1.2 風力發電機組的基本組成

水平軸獨立運行的風力發電機組由風輪、尾舵、發電機、支架、電纜、充電器、逆變器、蓄電池等組成。并網運行的發電機組由風輪（包括葉片和輪轂）、主軸、偏航電動機、發電機等組成，如圖1.1所示。

圖1.1 并網運行的風力發電機組構成

葉片的作用是捕獲風能并將風力傳送到轉子軸心。主軸將風輪轉子軸心與齒輪箱連接在一起。風輪機轉子捕獲的能量通過主軸、齒輪箱及高速軸傳送到發電機。發電機的作用是將風輪捕獲到的機械能轉變為電能傳送到電網。輪轂是風輪的樞紐，也是葉片根部與主軸的連接件。所有從葉片傳來的力都通過輪轂、主軸承、增速齒輪箱驅動風力發電機轉動發電。輪轂同時也控制葉片槳距角（使葉片作俯仰轉動），在設計中應保證有足夠的強度。風輪機組塔架上載有機艙及風輪轉子，可以是鋼質的錐形塔架，也可以是桁架式的塔架。偏航裝置由電子控制器根據風向標測量的風向操作，借助偏航電動機水平轉動機艙，使風輪轉子葉片正對著風，以便捕獲更多風能。機艙包容著風輪機的關鍵設備，包括齒輪箱、發電機和控制器，維護人員可通過風輪機塔進入機艙。

控制系統由傳感器、執行機構和處理器系統組成。傳感器一般包括風速儀、風向標、轉速傳感器、電量采集傳感器、槳距角位置傳感器、各種限位開關、振動傳感器、溫度和油位指示器、液壓系統壓力傳感器等，執行機構一般包括液壓驅動裝置或電動槳距角調節機構、發電機轉矩控制器、發電機接觸器、制動裝置和偏航電動機等，處理系統通常由計算機或微型控制器和高可靠性的硬件安全鏈組成，實現風輪機運行過程中的各種控制功能，同時在發生嚴重故障時，能夠保障風力發電機組處于安全狀態。控制系統的總體結構如圖1.2所示。

風力發電機組的液壓系統的主要功能是為風力發電機組中一切使用液壓作為驅動力的裝置（槳距角控制裝置、安全槳距角控制裝置、偏航驅動和控制裝置、停機制動裝置）提供液壓驅動力。在定槳距風力發電機組中，液壓系統的主要任務是驅動風力發電機的氣動制動和機械制動；在變槳距風力發電機組中，主要通過液壓系統控制槳距角調節機構，實現風力發電機組的轉速控制、功率控制，同時也控制機械制動機構。

圖1.2 控制系統的總體結構

變槳距角系統的主要功能是通過調節氣流對槳葉的攻角，改變風輪機的能量轉換效率，從而控制風力發電機組的功率輸出，還在機組需要停機時提供空氣動力制動。通常采用液壓驅動或電驅動，在設計階段需要考慮這兩種方式的優點和缺點，主要有三種組合形式：液壓變槳距角系統、電動變槳距角系統和電液結合變槳距角系統。