直驱_半直驱与双馈风力发电机的对比报告
直驱式永磁同步风力发电机概述
直驱式永磁同步风力发电机概述永磁同步发电机是一种以永磁体进行励磁的同步电机，应用于风力发电系统，称为永磁同步风力发电机。
永磁同步风力发电机一般不用齿轮箱，而将风力机主轴与低速多极同步发电机直接连接，为“直驱式”，所以称为直驱式永磁同步风力发电机，以下本章除特指外均简称为永磁同步发电机。
一、永磁同步发电机的特点1.与传统电励磁同步发电机比较同步发电机是一种应用广泛的交流电机，其显著特点是转子转速n与定子电流频率f之间具有固定不变的关系，即n=n0=60f/p，其中n为同步转速，p为极对数。
现代社会中使用的交流电能几乎全部由同步发电机产生。
永磁同步发电机是一种结构特殊的同步发电机，它与传统的电励磁同步发电机的主要区别在于：其主磁场由永磁体产生，而不是由励磁绕组产生。
与普通同步发电机相比，永磁同步发电机具有以下特点：（1）省去了励磁绕组、磁极铁芯和电刷-集电环结构，结构简单紧凑，可靠性高，免维护。
（2）不需要励磁电源，没有励磁绕组损耗，效率高。
（3）采用稀土永磁材料励磁，气隙磁密较高，功率密度高，体积小，质量轻。
（4）直轴电枢反应电抗小，因而固有电压调整率比电励磁同步发电机小。
（5）永磁磁场难以调节，因此永磁同步发电机制成后难以通过调节励磁的方法调节输出电压和无功功率（普通同步发电机可以通过调节励磁电流方便地调节输出电压和无功功率）。
（6）永磁同步发电机通常采用钕铁硼或铁氧体永磁，永磁体的温度系数较高，输出电压随环境温度的变化而变化，导致输出电压偏离额定电压，且难以调节。
（7）永磁体存在退磁的可能。
目前，永磁同步发电机的应用领域非常广泛，如航空航天用主发电机、大型火电站用副励磁机、风力发电、余热发电、移动式电源、备用电源、车用发电机等都广泛使用各种类型的永磁同步发电机，永磁同步发电机在很多应用场合有逐步代替电励磁同步发电机的趋势。
2.与非直驱式双馈风力发电机比较虽然双馈风力发电机是目前应用最广泛的机型，但随着风力发电机组单机容量的增大，双馈型风力发电系统中齿轮箱的高速传动部件故障问题日益突出，于是不用齿轮箱而将风力机主轴与低速多极同步发电机直接连接的直驱式布局应运而生。
直驱和双馈的比较
“直驱VS双馈”风机技术流派大比对随着国家新能源发展线路的明确，风电行业的发展正在被越来越多的人所关注和期待。
在风电技术的选择方面，随着国内风机大型化趋势的升级，业内对于直驱与双馈技术孰优孰劣的讨论也更加激烈。
今天我们就从发展历史、运维情况、发展趋势等方面来比对一下这两种技术的特点。
发展历史现在市场上有一种误解，即直驱技术是一种新兴的技术，而双馈技术是传统的技术。
其实，从诞生时间看，双馈和直驱两种技术几乎是同时出现的，甚至直驱技术的出现要比双馈技术更早些。
但是发展至今，双馈技术因其运行稳定的特性占据了大片的市场份额。
双馈、直驱两种技术路线的本质区别在于双馈型是带“齿轮箱”的，而直驱型是不带“齿轮箱”的。
现在全世界风电机组中，85％以上是带齿轮箱的机型。
尤其在技术、稳定性及可靠性要求更高的海上机组中，无一例外的全部采用了技术成熟且可靠性好的带齿轮箱技术方案，包括2兆瓦、2.3兆瓦、3兆瓦、3.6兆瓦、5兆瓦等各级别机型，厂商包括Vestas，Siemens,Repower,华锐风电等全球所有主要海上风电机组生产厂商。
目前为止，除金风科技的一台1.5兆瓦机组外，全世界范围内还没有更多的直驱机组下海。
从目前国内的情况来看，双馈变桨变速型风机的装机容量最大。
代表厂家包括vestas，GE，GAMESA，华锐，东汽，国电联合动力、明阳、上海电气，北重等；直驱式变桨变速型风机也有一定装机容量，代表厂家包括如金风，湘电，上海万德等；此外还有一种失速型定桨定速风机，多数为小功率机型，目前在大功率机型上基本淘汰。
从市场份额来看，多数业内人士认为，带齿轮箱的风电技术将在今后相当长的时间内继续占据市场主流地位。
而直驱技术的市场表现如何，还有待观察。
部件差异在发电机、变频器、齿轮箱等风机主要部件中，双馈和直驱机型都存在一定的差异。
从发电机看：目前双馈机组采用双馈式异步发电机，而直驱机组多采用低速多极发电机，发电机的励磁方式分为永磁和电励磁两类。
双馈发电机与直驱发电机对比详解
双馈发电机与直驱发电机对比详解，看完就懂两种发电机一.发电机——风力发电机组核心部件在整个风力发电机组中，发电机的成本约占整个机组成本的 3.4%，虽然成本占比不高，但是发电机确是整个机组中最重要的组成成分，它的作用是——采用变速运行使风力机最大限度的吸收风能。
