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楼主: zengxiaodong

[分享] 半直驱风力发电系统的背景优势!

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该用户从未签到

发表于 2011-9-19 16:52 | 显示全部楼层
感谢楼主分享
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该用户从未签到

发表于 2011-10-29 10:23 | 显示全部楼层
版直驱是一个方向
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该用户从未签到

发表于 2011-12-21 09:47 | 显示全部楼层
是啊,行星传动的另一个有点就是结构紧凑,同样尺寸的齿轮箱,行星轮系可承受的扭矩比平行轴要大很多,这也正适合风机空间有限的特点
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[LV.6]常住居民II

发表于 2011-12-21 09:59 | 显示全部楼层
半直驱似乎现在很热门
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[LV.7]常住居民III

发表于 2013-3-6 14:19 | 显示全部楼层
学习,多谢分享
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[LV.1]初来乍到

发表于 2014-1-13 11:25 | 显示全部楼层
谢谢分享阿
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发表于 2014-2-14 09:23 | 显示全部楼层
好资料,看看去
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该用户从未签到

发表于 2017-4-19 10:56 | 显示全部楼层
下来看看,学习一下
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[LV.7]常住居民III

 楼主| 发表于 2022-3-7 11:54 | 显示全部楼层
金风科技推了这么多年的直驱,现在怎么办?!

磁钢今年比去年涨了1倍,去年比前年涨了1倍
直驱还需要2台全功率的变频器,单就变流功率容量而言,竟是双馈的6倍之多,这些成本谁来承受?
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[LV.1]初来乍到

发表于 2023-5-9 16:47 | 显示全部楼层
谢谢分享,下载学习了
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[LV.7]常住居民III

 楼主| 发表于 2023-7-11 09:57 | 显示全部楼层
6401.jpg
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[LV.7]常住居民III

 楼主| 发表于 2023-7-11 13:30 | 显示全部楼层
20MW大型磨机也是采用半直驱传动方式,低速轴转速约11r/min

qrZxVOAtHc9skt7InzAZ6Q



上面这个是微信链接码。

无标题.png
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[LV.7]常住居民III

 楼主| 发表于 2023-7-14 11:27 | 显示全部楼层
风力发电系统,能否在主能量传输通路中完全取消变流器呢?这样不仅大幅度降低成本,还显著提高了发电效率!

众所周知,双馈发电机其转子侧变流器功率仅需1/3的额定发电功率,其余2/3的功率都是直接传输到电网的,这是利用电气功率分流的经典方案。

丰田著名的THS系统,其实是利用“机械点”功率分流的原理,目前全球有超过2000万套在运行之中,多么惊人的另一个经典啊!

但是,丰田THS系统仅有一个“机械点”,从而分流功率的占比较大,略微会影响一些效率,当然,成本也不低。

如果增加“机械点”的数目,则可以使得分流功率最小化......
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[LV.7]常住居民III

 楼主| 发表于 2023-7-14 11:29 | 显示全部楼层
下面以2个“机械点”为例进行详细的说明。

根据风力发电机组的调速特性,目前我找到的资料显示,最大变速范围仅需2.1,为此,设计了具有2个“机械点”且其变比为1.75的功率分流方案,其最大分流功率占额定功率的比例为13.9%,也就是仅需配置风机额定功率的13.9%的变流器,就可以实现主电路无变流器的发电,既大大节约了成本,还显著提高了效率!


无变流器风电传动分流方案.png



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 楼主| 发表于 2023-7-14 11:33 | 显示全部楼层
理论上,没有循环功率时,最大分流功率占比如下图所示,其数值跟2个“机械点”之间的变比K有关。

无标题.png

很显然,变比K越小,则分流功率的比例越低,例如,变比为2时,最大分流功率为17.16%额定功率;而变比为4时,最大分流功率为33.33%额定功率。
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 楼主| 发表于 2023-7-14 11:39 | 显示全部楼层
本帖最后由 zengxiaodong 于 2023-7-14 12:32 编辑

2个“机械点”变比K=1.75,怎么样实现2.2的变速范围呢?

这就需要利用循环功率区间了,也就是利用2个“机械点”之外的工作区域,这两端之外的区域一般是不利用的,因为属于循环功率的工况,系统效率有所降低......

前面帖子的图中,黄颜色的区间是无循环功率的区间,而玫瑰色区间就是有循环功率的工作区间。
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 楼主| 发表于 2023-7-14 13:01 | 显示全部楼层
在黄色无循环功率的区间,当处于最大分流功率占比时,由于此时风机的功率达不到额定功率,所以,13.9%的分流功率对应的功率,应该是远小于额定功率了,也许仅需10%的额定功率即可!也就是说,分流功率支路所需的变流器,其容量可以小至10%的额定发电功率,具体是多少可以由额定工作点位置来确定。

在风速超过额定风速时,系统处于恒功率工作区间,也就是发电功率维持在额定功率,因此,这端的延伸量不宜太多,以免分流支路的功率过载;反之,在低风速区间,由于发电功率远小于额定功率,因此,即使大比例的分流功率(循环功率),其绝对值也不会有多大,考虑上述因素后,可以使得分流支路的功率容量最小化!
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 楼主| 发表于 2023-7-14 13:36 | 显示全部楼层
基于以上分析,可以设计20MW方案如下:

低速级采用NW行星齿轮传动,6路分支也就是有6个行星轮,采用越多的行星轮个数,可以实现齿轮箱最高的转矩密度!

该NW行星齿轮的传动比可达22.5398


NW内啮合.png
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 楼主| 发表于 2023-7-14 15:09 | 显示全部楼层
上述20MW风力发电机,假设风轮的额定转速为8 r/min,且计算时假设应用系数为Ka=2.0


则NW增速齿轮箱的外啮合方案如下


NW外啮合.png
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 楼主| 发表于 2023-7-14 17:12 | 显示全部楼层
具有2个“机械点”的传动方案原理图如下

2机械点传动方案.png
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