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直驱风力发电机分析培训课件

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风力发电机结构及原理培训课件

风力发电机结构及原理培训课件

器等，确保电气性能良好。
常见故障及排除方法
叶片故障
叶片出现裂纹、变形或脱落，需要更换或修复叶 片。
齿轮箱故障
齿轮箱出现异常噪音、过热或漏油等现象，需要 进行检查和维修。
发电机故障
发电机出现电气故障或机械故障，需要进行相应 的电气维修或机械维修。
安全操作规程
操作前准备
在进行风力发电机维护和检修前，需要做好充分的安全准备，如 穿戴防护用品、检查工具设备等。
发电机发出的电能通过电缆传输到电网或负载，供用户使用。
04
风力发电机维护与保养
定期检查与维护
定期检查
风力发电机需要定期进行全面检 查，包括叶片、齿轮箱、发电机
、塔筒等关键部位。
润滑系统维护
定期对风力发电机的润滑系统进 行检查和补充，确保轴承、齿轮
等运动部件的正常运转。
电气系统检查
对风力发电机的电气系统进行检 查，包括电缆、接线端子、变压
安全警示标识
在风力发电机附近设置明显的安全警示标识，提醒无关人员远离危 险区域。
遵守操作规程
在进行风力发电机维护和检修时，必须严格遵守操作规程和安全规 范，确保人员安全和设备安全。
05
风力发电机未来发展
技术创新与改进
高效能风力发电机
通过改进设计、材料和制造工艺，提高风能转换效率和发电机组 性能。
详细描述
大型风电场通常由数百台甚至数千台风力发电机组成，可以提供大量的清洁能源。分布式风电系统则适用于城市 、乡村等地区，为当地提供稳定的电力供应，同时减少对传统能源的依赖。此外，风力发电机还可以应用于海洋 风电领域，利用海洋丰富的风能资源进行发电。
02
风力发电机结构
风轮
01
风力发电机结构及原理培训课件

风力发电机结构及原理培训课件

智能化
智能化风力发电机通过引入传感器、控制算法和通信技术， 实现风力发电机的远程监控、智能诊断和维护。智能化风力 发电机可以提高运行效率和可靠性，降低运维成本，并能够 更好地适应复杂多变的风资源环境。
海上风电发展
• 海上风电具有丰富的资源优势和广阔的发展前景，随着技术的进步和成本的降低，海上风电已成为全球风力发电的重要发 展方向。海上风电的建设和运营需要克服复杂的环境条件和较高的技术难度，因此需要加强技术创新和人才培养。
中风轮包括叶片和轮毂，叶片将风能转化为机械能，轮毂则将机械能传递给发电机。
风力发电机的分类
总结词
风力发电机根据不同的分类标准可以分为多种类型，如按功率大小可分为小型、中型和大型风力发电机，按运行 方式可分为并网型和离网型风力发电机等。
详细描述
根据功率大小，风力发电机可分为小型、中型和大型风力发电机，不同功率的风力发电机适用于不同的应用场景。 此外，根据运行方式，风力发电机可分为并网型和离网型风力发电机，并网型风力发电机可以并入电网运行，而 离网型风力发电机则独立运行。
发电机效率
发电机的效率直接影响风力发 电机的输出功率和能源利用率。
塔筒
塔筒概述
塔筒是支撑整个风力发电机的基础结 构，包括塔架和基础部分。
塔筒结构
塔筒通常由圆形或多边形的塔架和混 凝土基础组成，塔架高度根据风能资 源和地形条件确定。
塔筒材料
塔筒材料要求具有高强度、耐腐蚀和 良好的稳定性，常用的材料包括钢材、 混凝土等。
风的动能转化为机械能
风力发电机利用风的动力，通过 风车叶片的旋转，将风的动能转
化为机械能。
当风吹向风车叶片时，叶片受到 风的压力和升力作用，使叶片旋
转，从而驱动风车转子旋转。
风力发电机结构组成和其应用专题培训课件

