详细介绍:
风力发电机在设计上的基本原则是,能够捕获的空气动能带来的功率小于其额定功率时,尽可能得以高效率捕获风能,但不能超过一些约束,比如其额定转速。当能够捕获的空气动能大于其额定功率时,主动降低对风能的捕获并保持在额定功率。对其有进一步了解的朋友可能知道功率曲线这种东西,随着风速从切入风速(cut-in speed)逐渐增大,稳态的功率曲线可以基本地分为三段线:
1. 低于额定转速的部分载荷段,此时变桨角为最优,通过调节电机负载转矩来调整叶尖速比为最优,从而维持叶轮的捕获效率最优值。先进的低速型风机这一段的效率能达到50%+,很不错了,但输出功率也就是额定功率的一小半的样子。在这个范围内风力变大,转速线性增加,在某个风速下达到叶轮额定转速,接下来便是下一段:
2. 位于额定转速的部分载荷段,此时变桨角仍在0度附近,叶轮始终工作在额定转速(允许有波动但设定值就是额定转速),通过调节电机负载转矩来维持转速,叶尖速比不再是最优。随着风力变大,电机负载线性增大,在某个风速(即额定风速,rated/nominal wind speed)下达到满发功率。风速超过额定风速后继续来到下一段:
3. 满发功率段,电机负载转矩已经无法继续增大来降低叶轮转速,这时需要增大变桨角来降低对风能的捕获。随着风力变大变桨角逐步增大(非线性),最终达到切出风速(cut-off wind speed)时切出。
风力发电机在设计上的基本原则是,能够捕获的空气动能带来的功率小于其额定功率时,尽可能得以高效率捕获风能,但不能超过一些约束,比如其额定转速。当能够捕获的空气动能大于其额定功率时,主动降低对风能的捕获并保持在额定功率。对其有进一步了解的朋友可能知道功率曲线这种东西,随着风速从切入风速(cut-in speed)逐渐增大,稳态的功率曲线可以基本地分为三段线:
1. 低于额定转速的部分载荷段,此时变桨角为最优,通过调节电机负载转矩来调整叶尖速比为最优,从而维持叶轮的捕获效率最优值。先进的低速型风机这一段的效率能达到50%+,很不错了,但输出功率也就是额定功率的一小半的样子。在这个范围内风力变大,转速线性增加,在某个风速下达到叶轮额定转速,接下来便是下一段:
2. 位于额定转速的部分载荷段,此时变桨角仍在0度附近,叶轮始终工作在额定转速(允许有波动但设定值就是额定转速),通过调节电机负载转矩来维持转速,叶尖速比不再是最优。随着风力变大,电机负载线性增大,在某个风速(即额定风速,rated/nominal wind speed)下达到满发功率。风速超过额定风速后继续来到下一段:
3. 满发功率段,电机负载转矩已经无法继续增大来降低叶轮转速,这时需要增大变桨角来降低对风能的捕获。随着风力变大变桨角逐步增大(非线性),最终达到切出风速(cut-off wind speed)时切出。
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