風(fēng)力發(fā)電原理分析圖：什么是風(fēng)力發(fā)電——風(fēng)力發(fā)電原理（圖）

　　原標題：什么是風(fēng)力發(fā)電——風(fēng)力發(fā)電原理（圖）

　　什么是風(fēng)力發(fā)電？風(fēng)力發(fā)電原理是什么？風(fēng)力發(fā)電受到全世界歡迎的原因是什么？接下來(lái)由賢集網(wǎng)小編為您簡(jiǎn)要介紹。

　　是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車(chē)葉片旋轉并通過(guò)增速機將旋轉的速度提高，從而帶動(dòng)發(fā)電機發(fā)電。這也是風(fēng)力發(fā)電的原理。風(fēng)力發(fā)電之所以在世界各國風(fēng)行，是因為風(fēng)力發(fā)電無(wú)須燃料、無(wú)輻射、無(wú)空氣污染。

　　風(fēng)力發(fā)電機將風(fēng)能轉換為機械能。包含：機艙、轉子葉片、軸心、低速軸、齒輪箱、發(fā)電機、電子控制器、液壓系統、冷卻元件、塔、風(fēng)速計、風(fēng)向標等，具體不一一介紹，以下為您圖解風(fēng)力發(fā)電是什么。

　　【風(fēng)力發(fā)電示意圖-有效利用山區資源】

　　【風(fēng)力發(fā)電示意圖——空曠平原區】

　　【風(fēng)力發(fā)電系統結構圖】

　　【風(fēng)力發(fā)電內部結構圖】

　　【風(fēng)力發(fā)電原理圖】

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風(fēng)力發(fā)電原理分析圖：終于徹底搞懂了風(fēng)力發(fā)電原理！

　　風(fēng)力發(fā)電是把風(fēng)的動(dòng)能轉為電能。目前已被廣泛應用，可是你真的知道風(fēng)力發(fā)電機內部的結構和工作原理嗎？

　　上周給大家分享了“電廠(chǎng)各個(gè)設備原理圖”（點(diǎn)擊查看詳情），今天應粉絲要求帶來(lái)的風(fēng)電版的原理構成解述~

　　咱們先看一個(gè)風(fēng)電機組透視視頻展示~畫(huà)面唯美，風(fēng)機似籠罩在薄紗中！各位風(fēng)電“男神”，有沒(méi)有被撩到...

　　今天我們試圖通過(guò)兩個(gè)視頻和相應的文字把它通俗易懂的為各位讀者闡述，希望對各位的學(xué)習有一定的幫助：

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　　——視頻字幕By e-works

　　風(fēng)力發(fā)電的原理，是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車(chē)葉片旋轉，再透過(guò)增速機將旋轉的速度提升，來(lái)促使發(fā)電機發(fā)電。依據目前的風(fēng)車(chē)技術(shù)，大約是每秒三公尺的微風(fēng)速度(微風(fēng)的程度)，便可以開(kāi)始發(fā)電。

　　風(fēng)力發(fā)電在芬蘭、丹麥等國家很流行;我國也在西部地區大力提倡。小型風(fēng)力發(fā)電系統效率很高，但它不是只由一個(gè)發(fā)電機頭組成的，而是一個(gè)有一定科技含量的小系統:風(fēng)力發(fā)電機+充電器+數字逆變器。

　　風(fēng)力發(fā)電機由機頭、轉體、尾翼、葉片組成。每一部分都很重要，各部分功能為:葉片用來(lái)接受風(fēng)力并通過(guò)機頭轉為電能;尾翼使葉片始終對著(zhù)來(lái)風(fēng)的方向從而獲得最大的風(fēng)能; 轉體能使機頭靈活地轉動(dòng)以實(shí)現尾翼調整方向的功能;機頭的轉子是永磁體，定子繞組切割磁力線(xiàn)產(chǎn)生電能。