风力发电机结构组成和其应用专题培训课件


变速笼型异步风力发电机组
变速笼型异步风力发电机组旳特点
（1）笼型异步风力发电机运营于变速变频发电状态； （2）运营于小转差率范围，发电机机械特征硬，运营
效率高； （3）发电机机端电压可调，轻载运营效率高； （4）发电机与电网被可控旳变流器隔离，系统对电网
波动旳适应性好； （5）变流器与发电机功率容量相等，系统成本高。
双馈型异步风力发电机组
主电路：双馈异步发电机+交直交双向功率变换器
国产1MW双馈型异步风力发电机
双馈异步发电机
➢绕线型转子三相异步发电机旳一种； ➢定子绕组直接接入交流电网； ➢转子绕组端接线由三只滑环引出，接至一台双向 功率变换器； ➢转子绕组通入变频交流励磁； ➢转子转速低于同步转速时也可运营于发电状态； ➢定子绕组端口并网后一直发出电功率；但转子绕 组端口电功率旳流向取决于转差率；
双馈型异步风力发电机组旳原理
➢引入转子交流励磁变流器，控制转子电流； ➢转子电流旳频率为转差频率，跟随转速变化； ➢经过调整转子电流旳相位，控制转子磁场领先于 由电网电压决定旳定子磁场，从而在转速高于和低 于同步转速时都能保持发电状态； ➢经过调整转子电流旳幅值，可控制发电机定子输 出旳无功功率； ➢转子绕组参加有功和无功功率变换，为转差功率， 容量与转差率有关（约为全功率旳S倍）。
高风速时经过调整桨距角，限制输出转 矩与功率。
按风轮转速分类：
• 定速型：
风轮保持一定转速运营，风能转换率较低，与 恒速发电机相应；
• 变速型：
（1）双速型：可在两个设定转速运营，改善风能 转换率，与双速发电机相应； （2）连续变速型：在一段转速范围内连续可调， 可捕获最大风能功率，与变速发电机相应。
我国风能资源分布
直驱风力发电机分析

直驱风力发电机分析


主要零部件
变距系统设计方案
• 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。
主要零部件
机舱底座
主要零部件
轮毂
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
零部件
• 定子支架
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
发电机
转速
测量
转速
传感器 转速
风机
控制器
叶片 桨距
发电机 转矩需求
桨距执 桨距 行机构 需求
需求 转矩 转速
变流系统原理框图
1
MA
~~
永磁 发电机
2 B
三相 整流
3
=C =
升降 压
4
=D 逆变~~~
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Leabharlann 铁心绕组风
无需励磁能量
长寿命的低速发电机 高效 抗环境侵蚀和腐蚀保护
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
冷却风道 定子
转子
直接驱动风力发电机组 — 结构形式及工作原理
径向永磁电机结构
轴向永磁电机结构
变流器
5 E
滤波 器
6
变压 器
7 F
电网
•
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
《风力发电系统培训》课件

《风力发电系统培训》课件

机舱
安装风轮轴、齿轮箱和发电机 等关键设备，实现能量的转换 和传输。
齿轮箱
连接风轮轴和发电机，实现转 速的匹配和提升，提高发电效 率。
发电机
将机械能转换为电能，通过电 磁感应原理实现。
风力发电机组的维护与保养
定期检查
对风力发电机组的各部件进行定期检查，确 保正常运行。
紧固与调整
检查并紧固各部件的连接螺栓和螺母，确保 安全可靠。
设备安装与调试
将风电机组、电气系统和控制系统等 设备安装到指定位置，并进行调试和 试运行，确保设备正常运行。
并网发电
将风电场与电网连接，实现并网发电 ，确保电力输送和分配的可靠性和经 济性。
运行维护与管理
对风电场进行日常运行维护和管理， 确保风电场的安全、稳定和经济运行 。
PART 04
风力发电系统的运行与维 护
部件等。
风力发电系统的维护与保养
定期维护与保养
介绍定期对风力发电系统各部件进行检查、清洁、润滑等保养工 作，以及定期对系统进行性能测试和校准。
应急维护与抢修
阐述在系统出现突发故障时，如何迅速组织人员进行维护和抢修， 尽快恢复系统正常运行。
维护与保养记录管理
介绍如何对维护与保养工作进行记录和管理，以便对系统进行跟踪 和追溯，提高管理效率。
技术创新
随着科技的不断进步，风力发电技术将不断改进和创新，提高发 电效率和可靠性。
规模化发展
未来风力发电将向规模化、集中化方向发展，形成大规模风电基 地，降低成本。
海上风电崛起
海上风电资源丰富，未来将逐渐成为风力发电的重要领域。
2023 WORK SUMMARY
THANKS
感谢观看Βιβλιοθήκη REPORTING原理
风力发电机结构及原理培训ppt

