风力发电一圈几度电
-血中血
2023年2月23日发(作者：册的结构)-1-
1.5MW双馈、恒频、
变桨风力发电机
国电联合动力技术有限公司
-2-
1.5MW风力发电机
一、风力发电机由叶轮、机舱、塔筒三大部分组成，
1.5MW风力发电机满发时1小时可以向电网输送1500度电量。
一群风力发电机，组成风力发电场（一般5万千瓦以下风电场可由地
方发改委审批，即可建风力发电场，即33台1。5MW4.95MW）
-3-
国内风电场厂每年满发电为2000-3000小时（每年8760小时）
按平均2300小时计算每度电0.56元，一个4.95万千瓦风电场
年售电收入为6375.6万元
风场建设费约4亿元，收回成本的6—8年
-4-
风力发电场
-5-
由流体力学可知道，气流的动能为
2
1
2
Emv
式中m——气体的质量
V——气体的速度
设单位时间内气体流过截面积为S的气体的体积为V，则
V=SV
如果以表示空气的密度，该体积的空气质量为
mvSV
这时候气体所具有的动能为
3
1
2
ESV
-6-
-7-
风力发电机整机主要包括：
1.机座2.传动链（主轴、齿轮箱）3.偏航组件（偏航驱动、偏航刹车钳、偏航
轴承）4.踏板和棒5.电缆线槽6.发电机7.联轴器8.液
压站9.冷却泵(风冷型无)10.滑环组件11.自动润滑12.吊车13.机
舱柜14.机舱罩15.机舱加热器16.轮毂17.叶片18.电控
系统等。
-8-
1、机座：机座是风力发电整机的主要设备安装的基础，风电机的关键设备都安装在机
座上。(包括传动链（主轴、齿轮箱）、偏航组件（偏航驱动、偏航刹车钳、偏航轴承）、
踏板和棒、电缆线槽、发电机、联轴器、液压站、冷却泵(风冷型无)、滑环组件、自动
润滑、吊车、机舱柜、机舱罩、机舱加热器等。机座与现场的塔筒连接，人员可以通
过风电机塔进入机座。机座前端是风电机转子，即转子叶片和轴。
2、偏航装置：自然界的风，方向和速度经常变化，为了使风力机能有效地捕捉风能，
就相应设置了对风装置以跟踪风向的变化，保证风轮基本上始终处于迎风状况。风力
发电机的偏航系统也称为对风装置，其主要作用在于当风向变化时，能够快速平稳地
对准风向，以便风轮获得最大的风能。另外、当风机对风相同一个方向旋转几圈之后，
向塔筒底部输送电力的线缆也会扭转，为了保护电缆，系统会控制风机向相反的方向
旋转，既解缆。
为了使风机的桨叶转子工作事始终朝向某个方向，在风机内安设了偏航系统，风
力机的偏航系统即对风装置。其作用在于当风速矢量的方向变化时，精密的测风仪器
将检测信号传输给电脑的软件，经过分析后驱动偏航系统的电机和齿轮箱使风机尽可
能的减少风能损失，快速平稳地对准风向，以便风轮获得最大的风能。
借助偏航驱动电机转动机座，以使转子叶片调整风向的最佳切入角度。偏航装置
由电子控制器操作，电子控制器可以通过风向标来探知风向。通常，在风改变其方向
时，风电机一次只会偏转几度。
工作原理如下：
风向标作为感应元件将风向的变化用电信号传递到偏航电机的控制回路的处理器
里，经过比较后处理器给偏航电机发出顺时针或逆时针的偏航命令，为了减少偏航时
-9-
的力矩，电机转速将通过同轴联接的减速器减速后，将偏航力矩作用在偏航轴承上，
带动风轮偏航对风，当对风完成后，风向标失去电信号，电机停止工作，偏航过程结
束。
偏航的驱动机构
几乎所有水平轴的风电机都会强迫偏航。即使用一个带有电动机及齿轮箱的机构
来保持风电机对着风偏转。1.5兆瓦风电机上的偏航机构上可以看到环绕内圈的偏航轴
承，当系统接到偏航指令时，偏航电机开始运转，通过偏航驱动减速齿轮箱减速之后
驱动偏航轴承已实现偏航。
-10-
偏航轴承
解缆电缆用来将电流从风电机运载到塔下。但是当风电机偶然沿一个方向偏转太长时
-11-
间时，电缆将越来越扭曲。此时我们的风机上安装有一个偏航计数器，当风机同一个
方向转动一定的圈数之后，计数器给系统一个指令，系统控制风机往回转动，偏航刹
车主机室的转动按照指令的方向，偏航电机转动，液压刹车系统处于释放状态，当偏
航电机停止转动时，液压刹车系统处于刹车状态，将主机室固定在相应的位置上，实
现解缆。
偏航的组成部件整个偏航组件包括有偏航驱动电机、偏航驱动齿轮箱、偏航轴承、
