100kW 永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組研制概況

　　3.1 發(fā)電機(jī)及傳動(dòng)方式
　　該100kW 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用永磁同步發(fā)電機(jī)，具有很強(qiáng)的低電壓穿越能力，適合電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電機(jī)組的要求。
　　傳動(dòng)采用直驅(qū)方式，減少了用戶(hù)對(duì)機(jī)組的維護(hù)。發(fā)電機(jī)軸直接連接到機(jī)組主軸上，風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)永磁發(fā)電機(jī)，高效且低維護(hù)；風(fēng)輪轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速而改變，通過(guò)調(diào)節(jié)槳距角改變切入的風(fēng)力大小，從而可以主動(dòng)實(shí)現(xiàn)功率和轉(zhuǎn)速的控制。
　　考慮到安裝環(huán)境對(duì)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行噪聲的要求，定子采用斜槽和分?jǐn)?shù)槽設(shè)計(jì)，既降低運(yùn)行噪音，也減小啟動(dòng)阻力矩。電機(jī)軸采用大直徑空心軸形式，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、強(qiáng)度高、重量輕、扭矩大等特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)如下圖4。
　　3.2 偏航機(jī)構(gòu)
　　機(jī)組設(shè)計(jì)為上風(fēng)向，可以滿(mǎn)足圓管等各種塔架結(jié)構(gòu)，同時(shí)為了減少機(jī)組空間，采用電動(dòng)偏航方式。偏航系統(tǒng)主要包括偏航電機(jī)及驅(qū)動(dòng)、偏航軸承及阻尼等。
　　偏航系統(tǒng)接受風(fēng)向風(fēng)速傳感器的信息，由控制系統(tǒng)自動(dòng)控制機(jī)艙對(duì)風(fēng)調(diào)向，使風(fēng)輪始終處于迎風(fēng)工作狀態(tài)，最大程度的利用風(fēng)能，輸出最佳功率。
　　偏航系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)速情況還可以實(shí)現(xiàn)小風(fēng)主動(dòng)解纜、大風(fēng)避風(fēng)保護(hù)。

　　3.3 變槳機(jī)構(gòu)
　　變槳距型風(fēng)電機(jī)組通過(guò)主動(dòng)調(diào)節(jié)葉片的槳距角，使風(fēng)電機(jī)組在啟動(dòng)、運(yùn)行等各種工況下按最佳參數(shù)運(yùn)行，既滿(mǎn)足了最佳功率輸出工作區(qū)的運(yùn)行，又保證高風(fēng)速下不超載運(yùn)行。
　　變槳系統(tǒng)是大中型風(fēng)電機(jī)組的重要機(jī)構(gòu)，本機(jī)組采用電動(dòng)變槳。變槳機(jī)構(gòu)由變槳電機(jī)、絲杠螺母、連桿、軸承和彈簧等組成，三個(gè)葉片由一套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制。正常動(dòng)作時(shí)通過(guò)電機(jī)正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)絲杠螺母前后移動(dòng)，帶動(dòng)連桿旋轉(zhuǎn)使葉片變槳。
　　額定轉(zhuǎn)速以下時(shí)不調(diào)節(jié)槳距角，進(jìn)行機(jī)組最大功率的跟蹤控制；額定轉(zhuǎn)速以上時(shí)調(diào)節(jié)槳距角保持轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定，調(diào)節(jié)時(shí)綜合參考風(fēng)速的變化趨勢(shì)。根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和功率調(diào)節(jié)算法計(jì)算輸出要調(diào)整的葉片角度，變槳驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)，閉合電磁離合器連接絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)三個(gè)葉片同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，調(diào)整葉片的迎風(fēng)角度。變距角度檢測(cè)采樣雙高速脈沖反饋給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)控制。
　　3.4 保護(hù)機(jī)構(gòu)
　　保護(hù)機(jī)構(gòu)對(duì)于機(jī)組的安全運(yùn)行至關(guān)重要，尤其是掉電時(shí)的保護(hù)。本機(jī)組配備了掉電順槳保護(hù)和機(jī)械斷電剎車(chē)兩套保護(hù)系統(tǒng)，在系統(tǒng)掉電的時(shí)候彈簧帶動(dòng)絲桿實(shí)現(xiàn)掉電順槳，同時(shí)自動(dòng)進(jìn)行斷電機(jī)械剎車(chē)，雙重保護(hù)確保風(fēng)電機(jī)組的絕對(duì)安全。
　　3.5 控制系統(tǒng)