永磁同步風力發(fā)電機的原理和前景 　　我國風能資源非常豐富，可開發(fā)的風能潛力巨大。根據(jù)相關資料顯示，我國陸地風能資源可開發(fā)量大約有23.8億千瓦，海上風能資源可開發(fā)量約2億千瓦。我國風能資源比較集中，“三北”地區(qū)（華北、東北和西北）以及東南沿海地區(qū)、沿海島嶼潛在風能資源開發(fā)量約占全國的80%.風能資源與煤炭資源的地理分布具有較高的重合度，與電力負荷則呈逆向分布。 “十三五”時期，我國風力發(fā)電機裝機容量占發(fā)電機總容量比例將進一步加大，出于電網(wǎng)考慮，風力發(fā)電機組必須在“低電壓穿越”保障下“御風而行”。根據(jù) 發(fā)改委能源研究所有關人士透露，2020年陸地風電的成本將與煤電持平，之后風電將逐步脫離 補貼，“降低成本”也成為風電行業(yè)未來發(fā)展面臨的新的“瓶頸”。揚州市引江發(fā)電設備有限公司成功推出2.5MW高速永磁同步風力發(fā)電機，實現(xiàn)了發(fā)電機低成本制造，使機組極易實現(xiàn)低電壓穿越，在國內處于技術領先水平。 永磁同步風力發(fā)電機由于機械損耗小、運行效率高、維護成本低等優(yōu)點成為繼雙饋感應風電機組之后的又一重要風力發(fā)電機型受到社會廣泛關注，并逐漸開始投入使用。永磁同步風力發(fā)電機主要由風力機、永磁同步發(fā)動機、變頻器和變壓器組成。 （1）基本原理 永磁同步風力發(fā)電的基本原理，就是利用風力帶動風力機葉片旋轉，拖動永磁同步發(fā)電機的轉子旋轉，實現(xiàn)發(fā)電。永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)和籠型變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)類似，只是所采用的發(fā)電機為永磁式發(fā)電機，轉子為永磁式結構，不需外部提供勵磁電源，提高了效率。它的變頻恒速控制是在定子回路中實現(xiàn)的，把永磁同步發(fā)電機的變頻的交流電通過變頻器轉變?yōu)殡娋W(wǎng)同頻的交流電，實現(xiàn)風力發(fā)電的并網(wǎng)，因此變頻器的容量與系統(tǒng)的額定容量相同。 （2）技術特點 隨著科學技術的發(fā)展和更新，由于永磁材料性能和電力電子裝置的改善，永磁同步發(fā)電機已變得越來越具吸引力了。 采用永磁同步發(fā)電機的風力發(fā)電系統(tǒng)具有以下特點：1）永磁同步發(fā)電機系統(tǒng)不需要勵磁裝置，具有重量輕、效率高、功率因數(shù)高、可靠性好等優(yōu)點；2）變速運行范圍寬，即可超同步運行也可以亞同步運行；3）轉子無勵磁繞組，磁極結構簡單、變頻器容量小，可以做成多極電機；4）同步轉速降低，使風輪機和永磁發(fā)電機可直接耦合，省去了風力發(fā)電系統(tǒng)中的齒輪增速箱，減小了發(fā)電機的維護工作并降低噪聲，使直驅永磁風力發(fā)電機系統(tǒng)。 （3）適用場合 1）在電力供應匱乏、交通不便、燃料短缺，但是風力資源豐富的地區(qū)，可以解決部分用電問題，如為高速公路照明設備提供電源等；2）在單機容量比較小的風場，永磁同步發(fā)電系統(tǒng)能夠并網(wǎng)發(fā)電；3）為農(nóng)村、牧區(qū)、邊防哨所、氣象臺站等偏遠、負載較輕的用戶，提供電力。

