用于风力发电的直驱型和齿轮增速型发电机概念的比较

该文章的目的是对用于风机的五种不同发电机系统进行比较，既带三级齿轮的双馈感应发电机（DFIG3G），电励磁直驱动的同步发电机（DDSG），直驱永磁发电机（DDPMG），带一级齿轮箱的永磁发电机（PMGIG），带一级齿轮箱的双馈感应发电机（DFIGIG）。该比较是在指定风力环境中，以成本和年发电量的基础上作比较，DFIG3G是采用标准件的一种廉价方案。DFGIG在经发电量与成本比角度考虑而言，似乎是最有吸引力的。DDPMG具有最大的发电量，但尽管它比DDSG要便宜，但它比带齿轮箱的发电机系统要昂贵。     

1.5MW永磁风力发电机电磁场与温度场计算与分析

针对大型永磁风力发电机设计及运行安全性问题,以1.5MW永磁半直驱式同步风力发电机为研究对象,设计三种极槽比不同的发电机方案,建立风力发电机电磁场二维有限元计算模型,并确定出每种方案的绕组设计参数.研究永磁半直驱式同步风力发电机负载工况下的电磁场分布;计算气隙内谐波含量的大小;同时,根据传热学理论,建立温度场二维有限元计算模型,给出了转子旋转时气隙内空气的有效导热系数及三种结构方案发电机温度分布计算结果.最后,对相同类型结构的小型永磁同步风力发电机的实测数据与理论计算结果进行比较以验证计算方法的正确性.通过以上的研究工作可以使相应的研究更加深入,通过提高电机内温度场的计算精确度可以有效地降低大型风力发电机故障率,为大容量永磁半直驱风力发电机的设计提供一些有意义的参考.     

大型永磁同步发电机在风力发电中的应用

由于永磁发电机具有结构简单、高效率、免维护等优势,逐渐在大型风力发电机上得到了广泛的应用。本文首先对永磁发电机在国内外的应用情况进行了介绍。然后对目前市场上的三种主流风机技术方案进行了对比,分析表明直驱式及混合传动这两种技术方案具有广阔的发展前景,而永磁发电机应用于在这两种技术方案中,具有明显优势。对应于永磁发电机的技术优势,本文又对其设计与工艺难点进行了阐述。最后,本文对金风科技已批量化生产的1.5MW风机使用情况及正在研制的2.5MW、3MW永磁发电机的技术特点和运行情况进行了介绍。     

新型无铁心永磁直驱风力发电机

针对传统永磁直驱风力发电机结构重量大、齿槽转矩严重、定转子之间存在电磁吸力并存在铁心损耗等问题,采用Maxwell2D软件,优化了传统永磁直驱风力发电机的极数、磁钢宽度和厚度.在转子直径不变的情况下,对定、转子材料不同的三种永磁直驱风力发电机进行了建模和仿真,比较分析了这三种发电机的优缺点,提出了新型无铁心永磁直驱风力发电机.仿真和计算结果表明:加入Halbach列后的新型无铁心永磁直驱风力发电机是一种重量较轻、气隙磁密相对较高的电机.     

不同转子结构的永磁半直驱同步风力发电机电磁场的计算与分析

以1.5MW永磁半直驱式同步风力发电机为研究对象,设计了定子252槽、转子32极、永磁体在转子嵌放位置不同的发电机方案,建立电磁场二维有限元计算模型。分别给出两台风力发电机空载和负载两种工况下的磁场波形,并给出两台电机各取一个单元电机内的负载径向气隙磁密谐波分解图,同时计算了负载时绕组磁动势的谐波含量。此外,对相同类型结构的小型永磁同步风力发电机的实测数据与理论计算结果进行比较,为设计大容量永磁半直驱风力发电机提供了一些有意义的参考。     

10MW多相分瓣永磁直驱风力发电机设计研究

海上风力发电是未来风力发电的主要方向,直驱永磁同步发电机相对于中速、高速风力发电机结构简单,便于维护,缺点是随着电机容量增大,体积增大给设备安装和运输带来不便,大容量直驱永磁同步发电机轻量化、模块化设计将是本文主要研究方向。与传统发电机相比,多相永磁发电机可靠性强,容错性高,转矩波动小,功率密度高,因此本文基于模块化设计理念以及多相发电机的电磁设计理论,提出了一种分瓣、六相永磁直驱风力发电机设计方案。基于有限元分析,对不同槽极配合的发电机的齿槽转矩和反电势进行对比分析,确定合适的电机极槽比设计方案,同时基于场路耦合分析,对永磁同步电机的负载及永磁体在极端工作情况下的退磁进行研究,基于以上分析计算,得出一种六相10MW外转子永磁直驱发电机设计方法,并证明了该方案的可行性和有效性。     

永磁技术在大型风力发电机组中的研究与应用

介绍了永磁技术在风力发电领域的发展及应用概况、风力发电机磁极系统的相关要求,分析了影响磁极长期可靠性的因素,从磁极固定、磁极防护和磁体稳定性角度阐述了保证永磁风力发电机的使用长期可靠的机理。为应对风电市场的平价市场竞争,给出了永磁体优化设计方向。     

1.5MW直驱永磁风力发电机性能研究

分析了极数、槽数和相数对直驱永磁风力发电机性能的影响,以及减小齿槽转矩和提高输出功率的极、槽配合和极弧系数的选取方法。运用等效电路模型设计额定功率为1.5 MW、78极324槽的直驱永磁风力发电机,基于ANSOFT有限元法,研究了直驱永磁风力发电机在额定、短路情况下的运行特点,并进行了发电机运行特性理论分析和实验研究,通过仿真和实验验证了所设计直驱永磁电机的可行性和实用性。     

