5、功率输出 功率的输出主要决定于风速，叶片的失速特性功率曲线是在标准空气密度 ρ=1.225kg/m3测出 的，一般温度变化±10oC，空气密度变化±4%。因此气温升高，密度下降，输出功率减少。 750kW机组有极大几率会出现30~50kW的偏差， 6、节距角与额定转速的设定对功率输出的影响 •由于机组的桨叶节距角和转速都是固定不变的，使机组功率曲线上只有一点有上限功率系数。 •额定转速低的机组，低风速下有较高的功率系数；额定转速高的机组，高风速下有较高的功率 系数。即为双速电机依据。 •设计的上限功率系数并不出现在额定功率上，因风力发电机并不经常工作在额定风速点。定桨 距风力发电机应尽量提高低风速的功率系数和考虑高风速的失速性能。

  1、风能利用系数 C P ： 1 3 P  v1 SCP 风力机的实际功率 S 2 其中CP为风能利用系数，它小于0.593 2、叶尖速比 为了表示风轮在不同风速中的状态，用叶片圆周速度与风速比来衡量，称叶尖速比

  •升力系数随攻角的增加而增加，使得桨叶 的升力增加，但当增加到某个角度后升力 开始下降；阻力系数开始上升。出现最大 升力的点叫失速点。

  1、待机状态 风速v＞3m/s但没达到切入转速或机组从小功率切出，没有并网的自由转动状态。 •控制管理系统做好切入电网的准备； •机械刹车已松开； •叶尖阻尼板已收回； •风轮处于迎风状态； •液压系统压力保持在设定值； •风况、电网和机组的所有状态参数检测正常，一旦风速增大，转速升高，即可并网。 2、风力发电机组的自启动及启动条件 机组在自然风作用下升速、并网的过程。需具备的条件为： •电网：连续10分钟没再次出现过电压、低电压；0.1秒内电压跌落小于设定值；电网 频率在设定范围内；没再次出现三相不平衡等现象。 •风况：连续10分钟风速在机组运行范围内（3.0m/s~25m/s) •机组：发电机温度、增速器油温在设定值范围以内；液压系统各部位压力在设定值 以内；液压油位和齿轮润滑油位正常；制动器摩擦片正常；扭缆开关复位；控制系 统DC24V、AC24V、DC5V、DC±15V电源正常；非正常停机故障显示均已排除；维护 开关在运行位置。

  •定桨：1.5-2.5叶尖扰流器起脱网停机气动刹车，一般采用双速发电机来提高效率。 •变桨：随风速改变攻角，超过额定风速保持额定功率。 •设计风轮转速：20-30r/min，通过增速器与发电机匹配。 •采用晶闸管软切入并网，并网容易，扰动小。 •含微处理器的控制管理系统。

  3、风轮对风 偏航角度通过风向测定仪测定。10分钟调整一次，调整中释放偏航刹车。 4、制动解除 启动条件满足后，控制叶尖扰流器的电磁阀打开，压力油进入桨叶液压缸，扰流 器被收回与桨叶主体合为一体。控制器收到扰流器回收信号后，压力油进入机械盘 式制动器液压缸，松开盘式制动器。 5、风力发电机组的并网 当转速接近同步转速时，三相主电路上的晶闸管被触发开始导通，导通角随与同 步转速的接近而增大，发电机转速的加速度减少；当发电机达到同步转速时晶闸管 完全导通，转速超过同步转速进入发电状态；1秒后旁路接触器闭合，电流被旁路， 如一切正常晶闸管停止触发。

  •定桨距失速型机组 解决了风力发电机组的并网问题和运行安全性与可靠性问题，采用了软并网 技术、空气动力刹车技术、偏航与自动解缆技术。 固定的节距角及电网频率决定的转速，简化了控制与伺服驱动系统 。 •全桨叶变距型机组 启动时可进行转速控制，并网后可进行功率控制。 电液伺服机构与闭环变距控制提高了机组效率。 •基于变速恒频技术的变速型机组 采用变速风力发电机。 根据风速信号控制，低于额定风速跟踪最佳功率曲线，高于额定风速柔性保 证额定功率输出。改善了高次谐波对电网影响，提高了功率因数，高效高质 地向电网供电。