也可以说，发电机的存在是为了让风机最大效率的捕获风能，从而产生稳定的电流。
常见的发电机有两种：双馈发电机（目前的主流机型）和直驱发电机。
下面就给大家介绍这两种发电机以及它们之间的区别：二.双馈发电机双馈式风力发电机组的系统将齿轮箱（注意这个知识点，以后要考的）传输到发电机主轴的机械能转化为电能，通过发电机定子、转子传送给电网。
发电机定子绕组直接和电网连接，转子绕组和频率、幅值、相位都可以按照要求进行调节的变频器相连。
变频器控制电机在亚同步和超同步转速下都保持发电状态。
在超同步发电时，通过定转子两个通道同时向电网馈送能量，这时逆变器将直流侧能量馈送回电网。
在亚同步发电时，通过定子向电网馈送能量、转子吸收能量产生制动力矩使电机工作在发电状态，变流系统双向馈电，故称双馈技术。
双馈式风力发电机组示意图双馈式风力发电机组的叶轮通过多级齿轮增速箱驱动发电机，主要结构包括风轮、传动装置、发电机、变流器系统、控制系统等。
双馈发电机特点：1.转子采用交流励磁,可以方便地实现变速恒频。
2.可以灵活地进行有功功率和无功功率的调节。
其中,有功功率的调节以风力机的特性曲线为依据;无功功率可以根据电网的无功需求进行调节。
3.由变流器控制电压匹配、同步和相位控制,并网迅速,基本无电流冲击;发电机转速可随时根据风速进行调整,是机组运行于最佳叶尖速比。
4.交流励磁双馈风力发电机通常运行于发电状态,负载为无穷大电网。
它和发电机接独立负载不同,其定子电压恒定，为电网电压。
5.双馈电机低电压穿越能力较差,遇有电压波动,保护动作后,无法自动并网。
目前,国内出现脱网事故的风场绝大部分采用的是双馈风力发电机。
双馈、直驱、半驱风力发电机工作原理
双馈、直驱、半驱风力发电机工作原理双馈、直驱和半驱风力发电机是目前常见的几种风力发电机构。
它们分别采用不同的工作原理来转换风能为电能，并在风力发电行业中得到广泛应用。
我们来了解一下双馈风力发电机的工作原理。
双馈风力发电机是一种采用异步发电机的结构，其转子由两部分组成：一个是固定子，另一个是转子。
风力通过叶片传递给转子，转子通过传动系统将机械能转化为电能。
在双馈风力发电机中，转子的定子通过拖动转子的磁场，使得风力发电机可以实现变频调速。
双馈风力发电机具有转矩平稳、响应速度快的优点，可以适应不同风速下的工作状态。
接下来，我们介绍一下直驱风力发电机的工作原理。
直驱风力发电机是一种采用永磁同步发电机的结构，其转子由永磁体构成。
风力通过叶片传递给转子，转子通过直接驱动发电机产生电能。
直驱风力发电机不需要传动系统，减少了能量转换的损失，提高了发电效率。
直驱风力发电机具有结构简单、体积小、维护成本低等优点，逐渐成为风力发电领域的主流技术。
我们来了解一下半驱动风力发电机的工作原理。
半驱动风力发电机是双馈风力发电机和直驱风力发电机的结合体，它采用了双馈发电机的转子结构和直驱发电机的永磁体。
风力通过叶片传递给转子，转子通过传动系统将机械能转化为电能。
半驱动风力发电机兼具双馈风力发电机和直驱风力发电机的优点，具有较高的发电效率和稳定性。
双馈、直驱和半驱风力发电机是目前常见的几种风力发电机构。
它们分别采用不同的工作原理来转换风能为电能，并在风力发电行业中发挥重要作用。
双馈风力发电机通过变频调速实现转矩平稳，响应速度快；直驱风力发电机通过永磁同步发电机实现高效发电；半驱动风力发电机兼具双馈和直驱的优点，具有较高的发电效率和稳定性。
随着风力发电技术的不断发展，这些风力发电机构将进一步完善和提升，为可持续能源的开发和利用做出更大贡献。
双馈、直驱风力发电机特点分析
（Ｐ ｓＮ Ｒ０Ｅ ｃ ＩＭｃＮ） 第 雾 期 Ｅ Ｌ Ｉ — ０ＦＬ Ｔｃ ＡＨＥ ｘ ０ｏ Ｐ Ｅ Ｒ Ｉ ４ ７ ）
双 馈 、 驱 风 力 发 电机 特 点分 析 直
张胜 男 ， 潘 波
佳木斯 电机 股份 有 限公 司 ， 黑龙 江佳 木斯 （５０２ １４０ ）
态 。至 ２ １ ０ １年底 ，风速 ” “ 已经 连续 ６年保 持 高速 增长 ， 目前我 国装机 容 量 已跃 居 世界 第 一 。但 由 于 重装机 容量 、 轻发 电量 的 习惯 做法 ， 使得 近 年来 风 电“ 喷 ” 井 式发 展 的潜在 问题 开始 集 中 爆发 ， 尤 其在 部 分地 区的风 电基 地发 生大面 积脱 网事 故之 后 ， 府 出 台相 应 政 策 监管 ， 国 都 进 入 “ 风 ” 政 全 整 时 期 ， 也再 一次 激 发 了 业 内对 于 双 馈 与 直驱 技 这 术孰 优孰 劣 的激 烈 讨 论 。本 文 通过 对 双 馈 、 直驱