發(fā)電機與勵磁電流的有關特性 一、直流發(fā)電機供電的勵磁方法; 這種勵磁方法的發(fā)電機具有專用的直流發(fā)電機，這種專用的直流發(fā)電機稱為直流勵磁機，勵磁機一般與發(fā)電機同軸，發(fā)電機的勵磁繞組經(jīng)過裝在大軸上的滑環(huán)及固定電刷從勵磁機取得直流電流。這種勵磁方法具有勵磁電流獨立，作業(yè)比較牢靠和削減自用電消耗量等長處，是曩昔幾十年間發(fā)電機首要勵磁方法，具有較老練的運轉經(jīng)歷。缺陷是勵磁調理速度較慢，保護作業(yè)量大，故在10MW以上的機組中很少選用。 二、溝通勵磁機供電的勵磁方法： 現(xiàn)代大容量發(fā)電機有的選用溝通勵磁機供應勵磁電流。溝通勵磁機也裝在發(fā)電機大軸上，它輸出的溝通電流經(jīng)整流后供應發(fā)電機轉子勵磁，此刻，發(fā)電機的勵磁方法屬他勵磁方法，又因為選用停止的整流設備，故又稱為他勵停止勵磁，溝通副勵磁機供應勵磁電流。溝通副勵磁機可所以永磁機或是具有自勵恒壓設備的溝通發(fā)電機。為了更好的進步勵磁調理速度，溝通勵磁機一般選用100——200HZ的中頻發(fā)電機，而溝通副勵磁機則選用400——500HZ的中頻發(fā)電機。這種發(fā)電機的直流勵磁繞組和三相溝通繞組都繞在定子槽內，轉子只要齒與槽而沒有繞組，像個齒輪，因而，它沒有電刷，滑環(huán)等滾動觸摸部件，具有作業(yè)牢靠，結構相對比較簡略，制作工藝便利等長處。缺陷是噪音較大，溝通電勢的諧波重量也較大。 三、無勵磁機的勵磁方法： 在勵磁方法中不設置專門的勵磁機，而從發(fā)電機自身取得勵磁電源，經(jīng)整流后再供應發(fā)電機自身勵磁，稱自勵式停止勵磁。自勵式停止勵磁可分為自并勵和自復勵兩種方法。自并勵方法它經(jīng)過接在發(fā)電機出口的整流變壓器取得勵磁電流，經(jīng)整流后供應發(fā)電機勵磁，這種勵磁方法具有結簡略，設備少，出資省和保護作業(yè)量少等長處。自復勵磁方法除沒有整流變壓外，還設有串聯(lián)在發(fā)電機定子回路的大功率電流互感器。這種互感器的作用是在發(fā)作短路時，給發(fā)電機供應較大的勵磁電流，以補償整流變壓器輸出的缺乏。這種勵磁方法具有兩種勵磁電源，經(jīng)過整流變壓器取得的電壓電源和經(jīng)過串聯(lián)變壓器取得的電流源。 發(fā)電機與勵磁電流的有關特性 1、電壓的調理: 主動調理勵磁體系可以看成為一個以電壓為被調量的負反饋操控體系。無功負荷電流是形成發(fā)電機端電壓下降的根本原因，當勵磁電流不變時，發(fā)電機的端電壓將隨無功電流的增大而下降?？墒菫榱藵M意用戶對電能質量的要求，發(fā)電機的端電壓應根本堅持不變，完成這一要求的方法是隨無功電流的改動調理發(fā)電機的勵磁電流。 2、無功功率的調理： 發(fā)電機與體系并聯(lián)運轉時，可以認為是與無限大容量電源的母線運轉，要改動發(fā)電機勵磁電流，感應電勢和定子電流也跟著改動，此刻發(fā)電機的無功電流也跟著改動。當發(fā)電機與無限大容量體系并聯(lián)運轉時，為了改動發(fā)電機的無功功率，有必要調理發(fā)電機的勵磁電流。此刻改動的發(fā)電機勵磁電流并不是一般所說的“調壓”，而是僅僅改動了送入體系的無功功率。 3、無功負荷的分配： 并聯(lián)運轉的發(fā)電機依據(jù)各自的額外容量，按份額進行無功電流的分配。大容量發(fā)電機應擔負較多無功負荷，而容量較小的則負供應較少的無功負荷。為了完成無功負荷能主動分配，可以終究靠主動高壓調理的勵磁設備，改動發(fā)電機勵磁電流保持其端電壓不變，還可對發(fā)電機電壓調理特性的傾斜度做調整，以完成并聯(lián)運轉發(fā)電機無功負荷的合理分配。