偏航刹车盘、偏航刹车钳、液压管路、回油管路、润滑系统等。
部分部件如下图所示：
-12-
偏航刹车：风机的转动方向应该是按照指令的方向转动的。当偏航电机转动的时候，
液压刹车系统处于释放状态，这时偏航刹车钳还会有一定的抱紧量，以保证偏航的速
度恒定，保护风机。当偏航电机停止转动时，液压刹车系统处于刹车状态，将风机固
定在相应的位置上。
-13-
偏航刹车钳：它固定在风机机座上。
我们使用的偏航刹车钳有两个油缸，其大致结构如下图所示：当液压油通过液压油管
和进入液压管道后，液压油推动活塞，然后活塞再推动刹车片，上下刹车片抱紧刹车
盘实现刹车。
刹车盘：刹车盘和塔筒相连，当风机需要刹车，刹车钳就抱紧它的内缘。
偏航轴承：偏航轴承总成是风机及时追踪风向变化的保证。采用“零游隙”设计的四点接
触球轴承，沟道进行特别设计及加工，要承受大的轴向载荷和力矩载荷。采取有针对
性的热处理措施，提高齿面强度，以保证轴承具有良好的耐磨性和耐冲击性。同时风
机暴露在野外，轴承良好的密封性也是风机使用寿命的保障。
偏航电机、偏航齿轮箱：我公司目前使用的偏航驱动电机是电磁制动三项异步电动机，
该机采用全封闭、自扇冷、鼠笼型、具有附加直流电磁制动器的三项异步电坳动，制
动迅速、定位准确等优点。偏航齿轮箱为四级行星齿轮箱、继承了行星齿轮传动的一
贯优点。
-14-
润滑系统、偏航编码器：偏航轴承在使用过程中需要不断地补充润滑油，主要润滑部
位有轴承滚道和轴承内齿两部分。润滑系统主要
部件如下、一个主油箱、两个分配器、两个润滑
小齿轮、润滑管若干，各式接头若干。偏航编码
器由一个尼龙小齿轮与偏航驱动齿箱齿轮啮
合，可以计算出偏航圈数。
调整偏航齿隙用塞尺测偏航驱动器齿与偏航轴
承标准齿啮合后未接触到一面的相应齿隙，并
在驱动器端面与机架对应位置上做的标记。
测量时在驱动器端面上记录相应位置的齿隙值，不能达到相应要求，转动驱动器，调
整驱动器的定位孔位置，再次测量，最终调整啮合齿间隙在适合范围内为止。
3、传动轴链：
主要包括主轴、齿轮箱、高速刹车钳、浮动轴承及轴承座、止推轴承及轴承座等。风
力发电机的低速轴将转子轴心与变速齿轮箱连接在一起。在一般的风电机上，转子转
速相当慢，大约为0至20转每分钟。
-15-
4、齿轮箱：
使用齿轮箱，你可以将风电机转子上的较低转速、较高转矩，转换为用于发电机上的
较高转速、较低转矩。风电机上的齿轮箱，通常在转子及发电机转速之间具有单一的
齿轮比。
齿轮箱作为风力发电机组中一个重要的机械部件，其主要功用是将风轮在风力作用下
所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速。通常风轮的转速很低，远达不到
发电机发电所要求的转速，必须通过齿轮箱齿轮副的增速作用来实现，故也将齿轮箱
称之为增速箱。我们使用的齿轮箱为一级平行轴加两级行星的结构型式。
其传动路线是：桨叶——传动轴——收
缩套——第二级行星架——第二级太阳
轮——第一级行星架——第一级太阳轮
-16-
——平行轴大齿轮——平行轴小齿轮——发电机
齿轮与轴的联接胀紧套联接：利用轴、孔与锥形弹性套之间接触面上产生的摩擦力
来传递动力，是一种无键联接方式，定心性好，装拆方便，承载能力高，能沿周向和
轴向调节轴与轮毂的相对位置，且具有安全保护作用。
齿轮箱的润滑
对润滑油的要求应考虑：
1）减小摩擦和磨损，具有高的承载能力，防止胶合；
2）吸收冲击和振动；
3）防止疲劳点蚀；
4）冷却，防锈，抗腐蚀。
风力发电齿轮箱属于闭式齿轮传动类型，其主要的失效形式是胶合与点蚀，故在选择
润滑油时，重点是保证有足够的油膜厚度和边界膜强度。
齿轮箱调整
设定百分表为0，将百分表座在机架下部合适位置安装好后，调整百分表并预压紧，设
置定值并调整。
注意：调整过程中不要碰到百分表。
-17-
5、连轴器
作用：传递扭距；补偿同轴度的误差，通过联轴器的柔性来消除其中的误差的影响；
并保护发电机。
-18-
6、滑环单元
作用：为轮毂内供电，实现动静态的用电传导，避免电缆扭曲打结。
7、液压系统
作用：控制高速刹车及偏航刹车的开闭。
-19-
8、冷却系统
作用：风冷和水冷，主要是针对齿轮箱在运转时需要冷却。
9、发电机