０ 引 言
风 电制造 业作 为 朝 阳行 业一 直 倍 受 关 注 ， 在 国家 规划 的大 力支持 下 出现跨越 式发 展 。大 多数
风机 制 造企 业都 处 于 供 不 应 求 的满 负 荷 生 产 状
由滑环 接人 。风速 的变 化通 过增速 齿轮 箱传 递 到
发 电机 ， 了保 持 定子 电流频 率 的恒定 ， 以控 制 为 可
ｓｓａ ｄ ａｊ ｓ ｎ ｆｎ ｔ ｎ ｌｎ ｗ ｅ ｅｇ ｏｉｉｓ ｉｄ ｐ ｗ ｒｉｄ ｓ ｙ ｈ ｓｄ ｖ ｌｐ ｄ ｆ ｍ ｅ ｎ ｄｕｔ ｔｏ ａｉ ａ ｅ ｎ ｒｙ ｐ ｌ ｅ ，ｗ ｎ ｏ ｅ ｎ ｕｔ ａ ｅ ｅｏ ｅ ｒ ｍｅ ｏ ｃ ｒ ｏ
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直驱型与双馈型比较
国内风力发电机主要包括永磁直驱风机和双馈风机两种。
两者的最大区别在于不同的传动、发电结构。
以下通过分析风机的主要结构特性来比较两者的优劣势：
相较于双馈式电机，永磁直驱风机更能适应低风速，且能耗较少、后续维护成本低。
此外，永磁直驱风机的应用对于我国具有更加重要的意义，我国低风速的三类风区占到全部风能资源的50%左右，更适合使用永磁直驱式风电机组。
综合来看，永磁直驱风机将是我国风力发电机未来发展趋势。
我国企业拥有直驱风机的自主知识产权，结合《关于风电建设管理有关要求的通知》中风机国产化率要求及我国风机应用领域逐步扩展至低风速区域的要求，我们预计，我国永磁直驱风机占全国新增风机的比例不断提高。
预计至2014年，我国永磁直驱风机产量将达到4,000台，占2014年新增风机总量53%，其中1.5兆瓦永磁直驱风机和2.5兆瓦永磁直驱风机各占50%。
风力发电步入平价时代：半直驱将替代传统技术路线
风力发电步入平价时代：半直驱将替代传统技术路线3月初，国家能源局正式发布了《关于2020年风电、光伏发电项目建设有关事项的通知》，主确定了2020年风电、光伏发电项目建设管理思路，包括：积极推进平价上网项目、有序推进需国家财政补贴项目、全面落实电力送出消纳条件、严格项目开发建设信息监测，保障了政策的延续性，有利于推进风电、光伏发电向平价上网的平稳过渡，实现行业的健康可持续发展。
技术的本质及进化机制技术的本质及进化机制，犹如自然界的生物进化，通过不断的“组合”和“迭代”，适应环境，形成新的技术与创新经济，驱动整个社会的不断发展。
——《技术的本质》布莱恩·阿瑟知乎上有一个很有趣的问题：“现在越来越多的手机采用触摸屏，而我个人却十分喜欢带有物理键盘的手机（如黑莓等），而现在连黑莓等公司都开始向触摸屏接轨，难道触摸屏真是手机键盘的未来吗？”这个问题提问时间是在2011年，相关回答时间跨度长达九年。
2011年，问题下面的回复内容大多是坚信带键盘的手机不会被替代，分析了原因云云；2014年，读者回复：“三年后回顾这个问题，是的”；2017年，读者回复：“不好意思，到现在还是”；转眼到了2020年，现在的回复会是：除非被VR/ AR等设备替代，在此之前很长一段时间仍将是。
为什么？和消费升级一样，技术升级也是不可逆的。
当人们体验过用手指轻点即可直接与屏幕上呈现的内容进行交互，就很难再去忍受通过手机按键输入指令，再通过按键反馈到手机内部，最终再将反馈的内容呈现在手机屏幕上。
有人说，是乔布斯把触控手机带给了这个世界，并且让这个世界的大多数人接受了这一点。
事实上，这更是技术进步的必然，趋势最多只能被延缓，却不会被改变。
技术迭代才是新能源革命的心脏1986年，我国从丹麦引进区第一台风力发电机，功率为200kW，后来这样的千瓦级别风机在达坂城还批量装了一些，这就是我国风电发展的开端。
当时那些千瓦级别的机组都是定桨距失速型风机，风轮的桨叶与轮毂都是刚性连接，叶片并不能自主转动寻找最优发电角度，我们姑且称之为“风机初始版本”。
双馈风电机组与永磁直驱机组对比
双馈风电机组与永磁直驱机组对比摘要：清洁能源在电力系统中的大规模利用，使得风电机组在电网中的占比日益扩大，其运行特性极大地影响电力系统的运行稳定性.本文分析了双馈变速与直驱同步风电机组的结构特点。
