最近北京風電展（China WindPower）正在進行中，是既上海光伏展、PCIM展和工博會之後的又一個比較大的展會，只是地址不再是魔都，而是帝都，大家有機會的可以去逛逛。每個展會都會展現其主題相關行業的現狀和發展趨勢，也是相關從業人員交流的地方；對於不同崗位來說，參展後的收穫不盡相同，感觸也不同。只想說，無論哪個行業，哪個方向，只要你能夠穩穩地深入，又能夠吸收新的內容，你方可成“一方霸主“，也就是我們俗稱的大牛，權威……加油把，工作（or 生活）是一碗湯，我不想做一根叉子，爭做湯匙吧~
我們先來看看北京風電展的LOGO
是不是凸顯出來了北京和風電兩個關鍵元素，還略帶點中國風的味道。今天我們就來聊聊直驅和雙饋風力發電。
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風力發電機組
風力發電機組是將葉輪吸收的風能轉化為機械能，再經由發電機將機械能轉化為電能，最終輸出交流電。
跟太陽能發電類似的，其實從廣義上講，風能也是太陽能的一種形式，有種說法是，風力發電機是一種以太陽為熱源，以大氣為工作介質的發電機。
風力發電機組的分類：
①
按照槳葉數量分類可分為：單葉片、雙葉片、三葉片和多葉片機型；
②
按照風機接受風的方向可分為：上風向型和下風向型；
③
根據風機旋轉主軸的方向可分為：水平軸式風機和垂直軸式風機；
④
按照功率傳遞的機械連線方式可分為：直驅型和雙饋風機；
√
今天，我們來聊聊第四種分類，瞭解下直驅型和雙饋風力發電。
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直驅VS雙饋
直驅式風力發電機
，是一種由風力直接驅動的發電機，也稱為無齒輪風力發電機。這種發電機採用多級電機和葉輪直接連線進行驅動，省去了齒輪箱這一傳統部件，主要由風輪、永磁同步電機、AC-DC-AC變流器、變壓器等部分組成。
雙饋風力發電機組
主要由風輪、增速箱、雙饋非同步發電機、AC-DC-AC變流器、變壓器等組成。風輪經過增速後帶動發電機，發電機定子繞組線端是發電機電力的輸出端，透過開關箱連線到交流電網。發電機轉子繞組透過集電環連線到AC-DC-AC變流器，變流器的另一端連線到變壓器，變壓器的副邊側透過開關箱連線到交流電網，這樣的系統可以在發電機轉速低於同步轉速40%和高於同步轉速15%內正常執行。
直驅發電機和雙饋發電機的區別
直驅發電機：
直驅同步發電機也叫低轉速發電機，都是多極結構，有多極內轉子結構和多極外轉子結構等，只是在結構的要求上有變化。採用永磁體（略受歡迎的一種）技術的直驅式發電機結構簡單、效率高。磁直驅式發電機在結構上有軸式和盤式兩種結構。
雙饋發電機：
雙饋式非同步發電機的定子繞組直接與電網相連，轉子繞組透過變流器與電網連線，轉子繞組電源的頻率、電壓、幅值和相位按照執行要求自動調節，機組可以在不同的轉速下實現恆頻發電，滿足用電負載和併網要求。由於採用了交流勵磁，發電機和電力系統構成了“柔性連線”，即可以根據電網電壓、電流和發電機的轉速來調節勵磁電流，精確地調節發電機輸出電壓，使其能夠滿足要求。
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Differences
★傳動結構的區別
上文說到直驅風機組的風輪是直接連線到發電機上的，而雙饋發電系統的傳動一般包括風輪、主承軸、低速軸、高速軸、齒輪箱、聯軸節和制動器等，不是所有的都包含上述所有的部件。
什麼是齒輪箱呢？齒輪箱又叫變速箱，一種傳動機構，透過不同齒數的齒輪齧合，將馬達的轉速轉換到執行裝置所需的轉速，同時能改變轉矩的結構。大概可以進行下面的幾種分類：
①按照內部傳動鏈結構可分為：平行軸結構齒輪箱和行星結構齒輪箱以及兩者相互結合的齒輪箱；
②按照變速次數可分為：單級和多級；
