直驱风力发电机优质PPT.ppt
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IP54IP54发电机外径:
发电机外径:
4500mm4500mm定子长度:
定子长度:
740-800mm740-800mm绕组:
采用绕组:
采用RofilRofil线线浸漆方式:
普通浸漆浸漆方式:
普通浸漆驱动装置:
驱动装置:
采用三个相互独立的变采用三个相互独立的变频调速电机传动机构。
频调速电机传动机构。
后备储能单元:
采用大容量电容,采用大容量电容,免维护,可靠性高。
免维护,可靠性高。
传动方式:
同步齿型带,免维护,同步齿型带,免维护,成本低。
成本低。
变距系统设计方案变距系统设计方案主要零部件主要零部件机舱底座机舱底座主要零部件主要零部件轮毂轮毂主要零部件主要零部件永磁电机效率对比1.2MW1.2MW永磁直接驱动风机功率曲线永磁直接驱动风机功率曲线发发电电量量对对比比MWMW永磁直驱发电机特点永磁直驱发电机特点采用永磁体励磁采用永磁体励磁多极、低速、大容量多极、低速、大容量外转子内定子结构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;
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电机形状和尺寸可以灵活选择等优点无需直流电无需直流电无需无功励磁电流源无需无功励磁电流源无需集电环、电刷装置无需集电环、电刷装置外转子内定子结构外转子内定子结构金风金风62/1200风力发电机是外转子型,转子位于定子风力发电机是外转子型,转子位于定子的外部。
由于采用这种永磁体外转子结构,与同类电励磁的外部。
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,金风风力发电机相比,金风62/1200风力发电机组的电机的尺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。
图中两寸和外径相对较小。
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。
种结构的气隙直径是相同的,因此功率输出也是相同的。
金风金风62/1200风力机外转子直径仅仅比气隙直径大了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。
电机直径几厘米,而一般的电机结构高出气隙直径很多。
电机直径小带来的好处就是重量轻,易于运输。
小带来的好处就是重量轻,易于运输。
直接驱动永磁发电机直接驱动永磁发电机磁钢磁钢外转子发电机外转子发电机,利于磁钢散热利于磁钢散热自然自然空气冷却空气冷却,大的外表面,大的外表面,利于散热利于散热不必使用强迫风冷不必使用强迫风冷铁心铁心绕组绕组风风定子定子转子转子抗环境侵蚀和腐蚀保护抗环境侵蚀和腐蚀保护无需励磁能量无需励磁能量高效高效长寿命的低速发电机长寿命的低速发电机冷却风道冷却风道径向永磁电机结构轴向永磁电机结构直接驱动风力发电机组直接驱动风力发电机组结构形式及工作原理结构形式及工作原理定子支架定子支架零零部部件件轴轴加加工工完完的的定定子子支支架架多极永磁发电机发电系统多极永磁发电机发电系统变速恒频闭环控制模型变速恒频闭环控制模型风机风转速传感器发电机转速测量转速发电机转矩需求控制器需求转矩转速桨距执行机构叶片桨距桨距需求变流系统原理框图变流系统原理框图多极永磁发电机型风力发电系统结构如图所示。
风力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机采用变桨距功率控制方式实现最有效运行。
现最有效运行。
永磁发电机的定子与普通交流电机相同永磁发电机的定子与普通交流电机相同,转子为永磁转子为永磁式结构式结构,无需励磁绕组无需励磁绕组,因此不存在励磁绕组损耗因此不存在励磁绕组损耗,提高了提高了效率。
转子上没有滑环效率。
转子上没有滑环,运行更安全可靠。
但是它的不足运行更安全可靠。
但是它的不足之处是之处是,它因使用磁性材料如钕铁硼和钐钴等而成本很高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。
而且电机的电压调节性能差。
此外此外,这种系统的变速恒频控制也在定子电路实现这种系统的变速恒频控制也在定子电路实现,电电力电子变换器的容量要求与发电机额定容量相同力电子变换器的容量要求与发电机额定容量相同,增加了增加了系统损耗。
系统损耗。
类类型:
三叶片、上风向、变速变桨功率调节、永磁直接驱动。
型:
1200kW1200kW叶轮直径:
叶轮直径:
62m62m传动类型:
传动类型:
直接驱动直接驱动发电机类型:
发电机类型:
永磁同步发电机永磁同步发电机控制系统:
控制系统:
计算机控制,远程监控计算机控制,远程监控偏航系统:
偏航系统:
主动对风主动对风切入风速:
切入风速:
3-4m/s3-4m/s额定风速:
额定风速:
12m/s12m/s切出风速:
切出风速:
25m/s25m/s安全风速:
安全风速:
70m/s70m/s(33秒平均值)秒平均值)最大风能利用系数:
最大风能利用系数:
Cpmax0.44Cpmax0.44噪声:
噪声:
LWA100dB(A)(LWA100dB(A)(距地面距地面1010米,米,8m/s8m/s风速标准状况下风速标准状况下)年均可利用率:
