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无刷励磁直驱机电机变频大型风力发电技术

2010-06-12 来源:互联网转载 浏览数:2277

  凭借早先积累的理论基础功底,我们通过长期艰苦的不断探索创新.终于得到消除电压短路和内部环流的技术诀窍,使电机变频达到实用的程度,可能将电机变频的成本降低到只及电子变频的1/3-1/5的程度,从而在变频效率基本相同的前提下,使系统用变频机代替变频器,得到一个较高的系统性价比,成为可能。
  因为变频机中的电流和能量是双向自由流动的,因而它的电能进人和输出,包括有功和无功分量的变化分配,能遵循电机中能量平衡和磁势平衡规律,白适应调节,比起只能单方向电流流通的电子原器件的控制要求,如四象限运行的调节控制。简便的多,无须特别的技术设计。而整个电机变频机的设计制造,也都属于传统工业技术,比电子变频器容易的多。
  电机是人类利用电能的最好助手,全球几乎99%以上的电能是电机所产生,而大约一半以上的电能消耗在电机中,电机的波形好是其优点。像发电机一样,电机变频机中电压电流波形好、谐波少,而电子变频器的波形和谐波问题,一直是困扰  
变频器设计制造的难题,必须增添滤波器加以克服,而电机变频中.不存在特别的波形和谐波难题,一般也不需要滤波器。
 
  变频机和变频器的维护保养,其差别更甚。从保养量来说,前者要比后者多,因为变频机毕竟属于机电装置,有机械运转和磨损,其保养量大而频繁,但是其劳务技术含量低,操作简单,属于普通劳动;而变频器是一种复杂的大功率电力电子部件,虽然保养时间少,但其保养工作的技术难度非常高,不是普通劳务所能担当.必须由经过专业培训的特殊人员操作。同样地,变频机的修理可由电机工担当,修理备件来源广泛、价格低廉;而变频器的修理却必须由专业人员担负,其修理难度、备件原器件来源和价格非常地高,使其修理成本高不可攀,远非变频机的低修理成本可以比拟,这对处于工业发展初、中期阶段的发展中国家、技术尚不很先进的我国风机产业来说,是很符合中国国情和市场需求的。
  4、PCT磁直驱+电机变频”新型风力发电机组整机结构简介
由于同步发电机的空载电压正比于发电机的机械转速,所以在变速运行的风力发电机中使用调压器,非常有利于发电机输出电压的稳定。
  PCI直驱发电机受调压器控制,使直驱风力发电机具有恒压功能.输出电压不受转速影响;在本系统中的调压器控制幅度比固定转速的发电机来得大另外,通过调压器的控制,还能达到调节发电机功率因数的目标。
  电机变频机受调速器控制,由于变频机不存在电机中的机电能量转换,变频机中无机械力矩,所以只需要一台很小功率的变频调速电机驱动,就可以将输人频率改变为电网工频,当发电机在低转速下运行时,频率较低,则变频机的转速提高;反之,随着转速升高.变频机的转速降低.具体原理可参照本文前面论述的。“交流电机定则”。用不同的变频机转速,就可以将发电机不同转速下变化频率的交流电变换为额定工频的恒频电流,再经升压变压器升压后输送到电网。
控制器接受U、 F、 N和f等输人信号,并输出u控制信号给调压器,输出n控制信号给调速器,使系统达到恒压恒频的电能目标,把系统所产生的风能输送到电网。
  图5所示为本文推荐的新型大型风力发电机组结构框图的简要介绍。
 
  5、小结
  针对缺乏风机核心技术的我国风机产业的现状,目前许多国有和民营企业,争相引进国外风机部件或整机技术,大多采用许可证方式进行生产制造,想采用引进一改良一再创造的办法获得白己的技术。但是,正如能源基金会中国持续能源项目—《促进风电产业发展国际经验报告》所分析的那样:“本地化生产虽然能够为中国带来更多的就业机会和一些经济收益,但是.几乎不可能实现与大型风机制造技术相关的核心技术、知识产权或者制造技术的转让实际上,外资企业虽然在中国投资建厂制造风机产,但真正先进和核心的技术几乎不可能转让给中方。这种‘技术转让’虽然可以给中国带来经济利益.但是对中国的风机制造技术的贡献则微乎其微。与之对应的是,中国可以考虑真正(的中国技术)发展本国风电制造产业”(7)我们应该以国际最先进技术进行再创造,根据中国的国情开展前瞻性研发,才能获得真正属于中国的、高水平的风机核心技术。

【延伸阅读】

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阅读上文 >> 新型模块化风力发电机塔架设计
阅读下文 >> 风电叶片用Balsa轻木的技术要点

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