风电机可以使用同步或异步发电机，并直接或非直接地将发电机连接在电网上。
直接电网连接指的是将发电机直接连接在
交流电网上。非直接电网连接指的是风电机
的电流通过一系列电力设备，经调节与电网
匹配。采用异步发电机，这个调节过程自动
完成。
-20-
发电机对中最终调整的位置尺寸：
上下、前后、左右的尺寸在技术要求范
围内即可。
10、踏板和棒
在机座上起辅助通道和支撑的作用。
11、
电缆线槽
支撑及固定整机的电缆。
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12、吊车
用来在为现场从塔筒底部向塔顶提升物品。
13、机舱柜
机座设备的控制箱。
-22-
14、机舱加热器
为机舱内加热。
国电联合动力风机介绍
一、概述
国电联合动力技术有限公司联合德国aerodyn公司首批设计的1.5兆瓦风机UP77/82是3叶
片、上风向、变浆距、主动偏航、叶轮直径为77/82米、额定功率为1500kW的变桨变速恒频风
力发电机组。基于中国实际风资源状况，根据风场类型设计了两种机型：UP77型与UP82型。根
据南北方气候条件，UP77和UP82均有常态机组、冷态机组、冷态防风沙机组三种类型。UP77
适用于IEC/GLTC2A+风场(适用于IECⅡ类风场，抗Ⅰ类极限风速，即抗50年一遇极限风速
70m/s)，UP82适用于IEC/GLTC3A+风场(适用于IECⅢ类风场，抗Ⅱ类极限风速,即抗50年一
遇极限风速59.5m/s)。
UP77叶片全长37.5，UP82叶片全长40.25米。由于叶片翼型是联合aerodyn公司专门针对中
国风况而设计，且UP821.5MKW机组采用了比通常的1.5MW风电机组更长的叶片，所以UP77和
UP82的额定风速比通常的1.5MW机组额定风速低。风轮由3个叶片、叶片轴承及球墨铸铁轮毂构
成。叶片通过球式轴承，安装在叶片轮毂上，以实现叶片桨距角可调。在高风速下，双馈发电
机和变浆距系统将风力机的输出功率保持在额定功率,在低风速条件下，双馈发电机和变浆距
系统通过选择风轮转子的转速和叶片角度的最佳结合使风力机的输出功率最大。
低速轴采用双轴承支撑，轴系上传递扭矩，齿轮箱受力改善；齿轮箱由两级行星一级平行
轴圆柱齿轮传动。从齿轮箱通过万向联轴节柔性联结，将能量耦合到发电机。
该机采用双馈异步发电机，该电机可以使风力机在比较宽的风轮转子转速变化范围内运转,
以获取更多的电能。发电机是一台高效率的4极双馈式发电机,发电机运行时，既可超同步转速
运行，也可亚同步转速运行，变速运行在1000～2017rmp之间，而定子输出电压和频率可以维
持不变，既可调节电网的功率因数，又可以提高系统的稳定性。
这种采用双馈异步发电机的控制方案除了可实现变速恒频控制、减小变频器的容量外，还
可以实现有功、无功功率的灵活控制，对电网而言可起到无功补偿的作用。
-23-
风力机的基本制动方法是全顺浆制动。高速轴的制动是紧急状态下的紧急制动，通过液压
系统启动安装在齿轮箱高速主轴上的紧急碟式制动器。
风力机的功能通过几台微处理器构成的控制单元监控。控制系统安装在机舱内。在风力机
全工况的过程中调节控制系统可以使叶片的转动角度变化在0°～90°。控制系统根据安装在
机舱顶部的风向仪提供的风向信息控制偏航系统转向。
变桨系统为叶片独立电变桨系统，提高了系统的可靠性，降低了维护成本。
偏航系统是由回转支撑轴承和四台电机驱动的齿轮传动机构组成的。
机舱盖是由玻璃纤维强化聚脂材料制成，可以保护机舱内部的设备，防雨、雪、尘和阳光
的照射。
机舱内还安装了一台起重量为300千克的链式提升机，提升高度为80米。
风力机的塔架是钢制圆锥型筒式结构（不在供货范围内），设有攀梯助力装置（由用户选
购）。
二、机组技术资料
77/1500机组技术数据
表一、UP77/1500IIA+LT机组总体技术数据
序号描述单位规格
1机组数据
1.1制造商国电联合动力技术有限公司
1.2型号UP77/1500IIALT
1.3额定功率kW1500
1.4叶轮直径m77.36
1.5切入风速m/s3
1.6额定风速m/s11
1.7
切出风速（10分
钟均值）
切出风速（3秒
平均值）
m/s
25
35
1.8重新切入风速m/s20
1.9