关键词：电力系统；风力机组；永磁直驱机风力发电机组主要包括变频器、控制器、齿轮箱，发电机、主轴承、叶片等部件，在这些部件中发电机目前国产化程度最高，它的价格约占机组的10%左右。
发电机主要包括两种机型：永磁同步发电机和异步发电机。
永磁同步发电机低速运行时，不需要庞大的齿轮箱，但机组体积和重量都很大，1.5MW的用词直驱发电机机舱会达到5米，整个重量达80吨。
同时，永磁直驱发电机的单价较贵，技术复杂，制造困难，但是这种机型的优点是少了个齿轮箱，也就少了个故障点。
异步发电机是由风机拖动齿轮箱，在带动异步发电机运行，因为叶片速度很低，齿轮箱可以变速100倍，以让风机在额定转速下运行，目前流行的是双馈异步发电机，主要有1.25MW\1.5MW\2MW三种机型，异步发电机组的机组单价低，技术成熟，国产化高。
一、双馈风力发电系统双馈风力发电机组的控制核心是通过变流器对双馈发电机转子电流（频率、幅值、相位）的控制，以达到与风电机组机械部分运行特性匹配、提高风能的利用效率及改善供电质量的目的。
1、双馈变速恒频型风力发电机组的风轮叶片桨距角可以调节，同时发电机可以变速，并输出恒频恒压电能；2、在低于额定风速时，他通过改变转速和叶片桨距角使风力发电机组在最佳叶尖速比下运行，输出最大的功率；3、在高风速时通过改变叶片桨距角使风力发电机组功率输出稳定在额定功率。
双馈风力发电系统主要由叶片、增速齿轮箱、双馈发电机、双向变流器和控制器组成。
双馈式风力发电机组将风轮吸收的机械能通过增速机构传递到发电机，发电机将机械能转化为电能，通过发电机定子、转子传送给电网。
发电机定子绕组直接和电网连接，转子绕组和变频器相连。
变频器控制电机在亚同步和超同步转速下都保持发电状态。
关于“中国风力发电机技术的发展”的调研报告
关于“中国风力发电机技术的发展”的调研报告学班时一、风力发电的含义、风力发电的优势和不足以及我国大力发展风力发电面临的挑战。
风力发电是指把风的动能转为电能。
风能是一种清洁无公害的可再生能源，很早就被人们利用，主要是通过风车来抽水、磨面等，人们感兴趣的是如何利用风来发电。
利用风力发电非常环保，且风能蕴量巨大，因此日益受到世界各国的重视。
我国在多年来的高速经济发展环境下，对能源的需求与日俱增，目前已经成为全球第一能源消耗大国。
在所有的能源资源中，煤、石油、天然气等生物化学资源，在提供大量能源的同时也带来了环境污染和高额的成本，已经越来越成为制约我国经济进一步发展的负面因素。
近年来我国的雾霾状况日益严重，主要原因就是由于优质燃煤供应不足，使得冬季供暖及发电过多的使用污染高的褐煤所导致。
相对而言，风力资源作为可再生能源、清洁无污染，具有巨大的环境效益，同时由于不需要额外投入资源进行使用，也节省了大量成本，具有很高的经济性。
风能有它自身的优缺点，简单地说，优点有：①清洁，环境效益好；②可再生，永不枯竭；③基建周期短，投资少；④装机规模灵活；⑤技术相对成熟。
缺点有：①有噪音，会造成视觉污染；②占用大片土地；③不稳定，不可控；④目前成本仍然很高。
接下来将从经济效益和环境效益两方面具体介绍风力发电的优势和不足。
风电项目的经济效益优势：虽然风电项目没有能源成本，但是决定风电项目经济效益的因素仍然与普通发电项目相似，包括总投资、运营成本与上网电价三个方面。
首先从项目总投资方面来看，风电项目一般包括固定资产投资、融资成本以及现金成本等方面。
总投资过高或融资成本过高都会制约风电项目的经济效益，其次在运营成本方面，包括经营成本、设备折旧和运行维护成本等内容。
最后在上网电价方面，由于风电项目属于国家鼓励项目，在某些情况下还能够获得国家在电价上的补贴，因此上网电价一般要比普通的火力发电稍高。
总体上看，风电项目的经济效益优势主要表现在两个方面:一是项目本身的财务效益优势;二是项目对国民经济发展的宏观经济优势。
直驱风机与双馈风机的主要区别
一、传动结构的区别
齿轮箱: 齿轮箱又叫变速箱，是一种动力传达机构，通过不同齿数的齿轮啮合，将马 达的转速转换到执行设备需要的转速，并能改变转矩的结构。 齿轮箱分类: (1)按内部传动链结构分为：平行轴结构齿轮箱和行星结构齿轮箱以及他们相
互组合起来的齿轮箱 (2)按变速次数分为：单级和多级 (3)按转动的布置形式分为：展开式、分流式、和同轴式以及混合式等等
直驱风机
