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  • 風力發(fā)電用永磁發(fā)電機的開發(fā)研究(1)

    2018-04-25 15:05:45 大云網(wǎng)  點擊量: 評論 (0)
    1 前 言近年因地球升溫問題嚴重,無CO2排放的自然能源的充分利用引人注目。作為自然能源,一般為太陽能與風能。全世界都在興建風力發(fā)

      風力發(fā)電用永磁發(fā)電機的開發(fā)研究(1)

          1. 前 言

          近年因地球升溫問題嚴重,無CO2排放的自然能源的充分利用引人注目。作為自然能源,一般為太陽能與風能。全世界都在興建風力發(fā)電廠并不斷擴大輸出功率,可望在今后的系統(tǒng)供電中發(fā)揮作用。在此背景下,“明電”公司開發(fā)了用于風力發(fā)電的永磁發(fā)電機。2009年1號機組已制造出廠。本文闡述了PMG的結構、特點,并對開發(fā)中有關研討、驗證的事項予以介紹。

          2. 風力發(fā)電用PMG的結構和特點圖1所示

          為開發(fā)的風力發(fā)電用PMG外觀,圖2為其結構斷面,額定參數(shù)列于表1。本PMG因與風輪直接連接,是與風輪轉速一致的低速旋轉發(fā)電機。風輪與發(fā)電機轉子的負荷重量由共用的一個軸承支撐,采用了這種單軸承的結構。定子的鐵芯和線圈安裝在圓筒形的機座內(nèi),機座的外表面設有冷卻風扇,為外殼表面冷卻結構。轉子是在圓筒形的輪輻表面裝有永磁鐵的單純結構,因沒有勵磁線圈,故無需供轉子勵磁電流用的滑環(huán)和電刷,維護簡單方便。如上所述,本PMG因與風輪直接連接,不設增速機構,沒有機械噪音源的增速齒輪傳動,故對降噪方面也是有利的。 圖1 風力發(fā)電機用PMG外觀多磁極的三相PMG,與風輪轉速一致的低速發(fā)電機,能與風輪直接連接運轉,故無需增速機構。表1 風力發(fā)電用PMG的額定參數(shù) 圖2 風力PMG的結構斷面圖 定子鐵芯和線圈配置在機座內(nèi),永磁體安裝于轉子表面。是利用機座表面的冷卻風扇進行冷卻的外殼冷卻結構。

          3 PMG開發(fā)中的研討與驗證

          3.1 磁鐵的選擇 (1)不可逆退磁本PMG采用了釹鐵硼(NdFeB)系的永磁體。永磁體的處理應避免不允許的退磁現(xiàn)象。對于永磁體來說,有可逆的退磁和不可逆的退磁,特別是因風力發(fā)電機是設置在塔桿上,在其運行期間,不得出現(xiàn)不可逆的退磁現(xiàn)象。作為引起不可逆退磁的重要原因是:由于磁鐵暴露于高溫下導致的退磁以及由外部磁場導致的退磁。前者是在負荷運轉時電機內(nèi)部及磁鐵本身的溫度上升造成的;后者則是起因于短路事故時的短路電流引起反向磁場造成的。 (2)對退磁的討論與對策 PMG在短路事故時,要求具有充分的耐受強度,而且起因于短路電流的反向磁場不允許產(chǎn)生退磁。對于磁鐵的磁化特性來說,在某一磁場強度下存在急劇彎曲的拐點,這被稱之為居里點(即當溫度高于此點時,順磁體的分子磁力消失)。當反向磁場強度超過這一居里點時,磁鐵則產(chǎn)生不可逆退磁。圖3所示PMG短路時的反磁場,是通過磁場分析求出。我們選用了高矯頑力的釹鐵硼磁體,即使帶負荷運轉時的磁鐵溫度下產(chǎn)生短路,這種磁體具有的居里點也能克服反向磁場的退磁作用。 圖3 三相突發(fā)短路時的反磁場藉磁場分析求出瞬間短路時反向磁場的大小,是選定磁體的重要特性。

         3.2 PMG的特性計算藉助FEM(有限元法)磁場分析進行了空載感應電壓、三相短路電流、電感等PMG的特性計算。負載特性由式(1)~式(4)等值電路方程式求得。

     

     

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    責任編輯:小琴

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