直驱风力发电机分析.ppt

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1、1.2MW直接驱动型风力发电机组1.2MW直接驱动型风力发电机组直接驱动风力发电机组基本结构永磁同步发电机型式：96极永磁同步发电机定子：三相绕组转子：永磁，位于绕组外圈额定功率：1200KW额定电压：700V转速范围：11～20rpm绝缘等级：F防护等级：IP54发电机外径：4500mm定子长度：740-800mm绕组：采用Rofil线浸漆方式：普通浸漆驱动装置：采用三个相互独立的变频调速电机传动机构。后备储能单元：采用大容量电容，免维护，可靠性高。传动方式：同步齿型带，免维护，成本低。变距系统设计

2、方案主要零部件机舱底座主要零部件轮毂主要零部件永磁电机效率对比1.2MW永磁直接驱动风机功率曲线发电量对比MW永磁直驱发电机特点采用永磁体励磁多极、低速、大容量外转子内定子结构与传统的电励磁电机相比，永磁电机结构简单，运行可靠；体积小、重量轻；损耗少、效率高；提高了功率质量比；电机形状和尺寸可以灵活选择等优点无需直流电无需无功励磁电流源无需集电环、电刷装置外转子内定子结构金风62/1200风力发电机是外转子型，转子位于定子的外部。由于采用这种永磁体外转子结构，与同类电励磁风力发电机相比，金风62/12

3、00风力发电机组的电机的尺寸和外径相对较小。下图显示了两种结构的对比。图中两种结构的气隙直径是相同的，因此功率输出也是相同的。金风62/1200风力机外转子直径仅仅比气隙直径大了几厘米，而一般的电机结构高出气隙直径很多。电机直径小带来的好处就是重量轻，易于运输。直接驱动永磁发电机磁钢外转子发电机,利于磁钢散热自然空气冷却,大的外表面，利于散热不必使用强迫风冷铁心绕组风定子转子抗环境侵蚀和腐蚀保护无需励磁能量高效长寿命的低速发电机冷却风道径向永磁电机结构轴向永磁电机结构直接驱动风力发电机组—结构形式及工

4、作原理定子支架零部件轴加工完的定子支架多极永磁发电机发电系统变速恒频闭环控制模型风机风转速传感器发电机转速测量转速发电机转矩需求控制器需求转矩转速桨距执行机构叶片桨距桨距需求变流系统原理框图多极永磁发电机型风力发电系统结构如图所示。风力机与发电机直接相连,风力机采用变桨距功率控制方式实现最有效运行。永磁发电机的定子与普通交流电机相同,转子为永磁式结构,无需励磁绕组,因此不存在励磁绕组损耗,提高了效率。转子上没有滑环,运行更安全可靠。但是它的不足之处是,它因使用磁性材料如钕铁硼和钐钴等而成本很高,而且电

5、机的电压调节性能差。此外,这种系统的变速恒频控制也在定子电路实现,电力电子变换器的容量要求与发电机额定容量相同,增加了系统损耗。类型：三叶片、上风向、变速变桨功率调节、永磁直接驱动。额定功率：1200kW叶轮直径：62m传动类型：直接驱动发电机类型：永磁同步发电机控制系统：计算机控制，远程监控偏航系统：主动对风切入风速：3-4m/s额定风速：12m/s切出风速：25m/s安全风速：70m/s（3秒平均值）最大风能利用系数：Cpmax≥0.44噪声：LWA≤100dB(A)(距地面10米，8m/s风速标

6、准状况下)年均可利用率：≥95%设计使用寿命：≥20年1.2MW直接驱动风机主要技术指标结构简单紧凑，可靠性高；机械传动损耗减少；电机效率高，运行范围宽；无需励磁，无碳刷滑环，维护量少；对恶劣环境的适应性很强；发电品质高，无需进行无功补偿；直接永磁技术的优势永磁发电机与励磁发电机的最大区别在于它的励磁磁场是由永磁体产生的。永磁体在电机中既是磁源，又是磁路的组成部分。永磁体的磁性能不仅与生产厂的制造工艺有关，还与永磁体的形状和尺寸、充磁机的容量和充磁方法有关，具体性能数据的离散性很大。而且永磁体在电机中

7、所能提供的磁通量和磁动势还随磁路其余部分的材料性能、尺寸和电机运行状态而变化。此外，永磁发电机的磁路结构多种多样，漏磁路十分复杂，而且漏磁通占的比例较大，铁磁材料部分又比较容易饱和，磁导是非线性的。这些都增加了永磁发电机电磁计算的复杂性，使计算结果的准确度低于电励磁发电机。因此，必须建立新的设计概念，重新分析和改进磁路结构和控制系统；必须应用现代设计方法，研究新的分析计算方法，以提高设计计算的准确度；必须研究采用先进的测试方法和制造工艺。永磁材料的技术性能与退磁曲线的形状,对电机的性能、外形尺寸、运行

8、可靠性等有很大的影响,是设计与制造永磁电机时需要考虑的十分重要的参数。对于不同的情况,不同的场合,应采用不同的结构形式和永磁材料。图给出这几种永磁材料的退磁曲线(还受温度影响）。永磁发电机制成后不需外界能量即可维持其磁场，但也造成从外部调节、控制其磁场极为困难。这些使永磁发电机的应用范围受到了限制。但是，随着MOSFET、IGBTT等电力电子器件的控制技术的迅猛发展，永磁发电机在应用中无需磁场控制而只进行电机输出控制。设计时需要钕铁硼材料，电力电子器件