• 直驱式风力发电机，是一种由风力直 接驱动的发电机，亦称无齿轮风力发 动机，这种发电机采用多极电机与叶 轮直接连接进行驱动的方式，免去齿 轮箱这一传统部件。主要由风轮、永 磁同步发电机、交-直-交变流器、变 压器等组成。
直驱式风力发电机组示意图
直驱风机 与
双馈风机 的
主要区别 有
哪几点？
双馈风机
双馈风力发电机组主要由风轮、增速箱、 双馈异步发电机、交-直-交变流器、变 压器等组成，风轮经过增速后带动发电 机，发电机定子绕组线端是发电机电力 输出端，通过开关箱连接到交流电网； 发电机转子绕组通过集电环连接到交-直 -交变流器，变流器另一端连接变压器， 变压器另一端通过开关箱连接到交流电 网，这样组成的系统，可在发电机转速 低于同步转速40%与高于同步转速15%内 正常运行。
•
按照桨叶数量分类可分为“单叶片”、“双叶片”、“三 叶片”和“多叶片”型风机
2、
• 按照风机接受风的方向分类，可分为：“上风 向型”、“下风向型”
3、
• 依据风机旋转主轴的方向分类，可分为：“水平轴 式风机”、“垂直轴式风机”
4、
• 按照功率传递的机械连接方式的不同，可分为“双 馈风机”、“直驱型风机”
一、传动结构的区别
关于双馈型与直驱型风力发电机特点的比对(第2版)
关于双馈型与直驱型风力发电设备特点的比对双馈风力发电机与直驱风力发电机的主要区别是有无齿轮箱的使用。
在直驱式风力发电系统中，风机叶轮直接驱动多级同步发电机的转子发电，免去齿轮箱这一传统部件。
双馈风力发电机组，定子有两套极数不同的绕组，功率绕组直接与电网相连，控制绕组通过双向变流器接电网，采用无刷的磁阻或者笼型转子，无需电刷和集电环。
双馈机组有齿轮箱，但是变流器是部分功率逆变；直驱机组无齿轮箱，是全功率逆变的。
直驱电机也分励磁和永磁，永磁理论上效率略高，但技术没有非常成熟。
关注效率方面，在低风速区域，直驱风力发电设备具有优势，此优势取决于所用电机的设计、制造水准。
需要明确指出，此优势不明显，尤其综合整机年发电量，双馈与直驱机型相差不大，如果相差两个百分点已经属于上等水平。
（一）从实际应用角度，比对两种类型风机的特性●可靠性1）双馈异步风力发电机组采用的双馈异步恒频技术为国际先进成熟的技术，变流器容量小，采用空冷冷却方式；直驱发电机组采用全功率变流器，在低电压穿越等情况下IGBT模块的可靠性较低，同时全功率变流器通常需采用水冷冷却方式，在实际运行中的很多工况下，水冷系统容易出现故障，易导致变流器IGBT模块烧毁。
2）联合动力公司风机机型采用准三分之一变频，变流器容量小，成本低，双馈机型发电机可控参数多，能对发电机电压、频率、转速、无功功率和有功功率等参数方便可控，系统的稳定性高。
3）中国的风机制造厂商针对直驱机型采用永磁同步发电机，永磁同步发电机存在过退磁现象（大容量的磁铁和铁心粘合的工艺较难实现；永磁材料会有不可逆退磁、高温退磁等现象；永磁的功率因数也不易调节），在风机使用寿命期内，存在因退磁影响发电机效率的可能，所以直驱风机尤其不适用于在温度较高的地区。
4）在装配质量层面上，风场现场的作业操作越少越好。
直驱机型发电机在户外单独分体吊装，会降低吊装作业速度，在恶劣气候环境下，严重降低装配质量。
●造价：由于直驱机型采用永磁同步发电机，永磁材料为稀有金属，致使电机成本高；而双馈机型变流器容量小，容量仅为机组总容量的30%左右，使得变流器成本降低。
直驱风机与双馈风机的主要区别
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二、发电机的区别
直驱同步发电机： 直驱同步发电机又叫低转速发电机，都是多极结构，有多极内转子结构与多极外 转子结构等，只是要求在结构上更轻巧一些。近些年高磁能永磁体技术发展很快， 在直驱式发电机中得到广泛应用。采用永磁体技术的直驱式发电机结构简单、效 率高。磁直驱式发电机在结构上主要有轴式结构与盘式结构两种，轴式结构的磁 场方向为径向气隙磁通，又分为内转子、外转子等；盘式结构的磁场方向为轴向 气隙磁通，又分为中间转子、中间定子、多盘式等。
精选课件
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直驱风机
• 直驱式风力发电机，是一种由风力直 接驱动的发电机，亦称无齿轮风力发 动机，这种发电机采用多极电机与叶 轮直接连接进行驱动的方式，免去齿 轮箱这一传统部件。主要由风轮、永 磁同步发电机、交-直-交变流器、变 压器等组成。
直驱式风力发电机组示意图
