永磁同步電機(jī)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用-展示頁(yè)
2025-07-02 06:20本頁(yè)面
【正文】 直接驅(qū)動(dòng)永磁同步發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)。1 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。永磁電機(jī)采用永磁體結(jié)構(gòu)，無(wú)需外部勵(lì)磁，省去了電刷和滑環(huán)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了可靠性和發(fā)電效率。因此人們開(kāi)始研究省去齒輪箱的直驅(qū)式發(fā)電系統(tǒng)。還有由于風(fēng)電機(jī)組往往安裝在環(huán)境條件惡劣的偏遠(yuǎn)山區(qū)、孤島等野外的高空，導(dǎo)致升速齒輪箱的維護(hù)保養(yǎng)工作量大。發(fā)電機(jī)屬于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械，所以兩者之間往往通過(guò)升速齒輪箱連接，使風(fēng)力機(jī)軸上的低速旋轉(zhuǎn)輸入轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚傩D(zhuǎn)輸出，以便與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速相匹配。主要部件有風(fēng)力機(jī)、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、調(diào)向機(jī)構(gòu)、制動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制單元、塔架等。齒輪箱就是亟待解決的問(wèn)題之一。但是隨著風(fēng)力發(fā)電的快速發(fā)展，一系列技術(shù)問(wèn)題逐漸顯現(xiàn)。關(guān)鍵詞： 直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電；最大功率跟蹤；風(fēng)力機(jī)模擬；仿真；隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人類對(duì)能源的需求日益增加，世界能源消耗量的持續(xù)增加，使全球范圍內(nèi)的能源危機(jī)形勢(shì)愈發(fā)明顯，開(kāi)發(fā)可再生能源成為實(shí)現(xiàn)世界各國(guó)能源發(fā)展戰(zhàn)略的重大舉措。本文主要研究?jī)煞矫鎯?nèi)容，一是直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的模擬仿真，二是最大功率跟蹤方法(MPPT)。永磁同步電機(jī)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用摘要：風(fēng)能作為可再生、潔凈無(wú)污染、取之不盡用之不竭的能源，成為世界可再生能源發(fā)展的重要方向。永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)由于機(jī)械損耗小、運(yùn)行效率高、維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)而成為研究的重點(diǎn)機(jī)型。本文分析了風(fēng)力發(fā)電機(jī)最大功率跟蹤控制的基本原理和方法，基于他們的數(shù)學(xué)模型在MATLAB/SIMULINK中分別搭建了包括風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)模型、坐標(biāo)系下永磁發(fā)電機(jī)模型和控制系統(tǒng)模型等，在此基礎(chǔ)上建立了直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的模型，并采用最佳葉尖速比控制法，對(duì)風(fēng)力機(jī)在額定風(fēng)速以下進(jìn)行了仿真，通過(guò)仿真驗(yàn)證了該方法的控制效果。目前風(fēng)力發(fā)電不斷向大型化發(fā)展。如何降低成本，提高技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以提高風(fēng)電設(shè)備的穩(wěn)定性與高效性成為擺在研究人員面前的一道難題。目前風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的主流機(jī)型是功率容量為 的雙饋式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。由于風(fēng)能的特殊性，風(fēng)力機(jī)一般都低速旋轉(zhuǎn)，如大型風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速低至每分鐘幾十轉(zhuǎn)甚至十幾轉(zhuǎn)。但是由于機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中齒輪箱也一直處于高速旋轉(zhuǎn)，增加了系統(tǒng)損耗，降低了能量利用率。而且隨著單機(jī)容量的不斷增大，使齒輪箱的造價(jià)也更加昂貴，在MW 級(jí)風(fēng)電機(jī)組中更容易造成過(guò)載或過(guò)早損壞。省去齒輪箱面臨最大的困難就是發(fā)電機(jī)，由于一般發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度高，必須采用低速的發(fā)電機(jī)，所以研究人員將永磁同步電機(jī)用于風(fēng)力發(fā)電。而且永磁結(jié)構(gòu)比電勵(lì)磁結(jié)構(gòu)更適合做成多極低速結(jié)構(gòu)，極矩小、電機(jī)體積和質(zhì)量也相對(duì)較小，所以直驅(qū)永磁同步電機(jī)系統(tǒng)成為現(xiàn)今研究重點(diǎn)。主要的部件包括風(fēng)力機(jī)、永磁同步發(fā)電機(jī)、測(cè)量與控制系統(tǒng)、功率變換器等。發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能經(jīng)過(guò)電力電子變換器輸送到電網(wǎng)。 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)示意圖風(fēng)力機(jī) 風(fēng)力機(jī)風(fēng)力機(jī)是風(fēng)電機(jī)組的最主要部件之一，是由槳葉與輪軸組成，槳葉具有良好的空氣動(dòng)力學(xué)外形，在氣流作用下能產(chǎn)生空氣動(dòng)力使風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，再通過(guò)發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。在理論上，最好的風(fēng)輪也只能將約60%的風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能
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