葉輪將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,首先通過(guò)主軸承將機(jī)械能傳遞給發(fā)電機(jī),發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,再通過(guò)風(fēng)力機(jī)專(zhuān)用變頻器將發(fā)電機(jī)發(fā)出的頻率和幅值變化的交流電轉(zhuǎn)化為頻率和幅值均恒定的交流電,然后通過(guò)升壓變壓器轉(zhuǎn)化成風(fēng)電場(chǎng)需要的電壓,最后通過(guò)變電站送入電網(wǎng);為使葉輪能夠最大限度地獲得風(fēng)能,需要使葉輪時(shí)刻處于迎風(fēng)方向。
偏航驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的作用就是不斷調(diào)整機(jī)艙方向,使得風(fēng)電機(jī)組在發(fā)電時(shí),其葉輪始終處于迎風(fēng)方向;當(dāng)風(fēng)速高于額定風(fēng)速時(shí),為了保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作在額定功率狀態(tài),需要調(diào)整葉片的角度以使葉輪得到的風(fēng)能與發(fā)電機(jī)的額定功率相匹配。變槳系統(tǒng)的作用就是在風(fēng)速高于額定風(fēng)速時(shí),通過(guò)調(diào)節(jié)葉片角度使發(fā)電機(jī)始終工作在額定狀態(tài)。
風(fēng)輪吸收的功率,Wρ空氣密度,kg/m3R風(fēng)輪的半徑,mV風(fēng)速,m/sCp風(fēng)力機(jī)的功率系數(shù)β槳距角λ葉尖速比(λ=Vtip/Vwind=ωR/V)ω風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)角速度,rad/sVtip風(fēng)輪葉尖速度,m/s由于空氣密度、葉輪半徑及風(fēng)速均為不可控值,唯一可以控制的參量就是風(fēng)力機(jī)功率系數(shù)(風(fēng)能利用系數(shù))Cp,其理論極限值為0.593。若在任何風(fēng)速下,風(fēng)機(jī)都運(yùn)行在最大Cp值下,則可增加其輸出功率。
自動(dòng)或手動(dòng)啟動(dòng)和停止風(fēng)力發(fā)電機(jī)組;葉片變漿控制實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的功率限制和輪轂轉(zhuǎn)速限制;偏航控制實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)最大面積迎風(fēng);風(fēng)速和風(fēng)向監(jiān)測(cè);風(fēng)機(jī)保護(hù)系統(tǒng);緊急保護(hù)系統(tǒng)以及周期性緊急系統(tǒng)檢查;
各種監(jiān)控功能(發(fā)電機(jī)定子溫度、軸承溫度、控制箱溫度、變漿電機(jī)溫度、電池等);與變頻器控制系統(tǒng)的CANOPEN通訊和控制;輔助控制功能(油脂泵、維護(hù)剎車(chē)、鎖緊銷(xiāo)、冷卻風(fēng)扇等);操作界面接口:與本地操作界面通訊;塔基控制柜(風(fēng)力發(fā)電機(jī)主控柜)安裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔筒底部,用以實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的啟動(dòng)和停機(jī)、偏航控制、輔助控制、保護(hù)和監(jiān)控,并且實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)變漿控制、偏航控制和變頻器控制的協(xié)調(diào);機(jī)艙控制柜安裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)艙內(nèi),主要處理機(jī)艙里的I/O信號(hào),用以實(shí)現(xiàn)偏航控制、機(jī)艙的輔助控制、塔筒加速度監(jiān)控和發(fā)電機(jī)保護(hù)監(jiān)控;
輪轂控制柜安裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輪轂內(nèi),主要處理輪轂里的I/O信號(hào),用以實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的變漿控制、輪轂輔助控制和緊急變漿;風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)柜和機(jī)艙控制柜的連接是通過(guò)光纖完成,它具有抗電磁干擾,且傳輸時(shí)間以微秒計(jì)的特性,與背板傳輸?shù)臅r(shí)間相當(dāng)。機(jī)艙控制柜和輪轂控制柜的連接是通過(guò)滑環(huán)完成,采用的通訊協(xié)議是CANopen,通訊速率為500Kbits/s。
變頻器與主控系統(tǒng)的通訊也是采用通訊速率為500Kbits/s的CANopen通訊協(xié)議,使用的連接線是屏蔽銅電纜。變頻器控制系統(tǒng)不是風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的一部分,它是一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng),變頻器開(kāi)關(guān)的閉合/斷開(kāi)命令以及轉(zhuǎn)矩和速度給定是從風(fēng)機(jī)主控系統(tǒng)發(fā)送到變頻器的,變頻器可以發(fā)送一個(gè)故障請(qǐng)求使風(fēng)機(jī)停機(jī)。本地操作面板的觸摸屏也不是風(fēng)機(jī)控制和安全系統(tǒng)的一個(gè)非常重要的部件,這也就意味著觸摸屏關(guān)閉也不會(huì)影響風(fēng)機(jī)的控制和安全系統(tǒng),但一般情況下觸摸屏需要正常工作。
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