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直驱风机 与
双馈风机 的
种是电网给变频器供电，变频器对转子绕组进行励磁，对转子绕组进行馈电。能
量的流向是从电网流向转子。另外的一种形式是发电机转子处于发电状态，向双
馈变频器输出能量，此时转子侧变流器处于整流状态，中间直流环节不变，网侧
变流器处于逆变状态，将中间直流母线电压逆变为和电网电压幅值和频率一致的
交流电，将能量反馈给电网。
率向 转 子 输 入 功
输入直流电
风机在同步状态运行时
精选课件
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三、发电结构的区别
发电机定子绕组输出50Hz交流电
率向 电 网 输 出 功
输入反相序10Hz交流电
风机在超同步状态运行时
精选课件
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三、发电结构的区别
不同频率、幅值的电流整流成直流电
永磁直驱发电机和双馈异步发电机的比较
永磁直驱发电机与双馈异步发电机的比较永磁直驱电动机的组成部分：定子、永久磁钢转子、位置传感器、电子换向开关等。
永磁直驱电动机的特点：结构简单，体积小、重量轻、损耗小、效率高、功率因数高等优点，主要用于要求响应快速、调速范围宽、定位准确的高性能伺服传动系统和直流电机的更新替代电机。
永磁直驱发电机按照永磁体结构分类：表面永磁同步电动机（SPMSM）、内置式永磁同步电动机（IPMSM）；按照定子绕组感应电势波形分类：正弦波永磁同步电动机、无刷永磁直流电动机永磁直驱发电机的原理：永磁同步电动机是正弦波永磁同步电动机，同一般同步电动机一样，正弦波PMSM的定子绕组通常采用三相对称的正弦分布绕组，或转子采用特殊形状的永磁体以确保气隙磁密沿空间呈正弦分布。
这样，当电动机恒速运行时，定子三相绕组所感应的电势则为正弦波，正弦波永磁同步电动机由此而得名。
正弦波PMSM是一种典型的机电一体化电机。
它不仅包括电机本身，而且还涉及位置传感器、电力电子变流器以及驱动电路等。
内置式永磁直驱电机无位置传感器（interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM）矢量控制系统,通过将滑模观测器和高频电压信号注入法相结合,在无位置传感器IPMSM闭环矢量控制方式下平稳启动运行，并能在低速和高速运行场合获得较准确的转子位置观察信息。
永磁直驱电机的工作原理：同步发电机为了实现能量的转换，需要有一个直流磁场。
而产生这个磁场的直流电流，称为发电机的励磁电流。
根据励磁电流的供给方式，凡是从其它电源获得励磁电流的发电机，称为他励发电机，从发电机本身获得励磁电源的，则称为自励发电机。
永磁直驱电机的工作方式一：发电机获得励磁电流的几种方式1直流发电机供电的励磁方式2交流励磁机供电的励磁方式3无励磁机的励磁方式二：永磁直驱发电机的特性1、电压的调节2、无功功率的调节：3、无功负荷的分配：获得励磁电流的方法称为励磁方式。
直驱与双馈机组的对比分析
直驱风力发电机组与双馈风力发电机组对比分析随着科学技术的进步，电力电子技术的成熟，大功率IGBT器件在风电领域的广泛应用，全功率变流器在风电并网方面的优势日渐凸显。
直驱永磁风力发电机组克服了齿轮箱连接复杂、风险成本大、故障率高、维护量大的弊端。
往日风电设备的领军企业如VESTAS、GE、SIEMENS等，制造双馈机组的世界大企业如今更是把直驱永磁技术作为未来风电的发展方向，全面进军直驱永磁风力发电机组的研发制造领域。
直驱永磁风力发电机在中国成长迅速，目前投运的所有机组平均可利用率已经超过98%。
其独特的优势逐步显现，并获得了使用者的认可。
受到风电投资商大力追捧。
简洁的结构、可靠的安全设计、较低的运行维护费用、高效的发电效率、优异的并网性能。
体现了直驱永磁风力发电机的先进性。
一、结构简洁，可靠性高直驱结构：叶轮—发电机—变流器—电网双馈结构：叶轮—主轴—齿轮箱—连轴器—发电机（变流器—滑环—转子）—电网1、直驱机组没有齿轮箱。
双馈机组的齿轮箱是风电领域的高故障部件。
风湍流、阵风、严酷的气候变化对齿轮箱运行造成无法预料的冲击。
双馈风力发电机的主轴-齿轮箱-连轴器-发电机要求对中精确，否则会造成震动，轴承受到很大的测向力。
电机1500转速，轴承的损坏几率大大增加。