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　　機艙:機艙包容著(zhù)風(fēng)力發(fā)電機的關(guān)鍵設備，包括齒輪箱、發(fā)電機。維護人員可以通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機塔進(jìn)入機艙。機艙左端是風(fēng)力發(fā)電機轉子，即轉子葉片及軸。

　　轉子葉片:捉獲風(fēng)，并將風(fēng)力傳送到轉子軸心?，F代600千瓦風(fēng)力發(fā)電機上，每個(gè)轉子葉片的測量長(cháng)度大約為20米，而且被設計得很像飛機的機翼。

　　軸心:轉子軸心附著(zhù)在風(fēng)力發(fā)電機的低速軸上。

　　低速軸:風(fēng)力發(fā)電機的低速軸將轉子軸心與齒輪箱連接在一起。在現代600千瓦風(fēng)力發(fā)電機上，轉子轉速相當慢，大約為19至30轉每分鐘。軸中有用于液壓系統的導管，來(lái)激發(fā)空氣動(dòng)力閘的運行。

　　齒輪箱:齒輪箱左邊是低速軸，它可以將高速軸的轉速提高至低速軸的50倍。 高速軸及其機械閘:高速軸以1500轉每分鐘運轉，并驅動(dòng)發(fā)電機。它裝備有緊急機械閘，用于空氣動(dòng)力閘失效時(shí)，或風(fēng)力發(fā)電機被維修時(shí)。

　　發(fā)電機:通常被稱(chēng)為感應電機或異步發(fā)電機。在現代風(fēng)力發(fā)電機上，最大電力輸出通常為500至1500千瓦。 偏航裝置:借助電動(dòng)機轉動(dòng)機艙，以使轉子正對著(zhù)風(fēng)。偏航裝置由電子控制器操作，電子控制器可以通過(guò)風(fēng)向標來(lái)感覺(jué)風(fēng)向。圖中顯示了風(fēng)力發(fā)電機偏航。通常，在風(fēng)改變其方向時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機一次只會(huì )偏轉幾度。

　　電子控制器:包含一臺不斷監控風(fēng)力發(fā)電機狀態(tài)的計算機，并控制偏航裝置。為防止任何故障(即齒輪箱或發(fā)電機的過(guò)熱)，該控制器可以自動(dòng)停止風(fēng)力發(fā)電機的轉動(dòng)，并通過(guò)電話(huà)調制解調器來(lái)呼叫風(fēng)力發(fā)電機操作員。

　　液壓系統:用于重置風(fēng)力發(fā)電機的空氣動(dòng)力閘。

　　冷卻元件:包含一個(gè)風(fēng)扇，用于冷卻發(fā)電機。此外，它包含一個(gè)油冷卻元件，用于冷卻齒輪箱內的油。一些風(fēng)力發(fā)電機具有水冷發(fā)電機。

　　塔:風(fēng)力發(fā)電機塔載有機艙及轉子。通常高的塔具有優(yōu)勢，因為離地面越高，風(fēng)速越大?，F代600千瓦風(fēng)汽輪機的塔高為40至60米。它可以為管狀的塔，也可以是格子狀的塔。管狀的塔對于維修人員更為安全，因為他們可以通過(guò)內部的梯子到達塔頂。格狀的塔的優(yōu)點(diǎn)在于它比較便宜。

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風(fēng)力發(fā)電原理分析圖：風(fēng)力發(fā)電原理圖 了解風(fēng)力發(fā)電的過(guò)程

　　電是現在我們生活中不可缺少的能量，有了電，我們可以照明，可以取暖等等，而產(chǎn)生的電的方式有很多種，包括太陽(yáng)能發(fā)電，風(fēng)力發(fā)電等，那么風(fēng)力發(fā)電原理圖是怎樣的?下面說(shuō)一下。

