風力發(fā)電機工作原理

    現代變速雙饋風力發(fā)電機的工作原理就是通過葉輪將風能轉變?yōu)闄C械轉距（風輪轉動慣量），通過主軸傳動鏈，經過齒輪箱增速到異步發(fā)電機的轉速后，通過勵磁變流器勵磁而將發(fā)電機的定子電能并入電網。如果超過發(fā)電機同步轉速，轉子也處于發(fā)電狀態(tài)，通過變流器向電網饋電。
    最簡單的風力發(fā)電機可由葉輪和發(fā)電機兩部分構成，立在一定高度的塔干上，這是小型離網風機。 最初的風力發(fā)電機發(fā)出的電能隨風變化時有時無，電壓和頻率不穩(wěn)定，沒有實際應用價值。為了解決這些問題，現代風機增加了齒輪箱、偏航系統、液壓系統、剎車系統和控制系統等。
    齒輪箱可以將很低的風輪轉速（1500千瓦的風機通常為12-22轉/分）變?yōu)楹芨叩陌l(fā)電機轉速（發(fā)電機同步轉速通常為1500轉/分）。同時也使得發(fā)電機易于控制，實現穩(wěn)定的頻率和電壓輸出。偏航系統可以使風輪掃掠面積總是垂直于主風向。要知道，1500千瓦的風機機艙總重50多噸，葉輪30噸，使這樣一個系統隨時對準主風向也有相當的技術難度。
    風機是有許多轉動部件的，機艙在水平面旋轉，隨時偏航對準風向；風輪沿水平軸旋轉，以便產生動力扭距。對變槳矩風機，組成風輪的葉片要圍繞根部的中心軸旋轉，以便適應不同的風況而變槳距。在停機時，葉片要順槳，以便形成阻尼剎車。
    早期采用液壓系統用于調節(jié)葉片槳矩（同時作為阻尼、停機、剎車等狀態(tài)下使用），現在電變距系統逐步取代液壓變距。
    就1500千瓦風機而言，一般在4米/秒左右的風速自動啟動，在13米/秒左右發(fā)出額定功率。然后，隨著風速的增加，一直控制在額定功率附近發(fā)電，直到風速達到25米/秒時自動停機。
    現代風機的設計極限風速為60-70米/秒，也就是說在這么大的風速下風機也不會立即破壞。理論上的12級颶風，其風速范圍也僅為32.7-36.9米/秒。
    風機的控制系統要根據風速、風向對系統加以控制，在穩(wěn)定的電壓和頻率下運行，自動地并網和脫網；同時監(jiān)視齒輪箱、發(fā)電機的運行溫度，液壓系統的油壓，對出現的任何異常進行報警，必要時自動停機，屬于無人值守獨立發(fā)電系統單元。