2、直驱机组没有高速刹车。
双馈的高速刹车在紧急停机情况下对发电机和齿轮箱的冲击很大。
风电机组失火与高速刹车有关。
3、电网故障（低电压穿越）对直驱机组没有冲击。
而对双馈机组的齿轮箱、发电机冲击非常大。
●双馈机组在电网故障时：产生5倍的短路电流，发电机与齿轮箱之间存在很大的反向扭矩，对齿轮箱造成很大的冲击。
并影响发电机的绝缘。
●电网故障时双馈机组轮毂转速升高，如果顺桨控制不及时，将造成毁灭性故障。
直驱永磁全功率变流器背靠背模式，在电网故障时发电机独立于电网运行，变流器控制电磁扭矩保持发电机平稳运行、补偿无功及无功电流，并控制制动电阻反复消耗掉多余的有功。
直驱 半直驱与双馈风力发电机的对比报告
永磁直驱机组机械维护量减少，但维护难度增加，电气维护增多 风电机组的可维护性
机 械 系 统 维 护 电 气 系 统 维 护
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永磁直驱机组没有主齿轮箱，因此减少了机械系统的维护量；
但由于永磁材料存在永久的强磁性，无法在现场条件下检修，所 以一旦出现问题只有吊装至地面或者返回厂家才能维修，空中不 具有可维护性，给运行带来了很大的隐患 ； 由于结构的原因，永磁直驱机组的轮毂维护比较困难；
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永磁直驱机组去掉了主齿箱，但发电机和变流器可靠性降低 风电机组可靠性
发 电 机 故 障
电 气 系 统 故 障
直驱式发电机由于转数低，且磁极数很多，通常在90极以上，而且体积 和重量相比双馈式机组也大很多，对其轴承等转动部件要求极高。另外， 永磁材料在震动、冲击、高温情况下容易发生失磁的现象；而且材料中含 有铁，在海上强盐雾的情况下防腐问题难以解决；
但由于永磁直驱机组采用全功率变流器，其容量为双馈机组 的约三倍，因此电气损耗大大增加，同时变流器的冷却系统 能耗也相应增加； 为了减少永磁体退磁现象，发电机冷却系统更加复杂，能耗 也会增加； 目前齿轮箱技术也在不断发展，齿轮箱效率的增加也使双馈 机组和半直驱机组的效率进一步提升； 综合以上因素，永磁直驱机组和双馈，半直驱相比没有优势。
半直驱齿轮箱的调速没有双馈的高，发电机也由双馈的绕线 式变为永磁同步式，相比之下更有优势；
永磁直驱机组的能耗与效率没有明显优势
机组效率与能耗比较
双馈机组工作在亚同步状态时，转子励磁需要从电网吸收少 量能量，而永磁直驱机组则不需要励磁；
永磁机直驱组没有齿轮箱，减少了传动部件，因此机械效率 提升；
相同容量的风电机组，永磁直驱机组的变流器容量是双馈机组的3 倍左右； 更大的变流器容量也意味着系统变得更复杂，因此增加了电气系 统的维护量；
半直驱风电机组方案定性对比与分析
半直驱风电机组⽅案定性对⽐与分析⼤功率半直驱风⼒发电机组结构⽅案定性对⽐与分析周海滨（130********北京）⼀、国内外风⼒发电机组发展趋势1．风电机组单机容量趋向⼤型，从2~4MW向5~7MW发展，VestasV164风轮直径达164 ⽶；2．风电机组全寿命周期内的可靠性与可维修性得到重视；3．通过技术创新降低整机和部件造价，产品成本从追求⼀次性低投⼊成本向全寿命周期内单位成本效能⾼转化；4．⽔平轴风电机组仍为主流，双馈式异步发电机组仍占主导地位；5．直驱式、全功率变流技术得到迅速发展，超导技术应⽤有待突破；6．半直驱式风电机组前景看好。
⽬前富兰德的2.5MW风电机组，V estasV164 7MW半直驱机组，国内GE哈飞等也在开展3MW~5MW半直驱风电机组的研制。
另外⼀种⽆主轴系统正在成为欧洲风电机组发展的⼀个新动向，国内⼴东明阳公司已经推出这种结构的样机。
⼆、半直驱式风电机组发展现状半直驱概念是在直驱与双馈风电机组在向⼤型化发展过程中遇到的问题⽽产⽣的，兼顾有⼆者的特点。
从结构上说半直驱可与双馈是类似的，具有布局形式多样的特点，同时⽬前研究中的⽆主轴结构还具有与直驱相似的外型。
区别在于⼀是与双馈机型⽐，半直驱的齿轮箱的传动⽐低；⼆是与直驱机型⽐，半直驱的发电机转速⾼。
这个特点决定了半直驱⼀⽅⾯能够提⾼齿轮箱的可靠性与使⽤寿命，同时相对直驱发电机⽽⾔，能够兼顾对应的发电机设计，改善⼤功率直驱发电机设计与制造条件。
三、半直驱风电机组结构特性分析下⾯就MW级半直驱的可能结构特点进⾏分析。