风力发电机结构及原理培训ppt


作用
支撑风轮和发电机等部件，并 作为风力发电机的结构基础。
基础材料
通常采用混凝土或钢材。
塔顶结构
塔顶通常安装有控制柜、变压 器等设备。
其他部件
控制系统
用于控制风力发电机的启动、停机和功率控制等 操作。
冷却系统
用于降低发电机等部件的温度，保证其正常运转 。
防护系统
包括防雷、防冰雹等装置，以保护风力发电机不 受自然灾害的损害。
直驱式风力发电机
直驱式风力发电机取消了传统变速 机构，提高了系统的效率和可靠性 。
多兆瓦级风力发电机
多兆瓦级风力发电机具有更大的单 机容量和更高的能量转换效率，是 未来风力发电的重要发展方向。
02
风力发电机结构
风轮
作用
结构
将风能转化为机械能，通过风轮叶片的旋转 驱动齿轮箱。
由叶片、轮毂和轴承等组成。
目，可以满足当地电力需求，并减少对传统能源的依赖。
海上风电
03
在沿海地区建设海上风电项目，可以利用丰富的海上风能资源
，提高能源利用效率。
风力发电机的种类与特点
水平轴风力发电机
水平轴风力发电机是当前主流的风 力发电机类型，具有较高的能量转 换效率和可靠性。
垂直轴风力发电机
垂直轴风力发电机具有独特
风力发电是一种环保、清洁的能源，对于促进 可持续发展和能源转型具有重要意义。
3
提高能源安全性
风力发电可以在不同地区进行部署，提高能源 的多样性和安全性。
风力发电机的应用场景
大型风电场
01
在风力资源丰富的地区，建设大型风电场是实现风力发电规模
效益的重要途径。
分布式风电
02
在城市和工业区等区域，利用风力发电机组建设分布式风电项
风力发电机组培训教材PPT课件

风力发电机组培训教材PPT课件

• 是发电还是电动取决于转差率S, 当S为负值，则为发 电机，对风电S为-1%至-2%
• 转差率S是同步旋转速度Ns和
实际转子转速N间的相对差，即
风厂力S=发(N电s -N)/Ns
2. 鼠笼风电机组的构成
3. 应用范围
❖ 单一鼠笼感应机在MW级以下的定速风机中获得了广泛的应用； ❖ 带有单一具备双速绕组的鼠笼感应机；通过改变绕组改变极对数。
一、鼠笼感应风力发电机组
1. 原理 2. 构成 3. 应用范围 4. 优缺点
1. 鼠笼机原理
• 转子类似鼠笼，定子类似同步电机定子。
• 定子通电后，旋转磁场在转子鼠笼条中产生感应电流；
• 转子电流与气隙旋转磁场相互作用，从而在转子上产 生转矩，这就是电动机原理；如果外力拖动转子，当转 速超过同步速时，反电势就会在定子中感生出电流。
四、绕线式同步机的直驱机组
1. 原理 2. 构成 3. 特点 4. 全功率PEC的主要功能 5. 优点与局限
1. 原理
❖ 直驱风机中，大直径凸极转子直接连到风机转子上，以在同步速 旋转。因为风速的变化，风机的机械转子转速以及发电机机端的 电气频率也是变化的。
❖ 因为电气频率与电网的频率不匹配，所以发电机需要与电网解耦。 因此，要求WRSG的定子通过4象限工作的PEC与电网连接。
5. 优点与局限（1）
5.1 优点 ❖ 由于转子电流可调，转速可以在有效范围内变化，同时可以利用
足够的有效能量。 ❖ 由于PEC可以控制转子电压，所以DFIG可以吸收和输出无功功率。
在电压可能出现波动的脆弱电网中，可以控制DFIG从电网吸收或 向电网输出大量的无功功率。从而使设备在严重的电压波动时可 以继续并网运行，有利于电网稳定。 ❖ 基于PWM的PEC也可用来进行频率调节。 ❖ 现成的WRIG可以被用来改装成DFIG。
风机发电机知识培训.ppt

