永磁直驱同步发电机 点击:1661 | 回复:0



jingzhang

    
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发表于:2008-12-12 11:45:38
楼主
永磁直驱同步发电机系统结构如图:

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由变浆距风轮机直接驱动永磁同步发电机,省去了增速用齿轮箱。发电机输出先经整流器变为直流,再经IGBT(绝缘栅双极晶体管)逆变器将电能送到电网。对风力发电机工作点的控制是通过控制逆变器送到电网的电流实现对直流环节电压的控制,从而控制风轮机的转速。
发电机发出电能的频率、电压、电功率都是随着风速的变化而变化的,这样有利于最大限度地利用风能资源,而恒频恒压并网的任务则由整流逆变系统系统完成。
除了永磁直驱同步发电机可以直接并网外,还可以构成风力发电机(群),比如ABB公司的“Windformer” 采用的是高压永磁直驱同步发电机(群),结构如下:

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单机容量为3~5MW,输出额定电压高达20kV,频率为5~10Hz,每一台发电机机端只配置有整流器,把交流变换为直流,通过直流母线实现与风电场其他机组(群)的并联运行,既提高了可靠性,又改进了效率。风电场由一台大容量公用逆变器把直流母线的直流电转换成50Hz的交流电,电压为12kV,可直接并入当地电网使用,也可经变压器升压至更高电压后并入更高压电网传输到远处。
永磁直驱同步发电机系统存在的缺点是:对永磁材料的性能稳定性要求高,电机重量增加。另外,IGBT逆变器的容量较大,一般要选发电机额定功率的120%以上。
但使用IGBT逆变器也带来一些好处:①使用脉宽调制(PWM)获得正弦形转子电流,电机内不会产生低次谐波转矩,改善了谐波性能。②有功功率和无功功率的控制更为方便。③大功率IGBT很容易驱动。④IGBT有很好的电流共享特性,这对于要达到风力发电机所需的功率水平,进行并联使用是非常必要。⑤开关时间短,导通时间不到1毫秒,关断时间小于6毫秒,使得管子功耗小。⑥目前单管容量已经较大,如Eupec公司的FZ600R65KF1等器件,可以在6kV电压下控制1.2kA 电流,FZ3600R12KE3 等低电压器件,可以在1.2kV电压下开关3.6kA电流。
发电机控制系统除了控制发电机“获取最大能量”外,还要使发电机向电网提供高品质的电能。因此要求发电机控制系统:①尽可能产生较低的谐波电流,②能够控制功率因数,③使发电机输出电压适应电网电压的变化,④向电网提供稳定的功率



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