直线叶型立轴风轮与新型风力发电机的合理匹配

5 风轮的整合性试验
　　图1所示为将无CC方式的验证装置，直接连到现场试验的SW-VAWT风轮机上。有关风轮及无CC风轮的最大输出功率，对其整合性已进行过研究和实验。
　　为确认整合性的稳定，将图2的风轮特性与图9的无CC装置输入功率重合，如图10所示，从图10可确认，无CC的输入功率与一定风速下SW-VAWT的最大输出功率有很好的一致性。

　　　　　　　　　　　
　　图11为SW-VAWT与无CC方式验证装置，在变动风速下的整合性试验结果。以2秒的取样周期对每个风速下，无CC方式的输出功率进行测量。按每0.1m/s的风速分隔各测定值，以其每个风速下无CC功率的平均值作为实测值。
　　从图11可见，由于装置本身的的损耗，实测值位于实线表示的风轮最大输出功率以下。但即使没有用PWM变换器控制，无CC方式的输出功率从低速到高速，按变动的风速风能对应的风轮输出的变化，也具有较好的整合性。可确认能够获得风轮的最大输出功率。

　　　　　　　　　　　
　　6 适合整流输出的永磁发电机
　　适合于无CC方式的同步发电机，对其转子结构进行了定性分析。转子的表面无电流流过，这种带定子线卷的同步发电机模型由以下的电压方程式表示：
式中，Vd、Vq—直轴与横轴的定子电压；id、iq—直轴与横轴的定子电流；R—定子电阻；Ld、Lq—直轴与横轴的电感；φ—与空载时定子线卷交链的磁通值；ω—转子的电角速度；P—d/dt。
　　以转子的磁通方向为d轴，与其正交的方向为q轴，上式(5)用d、q坐标表示。对于带励磁线卷的凸极转子结构和永磁体均布设置于转子表面的表面永磁式结构(SPM)，以及永磁体埋入转子内部的内部永磁式结构(IPM)，镶嵌式结构(ISPM)等，均可利用式(5)进行分析。
　　发电机输出不通过电抗器，直接整流，输出到直流电源时利用分析工具PSCAD/EMTDC在下列条件进行了模拟。
　　(1)以Ld<Lq的IPM发电机，基于其Ld和Lq值，假定了不同转子结构情况下的Ld和Lq值。
　　(2) IPM结构：Ld<Lq（ωLd=40%,ωLq=160%），SPM结构：Ld＝Lq（ωLd=ωLq=40%），带励磁线卷磁场的凸极结构：Ld>Lq（ωLd=160%，ωLq=40%）。与定子线卷交链的磁通φ，无论对哪种结构均不变化。故相对于相电压的各个电抗器的电压降以百分率表示。
　　(3)未考虑发电机的磁饱和，转速为额定值不变，改变的是输出前的直流电压值。
图12给出了结果，纵轴上以IPM结构Ld<Lq的发动机额定值作为100%。从结果中看到：Ld<Lq IPM结构的发电机，其整流输出比Ld=Lq SPM结构发电机的输出功率大；与Ld>Lq带励磁线卷的凸极结构发电机比较，输出功率能更大幅度的提高。