直驱永磁风力发电机无传感器控制技术的研究

主要对永磁同步发电机无传感器控制技术展开理论研究,围绕直驱永磁风力发电机数学模型展开分析。研究了永磁同步发电机结构凸极性,为无传感器控制在初始位置检测方面奠定理论基础。经过针对现有转子初始位置检测方法存在的问题,并结合直驱永磁风力发电机负载特性,提出了一种低成本、易实施的三相两相混合导通法来进行转子初始位置检测。阐述了该方法的实现原理和工作特性,并利用25 k W直驱永磁风力发电机对拖实验平台验证该方案,能快速有效地检测出转子初始位置,且估计误差在±15°电角度以内,并具有成本低、易实施特点,可以满足直驱永磁风力发电机起动要求。     

直驱多相双绕组永磁同步发电机的设计研究

针对现有的三相永磁直驱风力发电机可靠性不高,连接并联变流器时易产生环流,不能实现变流器的串联等问题,提出了一种新型直驱多相永磁同步发电机结构。这种新结构多相永磁同步发电机能够提高系统的可靠性,方便变流器的串、并联,解决了三电平变流器中点电压脉动的问题。本文以3.5 kW 6相12绕组永磁同步发电机为例对这种电机进行了设计研究,通过有限元仿真和样机试验验证了这种电机的确具有这些优势。     

永磁式风力发电机的关键技术

采用永磁技术的风力发电机可以实现低速直接驱动,取消全部齿轮箱。简要介绍了永磁体材料的选取,以及延长机组运行寿命需注意的温度和加强冷却等问题,同时阐述了永磁电机的优缺点及机组的结构型式。     

风力发电机组的振动测试与诊断

针对目前国内风力发电机组故障诊断还处于初期阶段。本文从风力发电机组齿轮箱和发电机轴承进行振动测试与诊断。通过实例表明,实施风力发电机组的振动故障诊断是完全可行的。     

A Magnetic-Geared Outer-Rotor Permanent-Magnet Brushless Machine for Wind Power Generation

This paper presents a new permanent-magnet (PM) brushless machine for wind power generation. This machine adopts an outer-rotor topology, aiming at capturing wind power directly. In order to achieve high power density, a high-speed PM brushless generator is artfully integrated with a coaxial magnetic gear. The design details, with emphasis on the special constraints of wind power generation, are elaborated. By using the time-stepping finite element method, the static characteristics as well as no-load and on-load operations are simulated. A prototype is also built for experimentation. Both simulation and experimental results are given to verify the validity of the proposed machine. Finally, a quantitative comparison is made to justify that the proposed machine is of smaller size, lighter weight, and lower cost than its counterparts.      

风力发电机组传动系统常见故障分析

介绍了国产1500型风力发电机组传动系统的结构、功能,针对风力机主要受力部件的常见故障进行原因分析。为风力发电机组安全可靠运行,减少故障发生率提供保证。     

小型风力发电机组的风能利用率研究

通过搭建一个小型风力发电机组的实验台,其中包括了风机部分、齿轮箱部分、异步发电机、整流斩波部分和尾翼自动调节部分。针对固定功率的风能输入、单一性质负载做了风能利用率研究并得出一定的实验数据,通过对数据分析对风力机组的设计提出一定的优化方案。     

无齿轮电梯专用永磁同步电机调速系统的实现

针对无齿轮电梯对电机拖动的要求，实现了一种基于DSP嵌入式芯片的永磁同步电机调速系统。介绍了系统的框架、硬件结构、相关的控制理论和方法，以及实际系统在现场的实验效果。     

火力发电厂电机漏油问题及解决方案

针对火力发电厂电机轴承箱漏油渗入电机内部导致电机线圈温度升高、侵蚀电机铁芯和线圈端部绝缘等问题,将电机原来的铜齿接触式内油挡改造成外环与内环组合的形式,即采用MYD系列组合式密封油挡,并阐述了其工作原理及结构特点,有效地防止了油雾和油滴向电机内部泄漏,延长了电机的使用寿命,保证了电机设备的安全运行。     

离网型永磁风力发电机设计中的几个问题

以实例说明离网型永磁风力发电机设计中磁钢的选型、气隙长度与性能的关系，并设计生产了一台5kW永磁（内、外转子）风力发电机，取得较好实效。     

高效率轴向磁场永磁同步发电机节能技术研究

提出了一种高效率轴向磁场永磁同步发电机结构.分析了其运行原理,并进行了电磁设计与仿真计算.对磁极形状进行了优化设计,得到了正弦度高的相反电势和负载相电流波形,并从多方面研究轴向磁场永磁同步发电机的节能技术,着重研究了减小电机铁心损耗技术,提高了电机的效率.并设计制造了样机,试验结果验证了文中提出的节能技术正确可行.     

定桨恒频风电机组机网扭振的建模与机理

报告了风力机组机网扭振问题的研究现状,指出了研究并网大型风力机组机网扭振问题的必要性。针对定桨恒频双速异步风力发电机,建立了研究风力发电机和电网之间扭振相互作用的统一机电动态模型:利用有限元分析法对风机叶片进行了建模,将风力机机械部分(包括叶片、低速轴、齿轮箱、高速轴、转子组成的旋转系统)等效为柔性连接的三质量块模型,计算了机械旋转系统的固有频率;对电气部分(包括发电机定子和电网)在dq0坐标系下进行了建模。在电磁暂态仿真软件中了建立了仿真模型,通过在输电线路始端设置三相接地短路故障,激发了风力发电机的机网扭振现象。对扭振曲线进行频域分析,发现了扭振频率与计算得出的机械旋转系统固有频率相吻合,验证了模型的准确性。