风力发电机的原理及结构

风力发电机的原理及结构

首先是风力发电的原理，简单来说，风力发电就是风轮在风力的作用下旋转，然后通过发电机将机械能转化为电能，最后由蓄电池储备，经电线进行远距离输送。

目前世界上使用最多数量的风力发电机类型是水平轴高速螺旋桨式风力发电机，它主要由风轮、传送系统、发电机以及调向装置等组成。

所谓风轮，举个例子，就像是小时候玩的手工风车一样，由桨叶和风轮轴组成，但是风力发电机毕竟利用的风能是巨大的，且它是作为发电功能而建设的，所以它的桨叶结构设计要更加复杂。目前风轮主要是三片桨叶，也许会有人问：“为什么是三片，难道不是受力面积越大，被作用的力就越大吗？”如果是从常识来看，这是正确的，但是风力发电机在发电时，风轮是旋转着的，这也就意味着它并不单单是平面上的受力，而是会在旋转时产生一个风力的涡流，在这种情况下，三片桨叶的设计是实践中效率最好的了。此外，每一片风轮的桨叶都与风轮轴存在相同的倾斜夹角，它并不是平时肉眼观看下平面的设计。这种微小的倾斜角度，能够使风轮在受风吹时，让升力和阻力之间产生力偶矩的作用，简单来说的话，就是使风力充分作用在风轮的整体上，风轮也就能利用涡流作用旋转了。

除了风轮的结构，对于风力发电机而言，另一个重要的结构设计就是调向装置了。

调向装置也被称为是偏航系统。正如它的名字一样，调向装置是用来调整风轮与风向偏航角度的装置。因为当风轮与风向正面相迎时，风轮从风力中获得的能量才能够最大化，所以在风向与风力发电机的偏航角度较大时，风力发电机顶部尾端的风信标就会传出信号，让偏航发动机推动齿轮，来转动风轮。当然也有些小型的风力发电机，是直接通过自身安装的尾陀来实现转向的。

风力发电机的结构
 

风力发电机=将风能-》机械能（叶片的转动，齿轮箱变速）-》电能（发电机）

目前大型风机高度在60-120米（中国最高的80米） 主流机型是变速恒频，即转子励磁可以控制。叶片的转速+转子励磁的转速=发出的交流电的频率。故当风速变化时，控制系统控制转子的励磁频率发生变化，所以发出来的交流电的频率不变。

这种风力机具体电路是：电网的电通给变频器，变频器将电网电变成高压直流电，在控制系统的控制下，将直流电变为所需频率的交流电，供给发电机转子。定子发出来的电经过主开关（同步开关）供给变压器（连接电网）并传输。

还有定浆距风力机（老式）：叶片失速调节，叶片转速不随风速改变，故不需要变频器亦能发出恒定频率的电 但效率低。

目前的研究方向是变速变频：即叶片随风速发生变化，发电机出来的交流电频率也变化。

风电由于风的不确定性（风速变化），主要难点是解决风速变化所引起的发电机转速变化带来的电的频率的变化。