抗最大风速（3秒
均值）
m/s70
1.10设计寿命年20
2叶片
2.1产品型号37.5（或aerodyn设计的其它厂家）
2.2叶片材料玻璃纤维增强树酯
2.3叶片数量个3
2.4叶轮转速Rpm9.7～19.5
-24-
2.5额定转速Rpm17.4
2.6最优叶尖速比8.5
2.7扫风面积m24700.3
2.8旋转方向(从上风
向看)
顺时针
2.9风轮倾角°5
3齿轮箱
3.1型号
JakePPSC1290或南高齿（或满足质量的其
它厂家）
3.2齿轮箱结构两级行星一级平行轴圆柱
3.3齿轮传动比率100.75
3.4额定功率kW1652
3.5润滑形式电动油压泵
3.6润滑油型号
MobilMobilgearSHCXMP320或满足质量
要求的同类型润滑油
4发电机
4.1类型4极双馈异步发电机
4.2额定功率kW1550
4.3额定电压V690
4.4定子额定电流A
1200（功率系数为+0.95时）
1118（功率系数为1时）
1198（功率系数为-0.95时）
4.5转子额定电流A
513（功率系数为+0.95时）
452（功率系数为1时）
445（功率系数为-0.95时）
4.6额定转速rpm1750
4.7额定频率Hz50
4.8绝缘等级F
4.9润滑脂型号Kluberplexbem41-132或通用油酯
4.10防护等级IP54（发电机）
5制动系统
5.1主制动系统全顺桨独立制动
5.2第二制动系统
单盘式，失效安全，主动型（在电网断开期
间可让传动系统停车）
6偏航系统
6.1类型主动电驱动型
6.2偏航轴承形式4点接触双滚珠轴承，内齿
6.3偏航速度度/秒0.8
7控制系统
7.1控制柜
-25-
7.2软并网装置/类型IGBT逆变
7.3
补偿电容容量/组
数
kvar无
7.4
额定出力的功率
因数
-0.95～0.95（可调节）
8防雷保护
8.1防雷设计标准
按照IEC61024-I设计
符合GL2003认证规范
8.2防雷措施电气防雷、叶尖防雷等
8.3风机接地电阻Ω≤4Ω
9塔架
9.1类型
钢制锥筒（内设爬梯、防跌落保护、照明灯
等）
9.2
高度（塔底法兰至
轮毂中心高）
米65
9.3表面防腐喷漆防腐
10重量
10.1机舱吨68
10.2叶轮吨33.1
10.3塔架吨121.7
11基础地埋基础环钢砼结构
12适用范围
12.1运行温度℃-30～+40℃
12.2生存温度℃-40～+50℃
12.3防沙尘mg/m310
12.4是否考虑冰载是
表二、UP77/1500IIALT机组总体技术数据
序号描述单位规格
1机组数据
1.1制造商国电联合动力技术有限公司
1.2型号UP77/1500IIALT
1.3额定功率kW1500
1.4叶轮直径m77.36
1.5切入风速m/s3
1.6额定风速m/s11
-26-
1.7
切出风速（10分
钟均值）
切出风速（3秒
平均值）
m/s
25
35
1.8重新切入风速m/s20
1.9
抗最大风速（3秒
均值）
m/s59.5
1.10设计寿命年20
2叶片
2.1产品型号37.5（或aerodyn设计的其它厂家）
2.2叶片材料玻璃纤维增强树酯
2.3叶片数量个3
2.4叶轮转速Rpm9.7～19.5
2.5额定转速Rpm17.4
2.6最优叶尖速比8.5
2.7扫风面积m24700.3
2.8旋转方向(从上风
向看)
顺时针
2.9风轮倾角°5
3齿轮箱
3.1型号
JakePPSC1290或南高齿（或满足质量的其
它厂家）
3.2齿轮箱结构两级行星一级平行轴圆柱
3.3齿轮传动比率100.75
3.4额定功率kW1652
3.5润滑形式电动油压泵
3.6润滑油型号
MobilMobilgearSHCXMP320或满足质量
要求的同类型润滑油
4发电机
4.1类型4极双馈异步发电机
4.2额定功率kW1550
4.3额定电压V690
4.4定子额定电流A
1200（功率系数为+0.95时）
1118（功率系数为1时）
1198（功率系数为-0.95时）
4.5转子额定电流A
513（功率系数为+0.95时）
452（功率系数为1时）
445（功率系数为-0.95时）
4.6额定转速rpm1750
4.7额定频率Hz50
-27-
