永磁同步風(fēng)力發(fā)電機的原理和應(yīng)用

近日，一款擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，最大功率為2.5MW的高速永磁同步風(fēng)力發(fā)電機在南車株洲電機有限公司成功下線。該發(fā)電機具有效率高、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、可靠性高、維護量小等諸多優(yōu)點，采用全功率變流控制，使機組具有良好的低電壓穿越性能;該發(fā)電機與直驅(qū)型永磁同步風(fēng)力發(fā)電機相比，體積大大減小、重量大大減輕，特別是磁鋼用量大大減少，在稀土價格居高不下的今天，該產(chǎn)品的高性價比優(yōu)勢更加突出，具有很好的市場前景。該發(fā)電機的成功研制標(biāo)志著我國企業(yè)已具備自主研發(fā)具有國際先進水平高速永磁同步風(fēng)力發(fā)電機的能力。

永磁同步風(fēng)力發(fā)電機的原理和應(yīng)用

“十二五”時期，我國風(fēng)電裝機容量占發(fā)電總?cè)萘勘壤龑⑦M一步加大，出于電網(wǎng)安全考慮，風(fēng)電機組必須在“低電壓穿越”保障下“御風(fēng)而行”。據(jù)中國國家發(fā)改委能源研究所有關(guān)人士透露，2020年陸地風(fēng)電的成本將與煤電持平，之后風(fēng)電將逐步脫離國家補貼，“降低成本”也成為風(fēng)電行業(yè)未來發(fā)展面臨的新的“瓶頸”。南車株洲電機有限公司成功推出2.5MW高速永磁同步風(fēng)力發(fā)電機，實現(xiàn)了發(fā)電機低成本制造，使機組極易實現(xiàn)低電壓穿越，在國內(nèi)處于技術(shù)領(lǐng)先水平。

永磁同步風(fēng)力發(fā)電機由于機械損耗小、運行效率高、維護成本低等優(yōu)點成為繼雙饋感應(yīng)風(fēng)電機組之后的又一重要風(fēng)力發(fā)電機型受到廣泛關(guān)注，并逐漸開始投入使用。永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，它主要由風(fēng)力機、永磁同步發(fā)動機、變頻器和變壓器組成。

(1)基本原理永磁同步風(fēng)力發(fā)電的基本原理，就是利用風(fēng)力帶動風(fēng)力機葉片旋轉(zhuǎn)，拖動永磁同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)發(fā)電。永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和籠型變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)類似，只是所采用的發(fā)電機為永磁式發(fā)電機，轉(zhuǎn)子為永磁式結(jié)構(gòu)，不需外部提供勵磁電源，提高了效率。它的變頻恒速控制是在定子回路中實現(xiàn)的，把永磁同步發(fā)電機的變頻的交流電通過變頻器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娋W(wǎng)同頻的交流電，實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電的并網(wǎng)，因此變頻器的容量與系統(tǒng)的額定容量相同。

(2)技術(shù)特點在過去的幾十年里，由于永磁材料性能和電力電子裝置的改善，永磁同步發(fā)電機已變得越來越具吸引力了。采用永磁同步發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)具有以下特點：1)永磁同步發(fā)電機系統(tǒng)不需要勵磁裝置，具有重量輕、效率高、功率因數(shù)高、可靠性好等優(yōu)點;2)變速運行范圍寬，即可超同步運行也可以亞同步運行;3)轉(zhuǎn)子無勵磁繞組，磁極結(jié)構(gòu)簡單、變頻器容量小，可以做成多極電機;4)同步轉(zhuǎn)速降低，使風(fēng)輪機和永磁發(fā)電機可直接耦合，省去了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的齒輪增速箱，減小了發(fā)電機的維護工作并降低噪聲，使直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)。

(3)適用場合1)在電力設(shè)施匱乏、交通不便、缺乏常規(guī)燃料，但風(fēng)力資源豐富的地區(qū)，可以解決部分用電問題，如為高速公路照明設(shè)備提供電源等;2)在單機容量比較小的風(fēng)場，永磁同步發(fā)電系統(tǒng)能夠高效并網(wǎng)發(fā)電;3)為農(nóng)村、牧區(qū)、邊防哨所、氣象臺站等偏遠、負(fù)載較輕的用戶，提供交流或直流電源。

（責(zé)任編輯：曉霞 QQ: 2355962924）

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