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風(fēng)力發(fā)電機(jī)在設(shè)計上的基本原則是,能夠捕獲的空氣動能帶來的功率小于其額定功率時,盡可能得以高效率捕獲風(fēng)能,但不能超過一些約束,比如其額定轉(zhuǎn)速。當(dāng)能夠捕獲的空氣動能大于其額定功率時,主動降低對風(fēng)能的捕獲并保持在額定功率。對其有進(jìn)一步了解的朋友可能知道功率曲線這種東西,隨著風(fēng)速從切入風(fēng)速(cut-in speed)逐漸增大,穩(wěn)態(tài)的功率曲線可以基本地分為三段線:
1. 低于額定轉(zhuǎn)速的部分載荷段,此時變槳角為最優(yōu),通過調(diào)節(jié)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩來調(diào)整葉尖速比為最優(yōu),從而維持葉輪的捕獲效率最優(yōu)值。先進(jìn)的低速型風(fēng)機(jī)這一段的效率能達(dá)到50%+,很不錯了,但輸出功率也就是額定功率的一小半的樣子。在這個范圍內(nèi)風(fēng)力變大,轉(zhuǎn)速線性增加,在某個風(fēng)速下達(dá)到葉輪額定轉(zhuǎn)速,接下來便是下一段:
2. 位于額定轉(zhuǎn)速的部分載荷段,此時變槳角仍在0度附近,葉輪始終工作在額定轉(zhuǎn)速(允許有波動但設(shè)定值就是額定轉(zhuǎn)速),通過調(diào)節(jié)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩來維持轉(zhuǎn)速,葉尖速比不再是最優(yōu)。隨著風(fēng)力變大,電機(jī)負(fù)載線性增大,在某個風(fēng)速(即額定風(fēng)速,rated/nominal wind speed)下達(dá)到滿發(fā)功率。風(fēng)速超過額定風(fēng)速后繼續(xù)來到下一段:
3. 滿發(fā)功率段,電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩已經(jīng)無法繼續(xù)增大來降低葉輪轉(zhuǎn)速,這時需要增大變槳角來降低對風(fēng)能的捕獲。隨著風(fēng)力變大變槳角逐步增大(非線性),最終達(dá)到切出風(fēng)速(cut-off wind speed)時切出。
風(fēng)力發(fā)電機(jī)在設(shè)計上的基本原則是,能夠捕獲的空氣動能帶來的功率小于其額定功率時,盡可能得以高效率捕獲風(fēng)能,但不能超過一些約束,比如其額定轉(zhuǎn)速。當(dāng)能夠捕獲的空氣動能大于其額定功率時,主動降低對風(fēng)能的捕獲并保持在額定功率。對其有進(jìn)一步了解的朋友可能知道功率曲線這種東西,隨著風(fēng)速從切入風(fēng)速(cut-in speed)逐漸增大,穩(wěn)態(tài)的功率曲線可以基本地分為三段線:
1. 低于額定轉(zhuǎn)速的部分載荷段,此時變槳角為最優(yōu),通過調(diào)節(jié)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩來調(diào)整葉尖速比為最優(yōu),從而維持葉輪的捕獲效率最優(yōu)值。先進(jìn)的低速型風(fēng)機(jī)這一段的效率能達(dá)到50%+,很不錯了,但輸出功率也就是額定功率的一小半的樣子。在這個范圍內(nèi)風(fēng)力變大,轉(zhuǎn)速線性增加,在某個風(fēng)速下達(dá)到葉輪額定轉(zhuǎn)速,接下來便是下一段:
2. 位于額定轉(zhuǎn)速的部分載荷段,此時變槳角仍在0度附近,葉輪始終工作在額定轉(zhuǎn)速(允許有波動但設(shè)定值就是額定轉(zhuǎn)速),通過調(diào)節(jié)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩來維持轉(zhuǎn)速,葉尖速比不再是最優(yōu)。隨著風(fēng)力變大,電機(jī)負(fù)載線性增大,在某個風(fēng)速(即額定風(fēng)速,rated/nominal wind speed)下達(dá)到滿發(fā)功率。風(fēng)速超過額定風(fēng)速后繼續(xù)來到下一段:
3. 滿發(fā)功率段,電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩已經(jīng)無法繼續(xù)增大來降低葉輪轉(zhuǎn)速,這時需要增大變槳角來降低對風(fēng)能的捕獲。隨著風(fēng)力變大變槳角逐步增大(非線性),最終達(dá)到切出風(fēng)速(cut-off wind speed)時切出。