4.8绝缘等级F
4.9润滑脂型号Kluberplexbem41-132或通用油酯
4.10防护等级IP54（发电机）
5制动系统
5.1主制动系统全顺桨独立制动
5.2第二制动系统
单盘式，失效安全，主动型（在电网断开期
间可让传动系统停车）
6偏航系统
6.1类型主动电驱动型
6.2偏航轴承形式4点接触双滚珠轴承，内齿
6.3偏航速度度/秒0.8
7控制系统
7.1控制柜
7.2软并网装置/类型IGBT逆变
7.3
补偿电容容量/组
数
kvar无
7.4
额定出力的功率
因数
-0.95～0.95（可调节）
8防雷保护
8.1防雷设计标准
按照IEC61024-I设计
符合GL2003认证规范
8.2防雷措施电气防雷、叶尖防雷等
8.3风机接地电阻Ω≤4Ω
9塔架
9.1类型
钢制锥筒（内设爬梯、防跌落保护、照明灯
等）
9.2
高度（塔底法兰至
轮毂中心高）
米65
9.3表面防腐喷漆防腐
10重量
10.1机舱吨68
10.2叶轮吨33.1
10.3塔架吨100.7
11基础地埋基础环钢砼结构
12适用范围
12.1运行温度℃-30～+40℃
12.2生存温度℃-40～+50℃
-28-
12.3防沙尘mg/m310
12.4是否考虑冰载是
82/1500机组总体技术数据
表三、UP82/1500IIIA+LT机组总体技术数据
序号描述单位规格
1机组数据
1.1制造商国电联合动力技术有限公司
1.2型号UP82/1500IIIA+LT
1.3额定功率kW1500
1.4叶轮直径m82.76
1.5切入风速m/s3
1.6额定风速m/s10.5
1.7
切出风速（10分
钟均值）
切出风速（3秒
平均值）
m/s
25
35
1.8重新切入风速m/s20
1.9
抗最大风速（3
秒均值）
m/s59.5
1.10设计寿命年20
2叶片
2.1产品型号40.25
2.2叶片材料玻璃纤维增强树酯
2.3叶片数量个3
2.4叶轮转速Rpm9.7～19.5
2.5额定转速Rpm17.4
2.6最优叶尖速比8.5
2.7扫风面积m25384
2.8
旋转方向(从上
风向看)
顺时针
2.9风轮倾角°5
3齿轮箱
3.1型号JakePPSC1290或南高齿
3.2传动级数两级行星一级平行轴圆柱
-29-
3.3齿轮传动比率100.746
3.4额定功率kW1652
3.5润滑形式电动油压泵
3.6润滑油型号MobilgearSHCXMP320或同类性能产品
4发电机
4.1类型4极双馈异步发电机
4.2额定功率kW1550
4.3额定电压V690
4.4定子额定电流A
1200（功率系数为+0.95时）
1118（功率系数为1时）
1198（功率系数为-0.95时）
4.5转子额定电流A
513（功率系数为+0.95时）
452（功率系数为1时）
445（功率系数为-0.95时）
4.6额定转速rpm1750
4.7额定频率Hz50
4.8绝缘等级F
4.9润滑脂型号Kluberplexbem41-132或同类性能油脂
4.10防护等级IP54
5制动系统
5.1主制动系统全顺桨独立制动
5.2第二制动系统
单盘式，失效安全，主动型（在电网断开
期间可让传动系统停车）
6偏航系统
6.1类型主动电驱动型
6.2偏航轴承形式4点接触双滚珠轴承，内齿
6.3偏航速度度/秒0.8
7控制系统
7.1控制柜PLC
7.2
软并网装置/类
型
IGBT逆变
7.3
补偿电容容量/
组数
kvar无
7.4
额定出力的功
率因数
-0.95～0.95(可调节)
8防雷保护
8.1防雷设计标准
按照IEC61024-I设计
符合GL2003认证规范
8.2防雷措施电气防雷、叶尖防雷等
8.3风机接地电阻Ω≤4Ω
9塔架
-30-
9.1类型
钢制锥筒（内设爬梯、防跌落保护、照明
灯等）
9.2高度（塔底法兰
至轮毂中心高）
米80
9.3表面防腐喷漆防腐
10重量
10.1机舱吨63
10.2叶轮吨33.7
10.3塔架吨135.3
11基础地埋基础环钢砼结构
12适用范围
12.1运行温度℃-30～+40℃
12.2
生存温度(待
机)
℃-40～+50℃
12.3防沙尘mg/m310
12.4是否考虑冰载是
表四、UP82/1500IIIALT机组总体技术数据