　　風(fēng)力發(fā)電原理圖

　　風(fēng)力發(fā)電的原理

　　風(fēng)力發(fā)電的原理，是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車(chē)葉片旋轉，再透過(guò)增速機將旋轉的速度提升，來(lái)促使發(fā)電機發(fā)電；整體上就是將風(fēng)能轉換為機械能，機械能轉換為電能的電力。

　　最簡(jiǎn)單的風(fēng)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(wǎng)風(fēng)機. 最初的風(fēng)力發(fā)電機發(fā)出的電能隨風(fēng)變化時(shí)有時(shí)無(wú),電壓和頻率不穩定,沒(méi)有實(shí)際應用價(jià)值.為了解決這些問(wèn)題,現代風(fēng)機增加了齒輪箱、偏航系統、液壓系統、剎車(chē)系統和控制系統等.

　　齒輪箱可以將很低的風(fēng)輪轉速(1500千瓦的風(fēng)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(shí)也使得發(fā)電機易于控制,實(shí)現穩定的頻率和電壓輸出.偏航系統可以使風(fēng)輪掃掠面積總是垂直于主風(fēng)向。

　　風(fēng)機是有許多轉動(dòng)部件的,機艙在水平面旋轉,隨時(shí)偏航對準風(fēng)向;風(fēng)輪沿水平軸旋轉,以便產(chǎn)生動(dòng)力扭距.對變槳矩風(fēng)機,組成風(fēng)輪的葉片要圍繞根部的中心軸旋轉,以便適應不同的風(fēng)況而變槳距.在停機時(shí),葉片要順槳,以便形成阻尼剎車(chē)。

　　風(fēng)力發(fā)電機的組成

　　風(fēng)力發(fā)電機由機頭、轉體、尾翼、葉片組成，各部分功能為：

　　1、葉片用來(lái)接受風(fēng)力并通過(guò)機頭轉為電能；

　　2、尾翼使葉片始終對著(zhù)來(lái)風(fēng)的方向從而獲得最大的風(fēng)能；

　　3、轉體能使機頭靈活地轉動(dòng)以實(shí)現尾翼調整方向的功能;機頭的轉子是永磁體，定子繞組切割磁力線(xiàn)產(chǎn)生電能。

　　風(fēng)力發(fā)電機因風(fēng)量不穩定，故其輸出的是13～25V變化的交流電，須經(jīng)充電器整流，再對蓄電瓶充電，使風(fēng)力發(fā)電機產(chǎn)生的電能變成化學(xué)能。然后用有保護電路的逆變電源，把電瓶里的化學(xué)能轉變成交流220V市電，才能保證穩定使用。

　　風(fēng)力發(fā)電利用的是自然能源。相對柴油發(fā)電要好的多。但是若應急來(lái)用的話(huà)，還是不如柴油發(fā)電機。風(fēng)力發(fā)電不可視為備用電源，但是卻可以長(cháng)期利用。

　　通過(guò)以上的介紹我們了解了風(fēng)力發(fā)電原理圖的相關(guān)內容，風(fēng)力發(fā)電是比較經(jīng)濟實(shí)惠的一種獲取電能的方式，我們只有了解了其原理，才能更多的使用風(fēng)力發(fā)電。

風(fēng)力發(fā)電原理分析圖：風(fēng)力發(fā)電原理結構圖

　　風(fēng)力發(fā)電機組是將風(fēng)能轉化為電能的機械。從能量轉換的角度看，風(fēng)力發(fā)電機組由兩大部分組成：其一是風(fēng)力機，它的功能是將風(fēng)能轉換為機械能；其二是發(fā)電機，它的功能是將機械能轉換為電能。