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一起测试，此时测量仪连接在电机机座和绕组之 间，机座接地。
注意：测量定子绕组绝缘电阻值后，绕组必须立即
接地以释放绕组电压。
33
五、定、转子绕组维护
使用绝缘电阻测量仪测量转子绕组的绝缘电阻，转子绕组的 测试电压为1000 VDC，测量时间要求持续一分钟。
本卷须知及措施： 检验所有电缆引接线是否都与电源断开； 检验滑环装置连接电缆是否与电源断开； 检验电机机座和定子绕组是否已接地； 轴已接地； 检查碳刷连接是否处于良好状态； 检查测量装置； 测量定子绕组温度，并以其作为转子绕组温度的参考值。 绝缘电阻测量仪连接在整个转子绕组和电机轴之间〔在接 线盒中进行〕。
13
天元发电机加热器
天元发电机装配有2 个供电电压为220V 功率为 300W 的电加热器。电加热器的电源线已引至辅助 接线盒中。控制加热器工作的温度开关〔电阻温度 计PT100〕位于发电机定子绕组内,当发电机温度 低于10℃,加热器开始工作,当发电机定子绕组温度 高于或等于20℃,加热器停止工作。
1000-2000
• 中心高：
500
• 额定功率下的效率：97%
• 额定功率因数：
1
• 定子绕组连接方式：三角形
• 定子额定电压：
690
• 定子额定电流：
1064
• 定子额定频率：
50
KW r/min r/min
mm
V A Hz
8
双馈异步发电机的根本参数
转子类型：
绕线式
转子绕组接线方式：星型
转子额定电压： 419
22
四、轴承与润滑系统的维护
电机配有自动润滑系统，系统与电机的机 械连接、电气连接以及润滑间隔时间和加 脂量的设置在电机出厂之前已经由电机制 造厂商完成。在维护时检查自动润滑系统 设定与运行状况。
风力发电机培训课件

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变频器主回路
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
变频器关键器件简介
• 绝缘栅双极晶体管：IGBT （Insulated Gate Bipolar Transistor）
• 金属氧化物半导体场效应晶体管： MOSFET （metallic oxide semiconductor field effect transistor）
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
IGBT 的优势
• 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。因此发电机通过IGPT控制系 统可获得：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
变速恒频变桨控制的 理论依据
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
Cp、β、λ的关系曲线
β
β
β
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
沿运动轨道的切线方向，故又称切向速度。它是描述作曲
线运动的质点运动快慢和方向的物理量。物体上各点作曲
线运动时所具有的即时速度，其方向沿运动轨道的切线方
向。在匀速圆周运动中，线速度的大小等于运动质点通过 的弧长（S）和通过这段弧长所用的时间（△T）的比值。 即V=S/△T，在匀速圆周运动中，线速度的大小虽不改变， 但它的方向时刻在改变。它和角速度的关系是V=ωR。线 速度的单位是米/秒。
风力发电机结构及原理培训PPT教案