序号描述单位规格
1机组数据
1.1制造商国电联合动力技术有限公司
1.2型号UP82/1500IIIALT
1.3额定功率kW1500
1.4叶轮直径m82.76
1.5切入风速m/s3
1.6额定风速m/s10.5
1.7
切出风速（10分
钟均值）
切出风速（3秒
平均值）
m/s
25
35
1.8重新切入风速m/s20
1.9
抗最大风速（3
秒均值）
m/s52.5
1.10设计寿命年20
2叶片
2.1产品型号40.25
2.2叶片材料玻璃纤维增强树酯
2.3叶片数量个3
2.4叶轮转速Rpm9.7～19.5
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2.5额定转速Rpm17.4
2.6最优叶尖速比8.5
2.7扫风面积m25384
2.8
旋转方向(从上
风向看)
顺时针
2.9风轮倾角°5
3齿轮箱
3.1型号JakePPSC1290或南高齿
3.2传动级数两级行星一级平行轴圆柱
3.3齿轮传动比率100.746
3.4额定功率kW1652
3.5润滑形式电动油压泵
3.6润滑油型号MobilgearSHCXMP320或同类性能产品
4发电机
4.1类型4极双馈异步发电机
4.2额定功率kW1550
4.3额定电压V690
4.4定子额定电流A
1200（功率系数为+0.95时）
1118（功率系数为1时）
1198（功率系数为-0.95时）
4.5转子额定电流A
513（功率系数为+0.95时）
452（功率系数为1时）
445（功率系数为-0.95时）
4.6额定转速rpm1750
4.7额定频率Hz50
4.8绝缘等级F
4.9润滑脂型号Kluberplexbem41-132或同类性能油脂
4.10防护等级IP54
5制动系统
5.1主制动系统全顺桨独立制动
5.2第二制动系统
单盘式，失效安全，主动型（在电网断开
期间可让传动系统停车）
6偏航系统
6.1类型主动电驱动型
6.2偏航轴承形式4点接触双滚珠轴承，内齿
6.3偏航速度度/秒0.8
7控制系统
7.1控制柜PLC
7.2
软并网装置/类
型
IGBT逆变
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7.3
补偿电容容量/
组数
kvar无
7.4
额定出力的功
率因数
-0.95～0.95(可调节)
8防雷保护
8.1防雷设计标准
按照IEC61024-I设计
符合GL2003认证规范
8.2防雷措施电气防雷、叶尖防雷等
8.3风机接地电阻Ω≤4Ω
9塔架
9.1类型
钢制锥筒（内设爬梯、防跌落保护、照明
灯等）
9.2高度（塔底法兰
至轮毂中心高）
米65
9.3表面防腐喷漆防腐
10重量
10.1机舱吨63
10.2叶轮吨33.7
10.3塔架吨77.1
11基础地埋基础环钢砼结构
12适用范围
12.1运行温度℃-30～+40℃
12.2
生存温度(待
机)
℃-40～+50℃
12.3防沙尘mg/m310
12.4是否考虑冰载是
77与UP82两种机型技术特点比较
表1两种类型风机的技术特点
参数
机型
设计标准
年平均风
速(m/s)
切入风速
(m/s)
切出风速
(m/s)
安全风速
(m/s)
生存温度
(°C)
运行温度
UP77型
IEC/GL
TC2A+
8.532570
-40~+50
或-20~+50
-30~+40
或-10~+40
UP82型
IEC/GL
TC3A+
7.532559.5
-40~+50
或-20~+50
-30~+40
或-10~+40
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续表1两种类型风机的技术特点
参数
机型
风轮直径
(m)
风轮转速
范围(rpm)
风轮额定
转速(rpm)
额定
风速
塔筒底部
直径(m)
轮毂高度
(m)
UP77型77.29.7~19.517.4114.265/75
UP82型82.79.7~19.517.410.54.275/80
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功率曲线