　　小型風(fēng)力發(fā)電系統結構如圖所示。它一般由風(fēng)輪、發(fā)電機、尾舵和電氣控制部分等構成。常規的小型風(fēng)力發(fā)電機組多由感應發(fā)電機或永磁同步發(fā)電機加AC/DC變換器、蓄電池、逆變器組成。在風(fēng)的吹動(dòng)下，風(fēng)輪轉動(dòng)起來(lái)，使空氣動(dòng)力能轉變成了機械能（轉速+扭矩）。風(fēng)輪的輪轂固定在發(fā)電機軸上，風(fēng)輪的轉動(dòng)驅動(dòng)了發(fā)電機軸的旋轉，帶動(dòng)永磁三相發(fā)電機發(fā)出三相交流電。風(fēng)速的不斷變化、忽大忽小，發(fā)電機發(fā)出的電流和電壓也隨著(zhù)變化。發(fā)出的電經(jīng)過(guò)控制器的整流，由交流電變成了具有一定電壓的直流電，并向蓄電池進(jìn)行充電。從蓄電池組輸出的直流電，通過(guò)逆變器后變成了220V的交流電，供給用戶(hù)的家用電器。

　　風(fēng)力發(fā)電機根據應用場(chǎng)合的不同又分為并網(wǎng)型和離網(wǎng)型風(fēng)力機。離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機亦稱(chēng)獨立運行風(fēng)力機，是應用在無(wú)電網(wǎng)地區的風(fēng)力機，一般功率較小。獨立運行風(fēng)力機一般需要與蓄電池和其他控制裝置共同組成獨立運行風(fēng)力機發(fā)電系統。這種獨立運行系統可以是幾kW乃至幾十kw，解決一個(gè)村落的供電系統，也可以是幾十到幾百W的小型風(fēng)力發(fā)電機組以解決一家一戶(hù)的供電

　　獨立運行小型風(fēng)力發(fā)電系統

　　3 小型風(fēng)力發(fā)電機的電力變換裝置

　　由于風(fēng)能的隨機性，發(fā)電機所發(fā)出電能的頻率和電壓都是不穩定的，以及蓄電池只能存儲直流電能，無(wú)法為交流負載直接供電。因此，為了給負載提供穩定、高質(zhì)量的電能和滿(mǎn)足交流負載用電，需要在發(fā)電機和負載之間加入電力變換裝置，這種電力變換裝置主要由整流器、逆變器、控制器、蓄電池等組成。

　　3.1 整流器

　　整流器的主要功能是對風(fēng)力發(fā)電機輸出的三相交流電進(jìn)行整流，整流后的直流電經(jīng)過(guò)控制器再對蓄電池進(jìn)行充電。一般采用的都是三相橋式整流電路。在風(fēng)電支路中整流器的另外一個(gè)重要的功能是，在外界風(fēng)速過(guò)小或者基本沒(méi)風(fēng)的情況下，風(fēng)力發(fā)電機的輸出功率也較小，由于三相整流橋的二極管導通方向只能是由風(fēng)力發(fā)電機的輸出端到蓄電池，所以防止了蓄電池對風(fēng)力發(fā)電機的反向供電。

　　獨立運行的小型風(fēng)力發(fā)電系統中，有風(fēng)輪驅動(dòng)的交流發(fā)電機，需要配以適當的整流器，才能對蓄電池充電。根據風(fēng)力發(fā)電系統的容量不同，整流器分為可控與不可控兩種?？煽卣髌髦饕獞迷诠β瘦^大的系統中，可以減小電感過(guò)大帶來(lái)的體積大、損耗大等缺點(diǎn)；不可控整流器主要應用于小功率系統中。

　　3.2 逆變器

　　逆變器是在電力變換過(guò)程中經(jīng)常使用到的一種電力電子裝置，它的主要作用就是將蓄電池存儲的或由整流橋輸出的直流電轉變?yōu)樨撦d所能使用的交流電。目前獨立運行小型風(fēng)電系統的逆變器多數為電壓型單相橋式逆變器。在風(fēng)力發(fā)電中所使用的逆變器要求具有較高的效率，特別是輕載時(shí)的效率要高，這是因為風(fēng)電發(fā)電系統經(jīng)常運行在輕載狀態(tài)。另外，由于輸入的蓄電池電壓隨充、放電狀態(tài)改變而變動(dòng)較大，這就要求逆變器能在較大的直流電壓變化范圍內正常工作，而且要保證輸出電壓的穩定。

