永磁同步发电机及仿真介绍

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1、永磁同步发电机及仿真介绍1)一般性介绍（性能、结构、特点）2)数学模型及仿真模块3)仿真分析永磁风力发电机是一种同步发电机，与大电网中的发电机属同一类型，所不同的是，它用永磁体替代普通发电机的励磁，省去电刷滑环，结构简单可靠，同时也节约了励磁功率，提高了发电机效率。随着风电机转速的变化，永磁风力发电机所发电力的频率也是不断变化的，所以还必须用一台全功率的变频器，将这些电能改变为恒频恒压的交流电，才能输入电网。永磁风力发电机的一般特点1.直驱永磁同步发电机2.稀土永磁电机3.复合励磁稀土永磁电机4.同步异步二次发电风

2、电系统5.新型永磁无刷直流发电机6.浓缩风能型风力发电机永磁发电机具有以下显著特点：1.体积小，重量轻转子部分采用高磁场的永磁体取代电磁线圈，永磁体的体积要小得多，因此该发电机的体积和重量要小于常规电励磁发电机。2.效率高，节能效果显著由于永磁体能产生恒定不变的磁场，这样就省去了励磁耗能，因此PMG系列单相永磁同步发电机比常规电励磁发电机明显节约能量。其效率能提高10—15%，燃油消耗率降低20%，是一种节能产品。3.电压波形质量好，适用于各种负载情况。由于采用机电一体化技术，发电机在各种不同负载（包括感性和容性负

3、载）情况下都可使电压波形畸变率保持在较小的范围内。4.电机过载能力强，适合于在恶劣环境下工作。电机的损耗小，温升低，过载能力强，更适合于在各种恶劣环境下工作。5.无电刷，结构简单，可靠性高，使用寿命长。无电刷和滑环，同时转子上既无线圈，也无电子元器件，转子上的永磁磁体和铁心固定成为一个刚性整体，结构非常简单，其可靠性和使用寿命都远优于常规的电励磁发电机。6.电磁干扰小，电磁兼容性好。电机的电磁噪声极小，对通讯设备和电子仪器的干扰非常微小，其影响几乎可忽略不计。直驱永磁风力发电机1.直驱永磁风力发电机取消了沉重的增速

4、齿轮箱，发电机轴直接连接到风机轴上，转子的转速随风速而改变，其交流电的频率也随之变化，经过置于地面的大功率电力电子变换器，将频率不定的交流电整流成直流电，再逆变成与电网同频率的交流电输出。国际先进的无齿轮箱直驱风力发电机，多沿用低速多极永磁发电机，并使用一台全功率变频器将频率变化的风电送入电网.2.由于其被设计成在几乎所有的风况下都能获得较大的空气动力效率，提高了捕捉风能的效率。试验表明，在平均风速6.7m/s时，变速风电机要比恒速风电机多捕获15%的风能。同时，由于机舱重量减轻和改善了传动系统各部件的受力状况，可

5、使风机的支撑结构减轻，基础等费用也可降低，运行维护费用也较低，这是一种很有发展前途的技术，属于国际前沿先进项目。直驱永磁同步发电机优点永磁同步发电机并网的总体设计方案，其优点如下：（1）由于传动系统部件的减少，提高了风力发电机组的可靠性和可利用率；（2）永磁发电技术及变速恒频技术的采用提高了风电机组的效率；（3）机械传动部件的减少降低了风力发电机组的噪音；（4）可靠性的提高降低了风力发电机组的运行维护成本；（5）机械传动部件的减少降低了机械损失，提高了整机效率；（6）利用变速恒频技术，可以进行无功补偿；（7）由于减

6、少了部件数量，使整机的生产周期大大缩短。该机型采用了多种创新设计技术，与目前国际市场上现有的直接驱动机型相比，具有以下优点：（1）发电机效率高，变速范围宽（11rpm－20rpm）；（2）无励磁损失；（3）无碳刷和滑环，减少了维护量，提高了可利用率；（4）发电机结构紧凑，尺寸小；（5）变桨系统采用带传动，无需润滑，免维护；（6）变桨系统采用无刷交流电机，电容作为后备电源，寿命长，免维护；（7）变频装置采用经过验证的成熟技术，谐波分量低。（8）机舱结构设计采用了人性化设计方案，尽可能地方便运行人员检查维修，在设计中加

7、入爬升助力机构，使运行人员在维护过程中攀登梯子时变得格外轻松。直驱机组配置(1)Rotorblade(2)Castedhub(3)Bladepitchsystem(4)Generatorrotor(5)Generatorstator(6)Yawingsystem(7)Windmeasurementsystem(8)Machinebase(9)Tower(10)Auxillarywinch(2)轮毂2(3)变桨系统3(1)叶轮叶片1(7)风速风向采集系统7(6)偏航系统6(5)发电机定子5(4)发电机转子（外转子）4

8、(8)底板8(9)塔架9(10)提升机10AllaWECneeds…AllaWECneeds…失效－安全、自调节、空气冷却磁钢Magnets外转子发电机:大的外表面，利于散热自然冷却,不必使用强迫风冷铁芯叠片Laminatedcore绕组Winding风Wind通风道Coolingchannel定子Stator转子Rotor机组配置电机理论：p=60f/n0