年均可利用率:
95%95%设计使用寿命:
设计使用寿命:
2020年年1.2MW1.2MW直接驱动风机主要技术指标直接驱动风机主要技术指标u结构简单紧凑,可靠性高;
结构简单紧凑,可靠性高;
u机械传动损耗减少;
机械传动损耗减少;
u电机效率高,运行范围宽;
电机效率高,运行范围宽;
u无需励磁,无碳刷滑环,维护量少;
无需励磁,无碳刷滑环,维护量少;
u对恶劣环境的适应性很强;
对恶劣环境的适应性很强;
u发电品质高,无需进行无功补偿;
发电品质高,无需进行无功补偿;
直接永磁技术的优势直接永磁技术的优势永磁发电机与励磁发电机的最大区别在于它的励磁磁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。
场是由永磁体产生的。
永磁体在电机中既是永磁体在电机中既是磁源磁源,又是,又是磁路的组成部分磁路的组成部分。
永。
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,的形状和尺寸、充磁机的容量和充磁方法有关,具体性能具体性能数据的离散性很大数据的离散性很大。
而且永磁体在电机中所能提供的磁通量和磁动势还随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磁路其余部分的材料性能、尺寸和电机运行状态而变化变化。
此外,永磁发电机的磁路结构多种多样,漏磁路十分此外,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。
计算的复杂性,使计算结果的准确度低于电励磁发电机。
因此,必须建立新的设计概念,重新分析和改进磁路因此,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。
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永磁材料的技术性能与退磁曲线的形状,对电机的性对电机的性能、外形尺寸、运行可靠性等有很大的影响能、外形尺寸、运行可靠性等有很大的影响,是设计与制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。
对于不同的情况况,不同的场合不同的场合,应采用不同的结构形式和永磁材料。
图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给出这几种永磁材料的退磁曲线(还受温度影响)。
还受温度影响)。
永磁发电机制成后不需外界能量即可维持其磁场,但也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。
的应用范围受到了限制。
但是,随着但是,随着MOSFET、IGBTT等电力电子器件的控制技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下机控制三项新技术结合起来,使永磁发电机在崭新的工况下运行。
运行。
控制问题控制问题不可逆退磁问题不可逆退磁问题如果设计和使用不当,永磁发电机在如果设计和使用不当,永磁发电机在温度过高温度过高(钕铁(钕铁硼永磁)或过低(铁氧体永磁)时,在冲击电流产生的硼永磁)或过低(铁氧体永磁)时,在冲击电流产生的电电枢反应作用枢反应作用下,或在下,或在剧烈的机械振动剧烈的机械振动时有可能产生不可逆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,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。
机不会失磁。
成本问题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,但这个成会在发电机的成本一般比电励磁式发电机高,但这个成会在电机高性能和运行中得到较好的补偿。
在今后的设计中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,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。
并进行结构的创新和设计的优化,以降低制造成本。
无可否认,现正在开发的产品成本价格比目前通用无可否认,现正在开发的产品成本价格比目前通用的发电机略高,但是我们相信,随着产品更进一步的完的发电机略高,但是我们相信,随着产品更进一步的完美,成本问题会得到很好的解决。
美国美,成本问题会得到很好的解决。
美国DELPHI(德尔德尔福)公司的技术部负责人认为:
福)公司的技术部负责人认为:
“顾客注重的是每公斤顾客注重的是每公斤瓦特上的成本。
瓦特上的成本。
”他的这一说法充分说明了交流永磁发他的这一说法充分说明了交流永磁发电机的市场前景不会被成本问题困扰。
电机的市场前景不会被成本问题困扰。
低速永磁风力发电机设计特点低速永磁风力发电机设计特点定子定子:
永磁发电机的定子结构与一般电机类似永磁发电机的定子结构与一般电机类似,但因为该类发电但因为该类发电机的电负荷较大机的电负荷较大,使得发电机的铜耗较大使得发电机的铜耗较大,因此应在保证齿、轭因此应在保证齿、轭磁通密度及机械强度的前提下磁通密度及机械强度的前提
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- 关 键 词:
- 风力发电机