UP771500kW机组标准功率曲线
风速
（m/s）
功率
(KW)
推力
系数
UP77功率曲线
39.80.799
447.40.8
5130.20.8
6247.40.8
7415.10.8
86370.8
9917.40.788
1012370.729
111513.30.616
1215140.431
1315020.325
1415050.258
151497.40.208
161494.60.172
1714940.145
181496.10.124
191495.70.107
201504.30.094
211500.50.083
221513.10.074
231483.70.066
241503.70.06
251510.50.055
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UP821500kW机组标准功率曲线
风速
（m/s）
功率（KW）
推力系
数
UP82功率曲线
340.923
449.20.874
5146.60.753
6278.20.75
7466.90.75
8716.40.75
91030.90.742
101364.70.674
1115000.598
1215000.525
1315000.461
1415000.407
1515000.362
1615000.325
1715000.293
1815000.267
1915000.245
2015000.226
2115000.21
2215000.196
2315000.183
2415000.172
2515000.162
三、联合动力UP77/821500kW机组先进性说明
1）叶片：由于叶片翼型是联合aerodyn公司专门针对中国风况在2005年后设计的新翼型，
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且UP82和UP771.5MKW机组采用了比通常的1.5MW风电机组更长的叶片，所以UP77和UP82
的额定风速比通常的1.5MW机组额定风速低。风轮由3个叶片、叶片轴承及球墨铸铁轮毂构成。
叶片通过球式轴承，安装在叶片轮毂上，以实现叶片桨距角可调。在高风速下，双馈发电机和
变桨矩系统将风力机的输出功率保持在额定功率,在低风速条件下，双馈发电机和变桨距系统
通过选择风轮转子的转速和叶片角度的最佳结合使风力机的输出功率最大。通过对翼型参数进
行优化设计，获得了较高的风能效率。
叶片基体材料采用高性能的低粘度环氧树脂加热固化，具有粘接强度高、韧性好、耐腐蚀、
耐疲劳性能好，断裂延伸率高的特点，能够与增强材料良好的匹配，满足叶片的耐疲劳性能要
求。
2）解决齿轮箱故障
齿轮箱的故障对于风电机组业主来说是一个严重的问题，它需要大型起重机并要花很长
时间去维修。齿轮箱的设计考虑了如下技术要求，以保证UP77/821.5MW风电机组的齿轮箱满
足设备的可靠性：
为了达到更大的啮合比，选用更适合的高齿齿形；
为了均衡每个齿通过螺线时的齿接触面，对螺线进行调整；
由于湍流和运行工况引起的齿轮啮合不平衡，需要采用更高强度的轴承；
基于对啮合损耗的仔细检查，选用更适合的润滑油供应系统；
对所有齿轮和轮片进行100％的加工误差的工艺测试检查；
采用目前最先进的设备进行在线监控，执行更为严格的产品质量控制流程。
3）雷击问题的考虑
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控制系统发生故障主要是由雷电攻击引起的。在中国存在两种类型的雷电，冬天的雷电和
山区的雷电。这些雷电的强度几乎是欧洲平坦地区雷电强度的10倍，它们很容易导致控制系
统和电力系统的电路烧毁。因此提供耐用和能实现快速维修，并平稳恢复正常运行的设备是非
常重要的。就这点而言，对带有逆变器的变速恒频风电机组进行快速维修是保持风电机组有效
性的关键点。按照IEC61024-I设计了整机的防雷系统，防雷系统符合GL2003认证规范。
4）抗极限载荷能力强
风轮叶根部采用加强设计，抗极限载荷能力大大提高，UP82的50年一遇抗大风能力为
59.5m/s(3秒平均值)，保证UP77/82风电机组的长期安全可靠运行。