1．独⽴分布式结构此种结构为传统常规型结构，⽬前在功率从1.5MW到6MW风电机组中都有⼴泛应⽤。
其主要结构组成包括风轮系统、主轴传动系统、齿轮箱、发电机并各⾃保持独⽴。
其中风轮系统与主轴传动系统通常采⽤法兰螺栓联接，再通过锁紧盘装置与齿轮箱联接，⽽齿轮箱与发电机之间通过联轴器的联接传递扭矩。
这种独⽴分布式结构的特点是：优点：⽣产技术成熟，安装⽅便，各分系统可靠性⾼，易于维护。
双馈风电机组与永磁直驱机组对比
双馈风电机组与永磁直驱机组对比摘要：清洁能源在电力系统中的大规模利用，使得风电机组在电网中的占比日益扩大，其运行特性极大地影响电力系统的运行稳定性.本文分析了双馈变速与直驱同步风电机组的结构特点。
关键词：电力系统；风力机组；永磁直驱机风力发电机组主要包括变频器、控制器、齿轮箱，发电机、主轴承、叶片等部件，在这些部件中发电机目前国产化程度最高，它的价格约占机组的10%左右。
发电机主要包括两种机型：永磁同步发电机和异步发电机。
永磁同步发电机低速运行时，不需要庞大的齿轮箱，但机组体积和重量都很大，1.5MW的用词直驱发电机机舱会达到5米，整个重量达80吨。
同时，永磁直驱发电机的单价较贵，技术复杂，制造困难，但是这种机型的优点是少了个齿轮箱，也就少了个故障点。
异步发电机是由风机拖动齿轮箱，在带动异步发电机运行，因为叶片速度很低，齿轮箱可以变速100倍，以让风机在额定转速下运行，目前流行的是双馈异步发电机，主要有1.25MW\1.5MW\2MW三种机型，异步发电机组的机组单价低，技术成熟，国产化高。
一、双馈风力发电系统双馈风力发电机组的控制核心是通过变流器对双馈发电机转子电流（频率、幅值、相位）的控制，以达到与风电机组机械部分运行特性匹配、提高风能的利用效率及改善供电质量的目的。
1、双馈变速恒频型风力发电机组的风轮叶片桨距角可以调节，同时发电机可以变速，并输出恒频恒压电能；2、在低于额定风速时，他通过改变转速和叶片桨距角使风力发电机组在最佳叶尖速比下运行，输出最大的功率；3、在高风速时通过改变叶片桨距角使风力发电机组功率输出稳定在额定功率。
双馈风力发电系统主要由叶片、增速齿轮箱、双馈发电机、双向变流器和控制器组成。
双馈式风力发电机组将风轮吸收的机械能通过增速机构传递到发电机，发电机将机械能转化为电能，通过发电机定子、转子传送给电网。
发电机定子绕组直接和电网连接，转子绕组和变频器相连。
变频器控制电机在亚同步和超同步转速下都保持发电状态。
直驱技术和双馈技术的区别
风力发电机：直驱与双馈两种技术路线。
2010年9月2日，金风科技召开股东大会，正式通过将公司原5.0MW机组研制项目容量升级至6.0MW的议案。
近几年，随着国内风机大型化趋势的升级，业内对于直驱与双馈技术孰优孰劣的讨论也更加激烈。
目前，国内以直驱技术为代表的企业主要是金风科技和湘电风能，以双馈技术为代表的企业主要为华锐风电，业内人士分析，这两种技术的最终走向，将直接决定上述企业的经营业绩。
6兆瓦风机成国内最大按计划，金风科技将于2011年完成6.0MW永磁直驱风力发电机组的总体设计及零部件详细设计，2012年6月底前完成首台样机安装。
目前，6兆瓦风机为国内最大风机机组。
中国证券报记者了解到，6.0MW机组采用的永磁直驱技术与金风科技已经进行小批量化生产的2.5MW机组技术路线基本相同。
这项技术，也是被众多第三方认可的海上风电技术的大趋势。
2007年，世界上只有金风科技和德国的ENERCON公司生产直驱风机，而近年来随着机组容量增大，同时电网对于风电并网的要求日趋严格，直驱技术尤其是永磁直驱技术的性能充分展现出对电网的友好性，风电巨头西门子、GE等公司也纷纷涉猎永磁直驱领域。
摩根士坦利在其亚太区风力发电研究报告中称：直驱风力发电机在海上风电市场中具有竞争优势，因为减少的齿轮箱维护成本超过了增加的初始投资成本。
同时为了解决没有了齿轮箱，技术上会增大风机重量和体积的问题，引入了永磁技术，永磁直驱技术还具有自身励磁的优势，大幅降低电能损失，可以提高总体效率3-5%。
彭博新能源财经在其近期风电研究报告中也明确表示，未来海上大风机5.0MW及以上将向直驱永磁方向发展。
直驱双馈鹿死谁手目风力发电机：直驱与双馈两种技术路线的对比。
前，国内风力发电机主要分直驱与双馈两种技术路线。
中国农业机械工业协会风能设备分会秘书长祁和生认为，直驱技术由于没有齿轮箱会因此会减少故障率，对于海上风机而言，没有齿轮箱也减少了润滑油泄漏污染海面的危险。