　　過(guò)去風(fēng)力機的控制器和逆變器是分開(kāi)的，現在多數廠(chǎng)家都采用控制器和逆變器一體化的方案?？刂破鲗l(fā)電機發(fā)出的交流電整流后，充入蓄電池組。逆變器將蓄電池組輸出的直流電轉換成220V交流電，并提供給用電器。

　　逆變器按輸人方式分為兩種：

　?。?）直流輸入型：逆變器輸入端直接與電瓶連接的產(chǎn)品；

　?。?）交流輸入型：逆變器輸入端與風(fēng)力發(fā)電機組的發(fā)電機交流輸出端連接的產(chǎn)品，即控制、逆變一體化的產(chǎn)品。

　　逆變器的保護功能有：

　?。?）過(guò)充保護：當風(fēng)速持續較高，蓄電池充電很足，蓄電池組電壓超過(guò)額定電壓1.25倍時(shí)，控制器停止向蓄電池充電，多余的電流流向卸荷器。

　?。?）過(guò)放保護：當風(fēng)速長(cháng)期較低，蓄電池充電不足，蓄電池組電壓低于額定電壓0.85倍時(shí)，逆變器停止工作，不再向外供電。當風(fēng)速再增高，蓄電池組電壓恢復到額定電壓的1.1倍時(shí)，逆變器自動(dòng)恢復工作、向外供電。

　　3.3 蓄電池

　　在獨立運行的小型風(fēng)力發(fā)電系統中，廣泛采用蓄電池作為蓄能裝置。蓄電池的作用是當風(fēng)力較強或負荷減小時(shí)，可以將來(lái)自風(fēng)力發(fā)電機發(fā)出的電能中的一部分儲存在蓄電池中，也就是向蓄電池充電。當風(fēng)力較弱、無(wú)風(fēng)或用電負荷增大時(shí)，儲存在蓄電池中的電能向負荷供電，以補足風(fēng)力發(fā)電機所發(fā)電能的不足，達到維持向負荷持續穩定供電的作用。

　　蓄電池主要有普通蓄電池、堿性鎘鎳蓄電池以及閥控式密封鉛酸蓄電池三類(lèi)。普通鉛酸蓄電池由于具有使用壽命短、效率低、維護復雜、所產(chǎn)生的酸霧污染環(huán)境等問(wèn)題，其使用范圍很有限，目前已逐漸被閥控式密封鉛酸蓄電池所淘汰。閥控式密封鉛酸蓄電池整體采用密封結構，不存在普通鉛酸蓄電池的氣漲、電解液滲漏等現象，使用安全可靠、壽命長(cháng)，正常運行時(shí)無(wú)須對電解液進(jìn)行檢測和調酸加水，又稱(chēng)為免維護蓄電池，目前已被廣泛地應用到郵電通信、船舶交通、應急照明等許多領(lǐng)域。堿性鎘鎳蓄電池的特點(diǎn)是體積小、放電倍率高、運行維護簡(jiǎn)單、壽命長(cháng)，但由于它單體電壓低、易漏電、造價(jià)高且容易對環(huán)境造成污染，因而其使用受到限制，現主要應用在電動(dòng)工具及各種便攜式電子裝置上。

　　目前在大多數風(fēng)電系統或太陽(yáng)能光伏系統中采用的都是閥控式密封鉛酸蓄電池。蓄電池是影響風(fēng)電系統壽命的關(guān)鍵因素，對閥控式密封鉛酸蓄電池充放電的控制直接影響蓄電池的壽命，不合理的充放電將直接導致蓄電池的崩潰。在大多數的風(fēng)電系統中，都是由CPU來(lái)監測并控制蓄電池的充放電過(guò)程，較多采用分階段法來(lái)優(yōu)化充電過(guò)程。因為分階段充電過(guò)程符合閥控式密封鉛酸蓄電池的特性，能很好地保護蓄電池，延長(cháng)其使用壽命。