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21
双馈机型
◎此技术路线为技术最成熟、市场占有率最高的技术路线 。
双馈式的特点： ✓ 双馈电机定子直接与电网相连，转子侧通过功率变换器（一般为双PWM
交—直—交型变换器）连接到电网。该功率变换器的容量仅为电机容量的 1/4左右，并且能量可以双向流动，这是这种机型的优点。 ✓ 该种机型是利用发电机转子励磁频率、定子输出频率和转子机械频率的关 系，通过改变转子的励磁频率而使机组完成变速恒频运行，进而实现最大 风能捕获。 ✓ 对电网而言，该系统利用矢量控制实现了输出的有功和无功的解偶控制， 可以为电网输出无功，保证了输出电能质量。
2、风力机的结构组成
结构和功能 变桨电机：
每个叶片都有一个变桨电机，并带有刹车、测速传感器、编码器及强 制空冷装置。 备用电源：用于电网断电和安全链中断时叶片的变桨控制。 充电器：带有充电控制和电压检测装置。 转换器：三相两路装置，用于向变桨电机输送直流电。 变桨控制器
除变桨电机，其余部件都在轴控制柜或公用控制柜内，每个叶片都有 单独控制器。
第33页/共42页
33
偏航系统组成部件
第34页/共42页
34
偏航系统组成部件
第35页/共42页
35
偏航系统组成部件
第36页/共42页
36
第37页/共42页
37
27
•变桨控制系统：控制时一般都以发电机额定功率或转子转速为界，即当发电 机输出功率（转速）低于额定值时，进行变速恒频控制，最大捕获风能；而
当输出功率（转速）高于额定值时，进行变桨距控制，维持发电机功率在额 定值附近。要实现真正的独立变桨,输入变量包括桨叶节距角变化和风速，以 及每个桨叶受力等,实现多变量控制。
风速仪和风向标 用于测量风
风力发电机及其系统知识讲解课件

风力发电机及其系统知识讲解课件


分布式风电技术的应用
分布式风电技术的应用场景广泛，如农村、岛屿、城 市等地区。在实践中，分布式风电技术的应用已经取 得了一定的成果。例如，在丹麦等国家，分布式风电 已经成为主要的供电方式之一；在国内，也有越来越 多的企业和个人开始利用分布式风电技术实现自给自 足的供电方式。分布式风电技术的应用有助于提高能 源利用效率和降低碳排放量，为推动可持续发展做出 了积极贡献。
靠性，维护成本相对较低。
02
垂直轴风力发电机
垂直轴风力发电机与水平轴风力发电机不同，其风轮轴与地面垂直，利
用风向旋转风轮叶片发电。垂直轴风力发电机具有较广的风能利用率范
围，尤其适合在低风速地区使用。
03
大型和小型风力发电机
根据功率大小，风力发电机可分为大型和小型两类。大型风力发电机通
常用于并网发电，而小型风力发电机则适用于家庭、小型商业和离网应
Part
02
风力发电机系统组成
风力发电机组的主要部件
风轮
捕获风能并将其转换为机械能的 主要部件，包括叶片和轮毂。
塔筒
支撑整个风力发电机组，包括风 轮、齿轮箱和发电机，使其能够 捕获风能。
齿轮箱
将风轮的低转速提升到发电机所 需的高转速，以驱动发电机产生 电能。
发电机
将风轮捕获的机械能转换为电能 ，通过磁场和导线的相对运动产 生电流。
维修更换
对损坏或磨损严重的部件进行 维修或更换，保证系统性能。
备件管理
建立备件管理制度，储备必要 的备件，确保维护保养工作的
顺利进行。
风力发电机系统的故障诊断与处理
故障识别
通过监控系统或其他手段，及时发现风力发电机 系统的异常情况。
故障诊断
采用专业的诊断工具和方法，对故障进行准确定 位和性质判断。

风力发电机PPT课件

整流器 转子励磁绕组 定子三相绕组
励磁调节器
蓄电池组
2024/1/12
图3-18硅整流自励式交流同步发电机电路原理图
第30页/共119页
（4）电容自励式异步发电机
电容自励式异步发电机是在异步发电机定子绕组的输出端接上电
容，以产生超前于电压的容性电流建立磁场，从而建立电压。其电路
示意图如下图所示。
A B
2024/1/12
第34页/共119页
2024/1/12
第35页/共119页
2024/1/12
双馈异步发电机工作原理：
异步发电机中定、转子电流产生的旋转磁场始终是相对静止的，当
发电机转速变化而频率不变时，发电机转子的转速和定、转子电流的频
率关系可表示为：
f1
p n 60
f2
式中
f1——定子电流的频率（Hz），f1=pn1/60，n1 为同步转速；
风力等级与风速的关系： N 0.1 0.824N 1.505
式中 VN——N级风的平均风速(m/s)； N——风的级数。
2024/1/12
第10页/共119页
4、风能
（1） 风能密度，空气在一秒钟内以速度ν流过单位面积产生的动
能。
E 0.5 3
表达式为：
（2） 风能，空气在一秒钟时间内以速度ν流过面积为S截面的动能。
SSW S
SSE
2024/1/12
第9页/共119页
2、风速
由于风时有时无、时大时小，每一瞬时的速度都不相同，所以 风速是指一段时间内的平均值，即平均风速。
3、风力
风力等级是根据风对地面或海面物体影响而引起的各种现象， 按风力的强度等级来估计风力的大小。国际上采用的为蒲福风级， 从静风到飓风共分为13个等级。

