編碼器在風電行業中的應用

　　一、引言

　　隨著煤炭、石油等常規能源的逐漸枯竭，人類越來越重視對新能源（非常規能源）的開發利用。新能源是指傳統能源之外的各種能源形式，如太陽能、地熱能、風能、海洋能、生物質能和核聚變能等。其中風能以其獨特優勢而備受青睞。相對其他新能源相比，風能具有三大優勢：第一，儲量大、分布廣；第二，可利用性強，成本相對較低；第三，綠色能源，不污染環境。

　　作為一種利用風能的清潔能源，風電在環境保護日益重要的今天，發揮著越來越重要的作用。近年來，全球風能市場每年以超過40%的速度快速發展，而中國也憑借豐富的風場資源和政府對新能源開發的大力支持，成為繼歐美之后全球最重要的風能市場，這給中國風能裝備制造業帶來了發展機遇。我國風能資源豐富，理論儲量為16億千瓦，實際可利用量達2.5億千瓦，具有極大的發展潛力。同時在國家的新能源發展規劃中，將風力發電作為重點扶持行業，使我國風電行業擁有了更廣闊的發展前景。

　　因此風電這幾年一直保持著成倍增長，2008年風電機組增長率受到GDP影響，但也超過了80%，國產化的比率已經超過70%。風能產業要想健康持續的增長，就要完成產業體系的建設，產業鏈的建設。宜科公司抓住了機遇，適時開發出了順應需求的產品路線和解決方案，并被成功應用于多個風電場中。

　　二、水平軸風力渦輪機組成

　　基于對風能的更高效率采集及利用，目前風電行業主要采用水平軸風力渦輪機，其組成如右圖所示：

　　轉子葉片：捕獲風能并將其轉換為轉軸的轉動能；
　　轉軸：將轉動能轉化為發電機的動能；
　　變速箱：用于增加轉子中心和發電機之間的轉軸速度；
　　發電機：利用轉軸的轉動能，通過電磁原理發電；
　　偏航控制器（未顯示）：移動轉子使其與風向保持一致；
　　制動裝置：在出現電力超載或系統故障時停止轉軸旋轉；
　　塔架：支撐轉子和發動機箱，并將整個裝置位置提升；

　　三、風力發電的控制系統

　　風力發電系統作為風能發電領域的核心環節，其技術革新至關重要。目前主要采用恒速恒頻和變速恒頻風力發電機系統兩大類。在風力發電中，當風力發電機組與電網并網時，要求風電的頻率與電網的頻率保持一致，即恒頻。恒速恒頻即在風力發電過程中，保持風車的轉速（也即發電機的轉速）不變，從而得到恒頻的電能。在風力發電過程中讓風車的轉速隨風速而變化，而通過其它控制方式來得到恒頻電能的方法稱為變速恒頻。

　　由于風能與風速的三次方成正比，當風速在一定范圍變化時，如果允許風車做變速運動，則能達到更好利用風能的目的。風車將風能轉換成機械能的效率可用輸出功率系數CP來表示，CP在某一確定的風輪周速比λ（槳葉尖速度與風速之比）下達到最大值。恒速恒頻機組的風車轉速保持不變，而風速又經常在變化，顯然CP不可能保持在最佳值。變速恒頻機組的特點是風車和發電機的轉速可在很大范圍內變化而不影響輸出電能的頻率。由于風車的轉速可變，可以通過適當的控制，使風車的周速比處于或接近最佳值，從而最大限度地利用風能發電。因此變速恒頻風力發電系統以其風能利用系數高，能吸收由風速突變所產生的能量波動以避免主軸及傳動機構承受過大的扭矩和應力，以及可以改善系統的功率因數等突出優勢，在風力發電行業越來越受歡迎。