　　4 最大輸出功率調節方式

　　在風(fēng)力發(fā)電中，由于風(fēng)速變幻莫測，使對其的利用存在一定的困難。風(fēng)速的變化使風(fēng)力機輸出機械功率發(fā)生變化，從而使發(fā)電機輸出功率產(chǎn)生波動(dòng)而使電能質(zhì)量下降，使風(fēng)力發(fā)電機的輸出電能質(zhì)量穩定成為風(fēng)力發(fā)電技術(shù)中的重要問(wèn)題。所以改善風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，提高風(fēng)力發(fā)電機組的效率，對于最充分地利用風(fēng)能資源有著(zhù)十分重要的意義。

　　根據風(fēng)力發(fā)電供電方式的不同將功率輸出定性地分為兩類(lèi)：調節機械功率，在風(fēng)力機控制回路加調節裝置使風(fēng)力機輸出機械功率穩定；調節電功率，在發(fā)電機的控制部分加入反饋，使用快速響應的控制器和優(yōu)化控制策略來(lái)控制發(fā)電機輸出功率。

　　4.1 定漿距失速調節

　　失速調節方式是指漿葉本身所具有的失速特性，當風(fēng)速高于額定風(fēng)速時(shí)，氣流的攻角增大到失速條件，使漿葉的表面產(chǎn)生渦流，降低葉片氣動(dòng)效率，影響能量捕獲。小型風(fēng)力發(fā)電系統最大功率控制擾動(dòng)法失速調節一般用于恒速運行的風(fēng)力發(fā)電機中。

　　4.2 變漿距調節

　　為了提高風(fēng)能轉換效率和保證風(fēng)力機輸出功率平穩，可以通過(guò)漿距調節使風(fēng)力機適應風(fēng)速的變化，達到最優(yōu)的功率輸出。變漿距風(fēng)力發(fā)電機組不完全依靠葉片的氣動(dòng)特性，而主要是依靠與葉片相匹配的葉片攻角改變來(lái)調節風(fēng)能的轉換效率。在靜止時(shí)節距角為90°，這時(shí)氣流對槳葉不產(chǎn)生力矩，整個(gè)槳葉相當于一塊阻尼板。當達到啟動(dòng)風(fēng)速時(shí)，槳葉向0°方向轉動(dòng)，氣流對槳葉產(chǎn)生一定的攻角，葉輪開(kāi)始轉動(dòng)。在額定風(fēng)速以下時(shí)，葉片的攻角處于0°附近，此時(shí)葉片角度受控制精度的影響，變化范圍很小，可等同于定漿矩風(fēng)機。在額定風(fēng)速以上時(shí)，變漿距機構發(fā)揮作用，調整葉片攻角，保證發(fā)電機的功率在允許范圍之內。變漿距風(fēng)力機啟動(dòng)風(fēng)速比較低，這對增加發(fā)電量幾乎沒(méi)有什么意義，停機時(shí)對傳動(dòng)機構沖擊小，風(fēng)力機正常工作時(shí)主要采用功率控制。

　　4.3 主動(dòng)失速調節

　　這種調節方式是前兩種功率調節方式的組合。在低風(fēng)速時(shí)，采用變漿距調節，可達到更高的氣動(dòng)效率；當風(fēng)機達到額定功率后，風(fēng)機按照變漿距調節時(shí)風(fēng)機調節漿距相反的方向改變漿距，這種調節將引起葉片攻角的變化，從而導致更深層次的失速，可使功率輸出更加平滑。這種調節方式綜合前兩種調節方式的優(yōu)點(diǎn)，類(lèi)似變漿距調節，但不需要很靈敏的調節速度，錦工時(shí)，整個(gè)機組受到的沖擊也較小。

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