將偏航力矩作用在回轉(zhuǎn)體大齒輪上,，帶動風(fēng)輪偏航對風(fēng)，當(dāng)對風(fēng)完成后,，風(fēng)向標(biāo)失去電信號,，電機停止工作，偏航過程結(jié)束.

      變槳系統(tǒng)是閉環(huán)驅(qū)動系統(tǒng),。風(fēng)機主控制器根據(jù)一組條件（如風(fēng)速,，發(fā)電機轉(zhuǎn)速和發(fā)電量等）計算所需的俯仰角。所需的俯仰角作為設(shè)定值傳輸?shù)阶儤到y(tǒng),，

調(diào)節(jié)葉片的槳距角,。變槳控制系統(tǒng)與變速恒頻技術(shù)相配合，最終提高了整個風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率和電能質(zhì)量,。

     風(fēng)機控制器由許多計算機組成,，計算機不斷監(jiān)測風(fēng)機的狀況并收集有關(guān)其運行的統(tǒng)計信息。 

     控制器還控制風(fēng)機內(nèi)的大量開關(guān),，液壓泵,，閥門和電機等,。

產(chǎn)品應(yīng)用

工業(yè)產(chǎn)品風(fēng)電方案簡介

瑞士CAMILLE BAUER公司作為一家儀表生產(chǎn)廠家，在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域有著豐富的產(chǎn)品應(yīng)用經(jīng)驗,，并且能夠提供較為全面的工業(yè)儀表,。

工業(yè)儀表主要包含單功能和多功能電量變送器，角位和傾角變送器,，多功能電量顯示表和在線電能質(zhì)量分析等,。

我們工業(yè)儀表在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的主要應(yīng)用如下：

發(fā)電機和變流器---電氣數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測，

偏航和變槳系統(tǒng)---角位監(jiān)測

升壓站和變電站---電氣數(shù)據(jù)采集和顯示,，并網(wǎng)在線電能質(zhì)量分析監(jiān)測

我們工業(yè)儀表的風(fēng)電行業(yè)用戶主要包括：

整機制造商,，零部件制造商，系統(tǒng)集成商,，第三方認(rèn)證檢測機構(gòu),，運維服務(wù)供應(yīng)商等。

【推薦產(chǎn)品】

電氣數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測SINEAX DM5S, SINEAX CAM , SINEAX P530, SINEAX AM系列,，角位監(jiān)測KINAX系列,，在線電能質(zhì)量分析監(jiān)測PQ 產(chǎn)品系列等,。

電氣數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測SINEAX DM5S, SINEAX CAM , SINEAX P530, SINEAX AM系列

在線電能質(zhì)量分析監(jiān)測PQ 產(chǎn)品系列

角位監(jiān)測KINAX系列