被动变桨控制技术在小型风力发电

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1、被动变桨控制技术在小型风力发电被动变桨控制技术在小型风力发电机组中的应用机组中的应用 浙江华鹰风电设备有限公司浙江华鹰风电设备有限公司总经理、电气高级工程师：徐学根总经理、电气高级工程师：徐学根2011.2.25 中国北京中国北京20112011年小型风力发电机国际论坛年小型风力发电机国际论坛一、国内小型风力发电机组当前的主要技术类型、特点和存在的问题一、国内小型风力发电机组当前的主要技术类型、特点和存在的问题 随着近几年世界范围内对低碳经济的重视，作为分布式供电系统重随着近几年世界范围内对低碳经济的重视，作为分布式供电系统重要组成部分的中小型风力发电机组得到了长足的发展，同时也存在一些要组成

2、部分的中小型风力发电机组得到了长足的发展，同时也存在一些技术和质量方面的问题。从目前国内主流的中小型风力发电机看，主要技术和质量方面的问题。从目前国内主流的中小型风力发电机看，主要技术类型有两种：技术类型有两种：1.上风向、带尾舵、被动偏航限速；上风向、带尾舵、被动偏航限速；2.上风向、无尾舵、上风向、无尾舵、风速风向仪对风、主动偏航限制。（如图风速风向仪对风、主动偏航限制。（如图1、图、图2） 图图1：上风向、带尾舵、被动：上风向、带尾舵、被动偏航限速。偏航限速。 图图2：上风向、无尾舵、风速风：上风向、无尾舵、风速风向仪对风、主动偏航限制。向仪对风、主动偏航限制。 这两种类型的主要特点是：

3、这两种类型的主要特点是：A.对风采用尾舵对风或采用风速风向仪自动对风，一般效对风采用尾舵对风或采用风速风向仪自动对风，一般效果较好。果较好。B.风力发电机结构简单，发电机、机舱、轮毂设计简单，风力发电机结构简单，发电机、机舱、轮毂设计简单，成本较成本较低。低。C.在大风中限速采用被动偏航或主动偏航控制。在大风中限速采用被动偏航或主动偏航控制。 同时这两种类型的风力发电机在实同时这两种类型的风力发电机在实际使用也存在明显的不足，存在一些际使用也存在明显的不足，存在一些由于控制技术方面存在的问题：由于控制技术方面存在的问题：1. 风机限速功能较差风机限速功能较差: 在大风中风机限速问题成为小型风力

4、发电机组运行安全性、在大风中风机限速问题成为小型风力发电机组运行安全性、可靠性的首要问题。上述的两种风力机类型，是定桨矩类型，风可靠性的首要问题。上述的两种风力机类型，是定桨矩类型，风轮随着受风风力的加大而不断增加转速，发电机输出电压和功率轮随着受风风力的加大而不断增加转速，发电机输出电压和功率以三次方的比例上升，第一种上风向带尾舵被动偏航限速，可靠以三次方的比例上升，第一种上风向带尾舵被动偏航限速，可靠性较差，常常在大风中无法有效偏航限速导致转速失控、电压上性较差，常常在大风中无法有效偏航限速导致转速失控、电压上升击毁控制器，甚至风叶飞出、风机吹掉；第二种上风向无尾舵升击毁控制器，甚至风叶飞

5、出、风机吹掉；第二种上风向无尾舵主动偏航限速，性能已优于第一种类型，但它不停地测风速和风主动偏航限速，性能已优于第一种类型，但它不停地测风速和风向，偏航回转机构不停地工作，控制系统及偏航电机都靠电力驱向，偏航回转机构不停地工作，控制系统及偏航电机都靠电力驱动，电的传输和储存都存在问题，一旦偏航回转机构失灵后果不动，电的传输和储存都存在问题，一旦偏航回转机构失灵后果不不堪设想，会出现在大风中偏航不灵敏、风轮转速失控上升，严不堪设想，会出现在大风中偏航不灵敏、风轮转速失控上升，严重时会风叶飞出、机组损毁重时会风叶飞出、机组损毁 。2. 刹车停机功能缺乏：刹车停机功能缺乏： 目前这两种机型都缺乏必要

6、的刹车停机手段，采用的电磁制动是目前这两种机型都缺乏必要的刹车停机手段，采用的电磁制动是控制器上人为地将发电机三相输出短接，这种方式在风轮转速较快控制器上人为地将发电机三相输出短接，这种方式在风轮转速较快的情况下会造成大电流冲击烧坏发电机，同时对主轴、塔杆造成严的情况下会造成大电流冲击烧坏发电机，同时对主轴、塔杆造成严重机械冲击，这种方式应该淘汰。重机械冲击，这种方式应该淘汰。 3. 后端配置偏大后端配置偏大 ： 由于对于风轮转速缺乏有效的控制，为了避免对后端的控制器、由于对于风轮转速缺乏有效的控制，为了避免对后端的控制器、逆变器系统造成损害，所以很多逆变系统生产厂家通过加大卸荷逆变器系统造成

7、损害，所以很多逆变系统生产厂家通过加大卸荷电阻功率，加大匹配功率，如电阻功率，加大匹配功率，如10kw风力发电机配风力发电机配20kw控制器、控制器、逆变器等系统以保证系统的稳定性，增加了机组整体成本，削弱逆变器等系统以保证系统的稳定性，增加了机组整体成本，削弱了市场竞争力。了市场竞争力。 因此现有的风力发电机组技术，由于是定桨矩设因此现有的风力发电机组技术，由于是定桨矩设计，偏航限速控制，存在问题突出表现在低风速计，偏航限速控制，存在问题突出表现在低风速下启动困难，高风速下限速困难，且无有效停车下启动困难，高风速下限速困难，且无有效停车机构，在国内国际市场应用上也出现一定的负面机构，在国内国