③按照轉動的佈置形式可分為：展開式、分流式、同軸式以及混合式等一些；
關於具體的齒輪箱的細節這裡就不多說了，風電中的齒輪箱不僅僅指發電機的增速箱，其中偏航電機、變槳電機的減速器也都是齒輪箱；
★發電機的區別，
上面已經提到過了，這裡就不再贅述了。
這裡我們簡單地介紹下
三相交流發電機的發電原理
。我們假設三相交流發電機，定子鐵芯的內圓均勻分佈著6個槽，嵌裝著三個相互間隔120°的同樣線圈，分別成為A、B、C相線圈。
當轉子勻速旋轉時三個線圈順序切割磁力線，都會感生出交流電動勢，其幅度和頻率相同，實際上的三相交流發電機定子鐵芯上有多個槽和多個三相繞組按規律均勻地分佈在槽中。 比如說轉子有3對磁極，旋轉一週磁場將迴圈3個週期，每旋轉120°磁場就變化一個週期。在定子鐵芯內圓周內有18個嵌線槽。在120°機械角度裡有6個槽，均勻分佈A、B、C三相線圈；另外兩個120°裡也是一樣地，三個A相線圈串聯起來即為整機地A相繞組，B相和C相也一樣。三個繞組地引出端為相線當轉子勻速旋轉時A、B、C相線圈順序切割磁力線，都會感生出交流電動勢，幅度和頻率相同。
交流電機轉速和頻率地關係是：n=60f/p，這個公式是不是很熟悉。在規定頻率後，旋轉磁場的轉速大小隻和磁極對數有關，磁極對數越多，旋轉磁場的轉速就越低。但是電動機轉子的轉速總是落後於磁場同步轉速的，導致直驅發電機的極數較高的原因。
★變頻器的區別
一般使用AC-DC-AC這種形式，兩邊各有一個PWM變流器。
和電網連線的一般稱為網側變流器；和發電機連線的成為機側變流器，中間使用直流環節將兩邊連線起來。變流器可以實現整流和逆變這兩種基本功能，中間使用電容來建立直流環節。
”雙饋“，字面不難看出，指的是雙向反饋，即雙饋式風機發電的能量流動有兩種形式。一種是電網給變頻器供電，變頻器對轉子繞組進行勵磁，對轉子繞組進行饋電，能量的流向是從電網流向轉子的；另一種是發電機轉子處於發電狀態，輸出能量，此時轉子側變流器處於整流狀態，中間直流環節不變，網側變流器處於逆變狀態，將中間直流母線電壓逆變為和電網電壓幅值頻率一致的交流電，將能量輸送給電網。雙饋的優點是變頻器的功率可以只是風機功率的三分之一，降低了成本，但是這也使得風機對電網的波動較為敏感，在電網電壓波動時，容易跳閘脫網。
全功率風力發電機一般大多采用永磁發電機，成本會高一點，但是發電機和電網全隔離，發電機受到的衝擊小，壽命長，故障率低，特別是對於電網波動的敏感較小，可以在不增加任何裝置的情況下實現低電壓穿越功能（這個概念之前我們有聊過，詳情見太陽能發電 Ⅷ —— 電網電壓跌落 （PS：該話題告一段落），其中有涉及到，大家可以參考下），在電網故障時，可以發出無功來維持電網電壓。
大功率交-直-交變流器的價格非常昂貴，在雙饋風力發電機組中的交-直-交變流器僅向轉子繞組提供勵磁電源，功率為發電機的25%，已經夠用了，相對於全功率變流器價格便宜多了，這一點也是雙饋發電機組的主要優點之一。
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現狀
就目前來看，全世界的風電組中，八成以上的仍然是帶齒輪箱的機型。尤其在技術、穩定性及可靠性要求更高的海上機組中，全都是採用技術成熟並且可靠性較高的帶齒輪箱的技術方案。包括2MW、2。3MW、3MW、3。6MW和5MW等功率等級的機型，廠商包括VESTAS、Siemens、Repower、GE等，全都是主要的海上風電組的生產廠商。當然，除了以上這些廠商，國內的幾大廠商，如金風電氣、遠景能源、湘電等，都在最近的CWP設有展位。
以上便是今天的內容，內容不盡詳實，大家多包涵，希望大家能夠喜歡~
Power semiconductors
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