5）扫风面积大，额定风速低，可显著降低风电场的度电成本
由于采用40.25米长叶片的UP82/1500风电机组的扫风面积比现有进口或从国外引进许
可证生产的同类机型扫风面积增大15%至20%，额定风速比常见的用于三类风场的77米叶片类
型风机额定风速低，所以UP82/1500的年发电量可提高10%左右，可以显著降低风电场的度电
成本；
6）双馈变流器
主电路采用两个结构相同的三相PWM整流器和逆变器，实现矢量控制和电能双向传输，
并且针对中国电网特点，选用耐宽幅波动型的变流器，可以满足电网电压-15%之间的变化；长
寿命设计，器件选型和系统配置均按20年使用寿命考虑。耐低温设计，适用于恶劣的使用环
境，可以耐受高温，低温，高湿的环境。
7）电控系统
采用独立电变桨系统，相对液压变桨系统，电动变桨消除了漏油隐患，可靠性更高，维
护成本更低，故障诊断及状态监测系统、故障状态下的安全复位功能、雷电保护控制、电池管
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理功能等确保了系统的高可靠性。由于风电机组控制需处理复杂电子控制指令，包括远程数据
监视和电网供电等。本公司的设计应用了前沿的新控制器概念，使用开放、标准化的软硬件，
消除了由于兼容性所导致的问题。本项目产品风力发电控制系统基于Beckhoff工控机、
TwinCAT自动化软件和总线端子技术。
8）传动链可靠性高
采用长轴传动系统设计，使得齿轮箱不承担转子重量和推力，只承担扭矩，可靠性大大
提高。
低速轴采用双轴承支撑，轴系上传递扭矩，齿轮箱受力改善；齿轮箱由两级行星一级平
行轴圆柱齿轮传动。从齿轮箱通过万向联轴节柔性联结，将能量耦合到发电机，齿轮箱不承
担转子重量和推力，可靠性大大提高。
传动系统的布置图如下图所示。
9）偏航内齿设计：偏航系统采用内齿轮传动，减小外部环境对齿轮的影响。
10）机舱正压设计：客户可根据当地环境情况及业主要求选择机舱正压设计，维持机舱内空气质量，减
小沙尘等进入机舱内部。
11）出厂前全功率试验
出厂前的全功率试验台实验确保风机系统的高可靠性。风机出厂前可在不同负载条件下
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对风力发电机机械传动系统、电气系统、控制系统进行全面检验和测试。
全功率试验台如下图所示：
四、低温型UP77/1500和低温型UP82/1500机组具有良好的耐低温性能，耐低温
设计主要从以下方面体现：
1）材料方面：由于特殊的气候条件，对以下部件使用了相应的低温材料：轮毂、主轴、
主轴承座、发电机支架和齿轮箱支架、塔架、变桨回转轴承、偏航轴承部件、液压系统、螺栓
连接系统、电缆系统、传感器和润滑系统、机舱罩。
2）变桨系统电池：电池箱使用隔热垫进行隔热。在每个电池箱内都安装有一个温度传感
器，在温度过低时可将风电机组安全停机。安装在每个电池箱内的加热系统将蓄能器加热到规
定温度。加热过程由恒温器控制，该恒温器集成在加热单元内部。
3）齿轮箱：由加热棒对齿轮油进行加热，这在油池温度较低时进行。
4）发电机：在滑环室内装加热器，以保证发电机的温度和湿度要求，发电机完全按低温
要求设计。
5）液压系统：在寒冷的天气启动时，可以对所有液压系统的关键部件进行加热。
6）开关柜：对所有开关柜加大加热功率。柜内的温度由温度传感器进行控制，加热系统
直接与隔栅网相连并通过恒温器激活。
7）电缆：使用了适应温度为-40°C的电缆。
8）传感器：速度传感器、偏航定位传感器以及风力测量设备均适合最低-40°C的温度。
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9）在机舱内安装了三个5kw的电加热器，当启动温度过低时，可对机舱加热。
10）控制系统通过处理器对不同的启动温度进行处理以达到必要的工作温度：主要温度测
量点位于机舱内、外部以及齿轮箱、发电机和所有柜子内。对机舱的加热以及对齿轮箱的加热
在不同的操作状态下根据机舱内部和齿轮油的温度进行控制。风电机组静止时，轮毂内电池箱
的加热以及机舱内和塔基控制柜的加热通过内部恒温器的控制使之保持在规定温度之上。