  1、风轮结构 主要特点：桨叶与轮毂的连接是固定的，桨叶的迎风角度不随风速变化而变化。 需解决的问题：高于额定风速时桨叶需自动将功率限制在额定功率附近（失速特性）。 脱网（突甩负荷）时桨叶自身具备制动能力。 添加了叶尖扰流器，降低机械刹车结构强度， 2、桨叶的失速调节原理 因桨叶的安装角β不变，风速增加→升力增加→升力变缓→升力下降→阻力增加→叶片失速 叶片攻角由根部向叶尖逐渐增加，根部先进入失速，随风速增大逐渐向叶尖扩展。失速部分 功率减少，未失速部分功率仍在增加，使功率保持在额定功率附近。 3、叶尖扰流器 叶尖部分可旋转的空气阻尼板，正常运行时，在液压控制下与叶片成为整体，风力机脱网时 液压控制指令将扰流器释放并旋转80o~90o，产生阻力停机，即产生空气动力刹车。 空气动力刹车是按失效思想设计，即起到液压系统故障时的机组停机保护。 4、双速发电机

  •定桨距失速型机组 监控系统任务：控制风力发电机并网与脱网；自动相位补偿；监视机组的运 行状态、电网状况与气象情况；异常工况保护停机；产生并记录风速、功率、 发电量等机组运行数据。 •全桨叶变距型机组 监控系统任务：控制风力发电机并网与脱网；优化功率曲线；监视机组的运 行状态、电网状况与气象情况；异常工况保护停机；产生并记录风速、功率、 发电量等机组运行数据。 •基于变速恒频技术的变速型机组 监控系统任务除去上述功能外主要包括： 基于微处理器及先进IGBT电力电子技术的发电机转子变频励磁；脉宽调制技 术产生正弦电压控制发电机输出电压与频率质量；低于额定风速的最大风能 （功率）控制与高于额定风速的恒定额定功率控制。

  攻角：来流方向与弦线的夹角 零升力角：弦线与零升力线夹角 升力角：来流方向与零升力线夹角

  有限叶片数由于较大的涡流影响将造成一定的能量损失，使风力机效率有所下降。 实际风力机曲线如下图所示：

  图中看出，系统的特性除了与机组特性有关外，还受控制器影响。 运行中控制器可改变功率输出，风能看成是扰动。

  1、控制系统的基本功能 •根据风速信号自动进行启动、并网或从电网切出。 •根据风向信号自动对风。 •根据功率因数及输出电功率大小自动进行电容切换补偿。 •脱网时保证机组安全停机。 •运行中对电网、风况和机组状态进行监测、分析与记录，异常情况判断及处理。 2、主要监测参数及作用 •电力参数：电网三相电压、发电机输出的三相电流、电网频率、发电机功率因数 等。判断并网条件、计算电功率和发电量、无功补偿、电压和电流故障保护。发 电机功率与风速有着固定的函数关系，两者不符可作为机组故障判断的依据。 •风力参数：风速；每秒采集一次，10分钟计算一次平均值。v＞3m/s时发电机， v ＞25m/s停机。风向；测量风向与机舱中心线的偏差，一般都会采用两个风向标进行补 偿。控制偏航系统工作，风速低于3m/s偏航系统不会工作。 •机组参数：转速；机组有发电机转速和风轮转速两个测点。控制发电机并网和脱 网、超速保护。温度；增速器油温、高速轴承温度、发电机温度、前后主轴承温 度、晶闸管温度、环境和温度。振动；机舱振动探测。电缆扭转；安装有从初始位 臵开始的齿轮记数传感器，用于停机解缆操作。位臵行程开关停机保护。刹车盘 磨损；油位；润滑油与液压系统油位。

  •截面形状（翼型弯度、翼型厚度、前缘位 置）、表面粗糙度等都会影响升力系数与 阻力系数。 •对有限长桨叶，叶片两端会产生涡流，造 成阻力增加，

  I 倾斜角 dD气流阻力 安装角（桨距角、节距角）： 回转平面与桨叶截面弦长的夹角