直驱式永磁同步风力发电机概述永磁同步发电机是一种以永磁体进行励磁的同步电机，应用于风力发电系统，称为永磁同步风力发电机。
永磁同步风力发电机一般不用齿轮箱，而将风力机主轴与低速多极同步发电机直接连接，为“直驱式”，所以称为直驱式永磁同步风力发电机，以下本章除特指外均简称为永磁同步发电机。
一、永磁同步发电机的特点1.与传统电励磁同步发电机比较同步发电机是一种应用广泛的交流电机，其显著特点是转子转速n与定子电流频率f之间具有固定不变的关系，即n=n0=60f/p，其中n为同步转速，p为极对数。
现代社会中使用的交流电能几乎全部由同步发电机产生。
永磁同步发电机是一种结构特殊的同步发电机，它与传统的电励磁同步发电机的主要区别在于：其主磁场由永磁体产生，而不是由励磁绕组产生。
与普通同步发电机相比，永磁同步发电机具有以下特点：（1）省去了励磁绕组、磁极铁芯和电刷-集电环结构，结构简单紧凑，可靠性高，免维护。
（2）不需要励磁电源，没有励磁绕组损耗，效率高。
（3）采用稀土永磁材料励磁，气隙磁密较高，功率密度高，体积小，质量轻。
（4）直轴电枢反应电抗小，因而固有电压调整率比电励磁同步发电机小。
（5）永磁磁场难以调节，因此永磁同步发电机制成后难以通过调节励磁的方法调节输出电压和无功功率（普通同步发电机可以通过调节励磁电流方便地调节输出电压和无功功率）。
（6）永磁同步发电机通常采用钕铁硼或铁氧体永磁，永磁体的温度系数较高，输出电压随环境温度的变化而变化，导致输出电压偏离额定电压，且难以调节。
（7）永磁体存在退磁的可能。
目前，永磁同步发电机的应用领域非常广泛，如航空航天用主发电机、大型火电站用副励磁机、风力发电、余热发电、移动式电源、备用电源、车用发电机等都广泛使用各种类型的永磁同步发电机，永磁同步发电机在很多应用场合有逐步代替电励磁同步发电机的趋势。
2.与非直驱式双馈风力发电机比较虽然双馈风力发电机是目前应用最广泛的机型，但随着风力发电机组单机容量的增大，双馈型风力发电系统中齿轮箱的高速传动部件故障问题日益突出，于是不用齿轮箱而将风力机主轴与低速多极同步发电机直接连接的直驱式布局应运而生。
风力发电中的变速恒频技术综述1引言风力发电技术是一种利用风能驱动风机浆叶。
进而带动发电机组发电的能源技术。
由于风能储量丰富、用之不竭、无污染等特点，被各国广泛重视，纷纷投入大量的人力物力财力来发展风力发电技术。
第一次世界大战后，丹麦首开先河，制造了仿螺旋桨高速风力发电机组。
随后美国、法国、前西德等国先后制造出了风力发电机组并投入运行。
前西德在风机桨叶制造上首次使用了质地轻、强度高的复合材料。
到20世纪60年代，由于石油廉价和内燃机的广泛运用，风力发电成本高的问题显得突出，和以内燃机为动力的发电技术相比失去竞争力，发展几近停止。
但1973年全世界的石油危机以及燃料发电带来的环境污染问题，使得风力发电技术重新受到重视。
风力发电又进入迅速发展阶段。
先后有美国研制的1000kW大型风力发电机、前西德的3000kW大型风力发电机、英国加拿大的3800kW大型风力发电机投入运行，自动控制技术日益成熟，并形成了能并网运行的风力发电机群(见图1)。
2002年，世界各国风电装机总量达到近40000MW，并且每年增长率达20％，发展势头强劲。
我国现代风力发电技术始于20世纪70年代。
2002年底，我国风力发电装机容量达473MW，遍布新疆、内蒙古、广东、辽宁、浙江等地[1]。
图1风力发电机群最近世界风力发电技术的发展取得很大进步，主要表现为以下几点：（1）风力发电机单机容量稳步变大。
现在单机容量已达到兆瓦级；（2）变桨距调节成为气动功率调节的主流方式。
目前，绝大多数的风力发电机采用这种技术；（3）变速恒频发电系统迅速取代恒速恒频发电系统，风能利用更加有效；（4）无齿轮箱风力发电系统市场份额增长迅速。
这主要是由于没有齿轮箱系统效率显著提高[2]。
2 风力发电机的气动功率调节方式气动功率调节是风力发电的关键技术之一。
风力发电机组在超过额定风速以后，由于桨叶、塔架等的机械强度、发电机变频器等的容量限制，必须降低风机吸收功率，使其在接近额定功率下运行，同时减少桨叶承受的载荷冲击，使其不致受到损坏。
直驱式小型风力发电机MPPT控制巩建英;谢蓉【摘要】以基于永磁同步发电机的直驱式小型风力发电机组为研究对象,为了在不使用机械传感器的情况下实现最大功率点跟踪(MPPT)控制,提高系统可靠性和降低控制成本,提出了一种利用发电机输出端电压有效值和功率之间的关系曲线进行MPPT控制方法.该方法的主要贡献为:1)不使用机械传感器也能获得很好的MPPT 控制效果;2)通过对风力涡轮机和永磁同步发电机组成的系统进行建模,减小了理论分析和计算的难度.仿真实验验证了所提出方法的有效性.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2015(045)010【总页数】5页(P55-59)【关键词】风力发电机;最大功率跟踪;电压—功率曲线;永磁同步发电机【作者】巩建英;谢蓉【作者单位】长安大学电子与控制学院,陕西西安710064;西北工业大学自动化学院,陕西西安710072【正文语种】中文【中图分类】TN721近年来，随着新能源技术的发展，风力发电的成本不断降低，从而使得全球范围内风力发电机（wind turbine，WT）的安装容量剧增［1-2］。
其中，新安装的很大一部分为小型风力发电机（small wind turbine，SWT）［3-4］。
在我国偏远的哨所、农牧区、气象站和微波站安装SWT，具有很好的经济性和实用性［5］。
目前，机械结构配置较为简单的SWT是由风力涡轮机和永磁同步发电机（PMSG）构成的变转速型风力发电机［6-7］。
其中发电机由风力涡轮机直接驱动，由于没有变速箱，其具有机组寿命长、维护方便、效率高和成本低等优点，但缺点是发电机的转速将随着风场风速的变化而变化，实现最大功率点跟踪（MPPT）控制比较困难［6-7］。
具体体现为，若使用风速和转速等机械传感器来回馈控制器设计所需的状态参数，将增加SWT的配置和控制成本并降低其可靠性，若不使用机械传感器获得控制器设计所需的转速等状态参数，将会增加控制器设计的难度，甚至会产生较大的MPPT跟踪误差。
