Page 128 - 新能源风力发电技术与自动化技术研究

新能源风力发电技术与自动化技术研究
Research on New Energy Wind Power Generation Technology and Automation Technology

四、风力发电机设计与研究

随着地球一次性能源的短缺以及环境的日益恶化，新能源渐渐占据主流。风
能作为一种清洁的可再生能源，得到了世界各国的重视和开发。美国、德国和荷

兰等国家因发展风力发电技术较早，正处于领先地位。而我国在风力发电技术和
风力发电机制造技术方面，与发达国家相比存在着较大的差距。风力发电机在风
力发电的整个体系中起重要作用，是风能转化为电能的重要装置。它的设计理念、

构造不仅影响输电的效率，更加影响输电的质量。所以，风力发电机的设计理念
和风力发电机的构造技术是风力发电系统得以推广和应用的关键技术之一。
（一）风力发电机的基本原理
1. 风力发电机的能量转换机理
风力发电机的工作原理是：风能，即空气流过叶片时，空气动力效应带动叶

轮转动，叶轮透过主轴联结齿轮箱而产生机械能，经过齿轮箱加速后产生动能，
带动发电机发电，最终成为电能。风力发电机动能转化为机械能采用的是空气动
力学原理，并非风推动叶轮叶片，而是通过风吹过叶片形成叶片正反面的压力差，

这种压力差会产生升力，从而促使叶轮旋转并不断横切风流。一般空气动力包括
两部分，一部分是当气流绕物体流动时，物体表面的流动速度发生变化引起气流
压力的变化，从而对物体产生合成的压力；另一部分是气流绕物体流动时，在物
体附面层内由于气流黏性作用而产生摩擦力。将物体表面这两种力合成起来便得
到一个合力，这个合力就是空气动力。

2. 风力发电机的类型
风力发电机的分类，按照主轴的方向可分为水平轴风力发电机和垂直轴风力
发电机；按照输出容量可分为小型、中型、大型、兆瓦级系列风力发电机；按照

功率调节方式可分为定桨距时速调节型、变桨距型、主动失速型和独立变桨型风
力发电机；按照机械形式可分为有齿轮箱的风力发电机、无齿轮的风力发电机和
混合驱动型风力发电机；按照风力发电机组的发电机类型可分为异步型风力发电
机和同步型风力发电机。
3. 风力发电机的结构组成

现代水平轴式风力发电机主要包括叶轮、机舱、传动装置、控制系统、制动
系统、偏航系统、液压装置、塔架和基础；垂直轴风力发电机的结构比水平轴风

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