直驱风机变流器培训讲义

直驱风机变流器培训讲义
一、永磁同步发电机基础知识
1. 齿轮箱增速风力发电机结构
2. 内转子直驱永磁式风力发电机结构
3. 外转子直驱永磁式风力发电机结构
4. 盘式永磁直驱风力发电机结构
5. 外转子直驱永磁式风力发电机装配
※重点及难点：
◆不同类型风力发电机结构特点及优缺点
◆外转子直驱永磁风力发电机结构及装配
二、变频器基础知识
1.变频器基本结构及工作原理
2.坐标变换
3.直驱风力发电机运行系统
4.金风SWITCH变流器原理
5.STATCOM无功控制原理
※重点及难点：
◆坐标变换
◆直驱风力发电机运行系统
三、实践知识
1.SWITCH变流故障代码
2.SWITCH变流常用文件
3.功率模块检测
4.常见故障案例
※重点及难点：
◆SWITCH变流故障代码及具体含义，对照故障子代码确定故障◆功率模块检测
◆SWITCH变流故障分析方法
课堂练习：
1、请简述外转子直驱永磁式风力发电机的结构及装配过程
2、请简述坐标变换的方法，其目的是？
3、金风1.5MW机组（SWITCH变流）变频器采用何种形式？其电机侧的控制方式是什么？
4、简述SWITCH变流系统功率模块的检测方法
5、SWITCH变流系统F1及F8分别是什么故障？其可能的原因是？。

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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风速标准状况下)
年均可利用率： ≥95%
设计使用寿命： ≥20年
•
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）。
• 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
零部件
• 定子支架
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
发电机
转速
测量
转速
传感器 转速
风机
控制器
叶片 桨距
发电机 转矩需求
桨距执 桨距 行机构 需求
需求 转矩 转速
变流系统原理框图
1
MA
~~
永磁发电机
2
3
= B
C
=
三相整流
升降压
=4
5
6
D
E
逆变~~~
直驱风力发电机分析
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
直接永磁技术的优势
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；
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。
下运行。
不可逆退磁问题
如果设计和使用不当，永磁发电机在温度过高（钕铁 硼永磁）或过低（铁氧体永磁）时，在冲击电流产生的电 枢反应作用下，或在剧烈的机械振动时有可能产生不可逆 退磁，或叫失磁，使电机性能降低，甚至无法使用。因而， 既要研究开发适合于电机制造厂使用的检查永磁材料热稳 定性的方法和装置，又要分析各种不同结构形式的抗去磁 能力，以便在设计和制造时采用相应措施保证永磁式发电 机不会失磁。
滤波器
变压器
变流器
7 F
电网
•
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。
1.2MW直接驱动风机主要技术指标
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
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62/1200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
成本问题
由于稀土永磁材料目前的价格还比较贵，稀土永磁 发电机的成本一般比电励磁式发电机高，但这个成本在 电机高性能和运行中得到较好的补偿。在今后的设计中 会根据具体使用的场合和要求，进行性能、价格的比较， 并进行结构的创新和设计的优化，以降低制造成本。
而且永磁体在电机中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。
控制问题
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，电力电子器件和 微机控制三项新技术结合起来，使永磁发电机在崭新的工况
主要零部件
变距系统设计方案
• 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。
主要零部件
机舱底座
主要零部件
轮毂
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
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
铁心
绕组
风
无需励磁能量
长寿命的低速发电机 高效 抗环境侵蚀和腐蚀保护
外转子发电机,利于磁钢散热 自然空气冷却,大的外表面， 利于散热不必使机组 — 结构形式及工作原理
径向永磁电机结构
轴向永磁电机结构