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直驱式和双馈式风力发电机组介绍

2012-07-31 16:59
Hsiao Chen
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  直驱式风力发电机组的风轮直接驱动发电机,主要由风轮、传动装置、发电机、控制系统等组成。为了提高低速发电机效率,直驱式风力发电机组采用大幅度增加极对数(一般极数提高到100左右)来提高风能利用率,采用全功率变流器实现风力发电机的调速。

  直驱发电机按照励磁方式可分为电励磁和永磁两种。电励磁直驱风力发电机组采用与水轮发电机相同的工作原理,技术成熟,德国ENERCON公司在这方面取得了很好市场业绩。永磁直驱是近年来研发的风电技术,该技术用永磁材料替代复杂的电励磁系统,发电结构简单,重量相对励磁直驱机组较轻。但永磁部件存在长期强冲击振动和大范围温度变化条件下的磁稳定性问题,永磁材料的抗盐雾腐蚀问题,空气中微小金属颗粒在永磁材料上的吸附从而引起发电机磁隙变化问题,以及在强磁条件下机组维护困难问题等。此外,永磁直驱式风力发电机组在制造过程中,需要稀土这种战略性资源的供应,成本较高。

  双馈式风力发电机组的叶轮通过多级齿轮增速箱驱动发电机,主要结构包括风轮、传动装置、发电机、变流器系统、控制系统等。

  双馈式风力发电机组的系统将齿轮箱传输到发电机主轴的机械能转化为电能,通过发电机定子、转子传送给电网。发电机定子绕组直接和电网连接,转子绕组和频率、幅值、相位都可以按照要求进行调节的变频器相连。变频器控制电机在亚同步和超同步转速下都保持发电状态。在超同步发电时,通过定转子两个通道同时向电网馈送能量,这时逆变器将直流侧能量馈送回电网。在亚同步发电时,通过定子向电网馈送能量、转子吸收能量产生制动力矩使电机工作在发电状态,变流系统双向馈电,故称双馈技术。

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