永磁同步发电机及仿真介绍

电 机 理 论 ：p=60f/n0 发 电机结 构 ：D=2P ‫ז‬ 电机设计：PN=1/C*ND2l
机组配置
电容和控制系统 Capacitor and control system
齿形带 Toothed belt
叶片 Rotor blade
变桨驱动 Pitch drive
皮带轮 Belt pulley
电机的损耗小，温升低，过载能力强，更适合于在各种恶劣环境下工作。 5.无电刷，结构简单，可靠性高，使用寿命长。
无电刷和滑环，同时转子上既无线圈，也无电子元器件，转子上的永磁磁体和铁心 固定成为一个刚性整体，结构非常简单，其可靠性 和使用寿命都远优于常规的电励 磁发电机。 6.电磁干扰小，电磁兼容性好。
长寿命变桨装置 采用齿形同步带
对冲击载荷的低敏感性
无需润滑
三个独立的交流变桨驱动电机
双层电容的后备电源，免维护
机组配置
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高效的变流装置（变频）
智能的电网及设备保护 低的电网载荷 – 内置电网滤波 符合 EON-准则 能够抵御电网故障 发电机、塔架没有高频载荷 无需音频抑制器
直驱永磁同步发电机优点
永磁同步发电机并网的总体设计方案，其优点如下： （1）由于传动系统部件的减少，提高了风力发电机组的可靠性和可利用率； （2）永磁发电技术及变速恒频技术的采用提高了风电机组的效率； （3）机械传动部件的减少降低了风力发电机组的噪音； （4）可靠性的提高降低了风力发电机组的运行维护成本； （5）机械传动部件的减少降低了机械损失，提高了整机效率； （6）利用变速恒频技术，可以进行无功补偿； （7）由于减少了部件数量，使整机的生产周期大大缩短。
永磁风力发电机的一般特点 1. 直驱永磁同步发电机 2. 稀土永磁电机 3. 复合励磁稀土永磁电机 4. 同步异步二次发电风电系统 5. 新型永磁无刷直流发电机 6. 浓缩风能型风力发电机
永磁发电机具有以下显著特点：
1.体积小，重量轻 转子部分采用高磁场的永磁体取代电磁线圈，永磁体的体积要小得多，因此该发
电机的体积和重量要小于常规电励磁发电机。 2.效率高，节能效果显著
由于永磁体能产生恒定不变的磁场，这样就省去了励磁耗能，因此PMG系列单相永 磁同步发电机比常规电励磁发电机明显节约能量。 其效率能提高10—15%，燃 油消耗率降低20%，是一种节能产品。 3.电压波形质量好，适用于各种负载情况。
由于采用机电一体化技术，发电机在各种不同负载（包括感性和容性负载）情况下 都可使电压波形畸变率保持在较小的范围内。 4.电机过载能力强，适合于在恶劣环境下工作。
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失效－安全、自调节、空气冷却
磁钢 Magnets 铁芯叠片
Laminated core
绕组 Winding
风 Wind
外转子发电机: 大的外表面，利于散热
自然冷却, 不必使用强迫风冷
通风道 Cooling channel
转子 Rotor
定子 Stator
该机型采用了多种创新设计技术，与目前国际市场上现有的直接驱动机 型相比，具有以下优点： （1） 发电机效率高，变速范围宽（11rpm－20rpm）； （2） 无励磁损失； （3） 无碳刷和滑环，减少了维护量，提高了可利用率； （4） 发电机结构紧凑，尺寸小； （5） 变桨系统采用带传动，无需润滑，免维护； （6） 变桨系统采用无刷交流电机，电容作为后备电源，寿命长，免维护； （7） 变频装置采用经过验证的成熟技术，谐波分量低。 （8） 机舱结构设计采用了人性化设计方案，尽可能地方便运行人员检查维 修，在设计中加入爬升助力机构，使运行人员在 维护过程中攀登梯子时变 得格外轻松。
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(1) 叶轮 叶片 (2) 轮毂 (3) 变桨系统 (4) 发电机转子（外转子） (5) 发电机定子 (6) 偏航系统 (7) 风速风向采集系统 (8) 底板 (9) 塔架 (10) 提升机
(1) Rotor blade (2) Casted hub (3) Blade pitch system (4) Generator rotor (5) Generator stator (6) Yawing system (7) Wind measurement system (8) Machine base (9) Tower (10) Auxillary winch
Efficient frequency converter
Intelligent electronics protect grid and device: Low grid-load – integrated grid filter Complies with new EON-directive Insensitive to grid failure No HF load of generator and tower No audio frequency suppressor required
永磁同步发电机及仿真介绍
1) 一般性介绍（性能、结构、特点） 2) 数学模型及仿真模块 3) 仿真分析
永磁风力发电机是一种同步发电机，与大电网中的发电机属 同一类型，所不同的是，它用永磁体替代普通发电机的励磁， 省去电刷滑环，结构简单可靠，同时也节约了励磁功率，提 高了发电机效率。随着风电机转速的变化，永磁风力发电机 所发电力的频率也是不断变化的，所以还必须用一台全功率 的变频器，将这些电能改变为恒频恒压的交流电，才能输入 电网。
电机的电磁噪声极小，对通讯设备和电子仪器的干扰非常微小，其影响几乎可忽略 不计。
直驱永磁风力发电机
1. 直驱永磁风力发电机取消了沉重的增速齿轮箱，发电机轴直接连 接到 风 机轴上，转子的转速随风速而改变，其交流电的频率也随之 变化，经过置于地面的大功率电力电子变换器，将频率不定的交流 电整流成直流电，再逆变成与电网同频率的交流电输出。国际先进 的无齿轮箱直驱风力发电机，多沿用低速多极永磁发电机，并使用 一台全功率变频器将频率变化的风电送入电网 . 2. 由于其被设计成在几乎所有的风况下都能获得较大的空气动力效 率，提高了捕捉风能的效率。试验表明，在平均风速6.7m/s时，变 速风电机要比恒速风电机多捕获15%的风能。同时，由于机舱重量 减轻和改善了传动系统各部件的受力状况，可使风机的支撑结构减 轻，基础等费用也可降低，运行维护费用也较低，这是一种很有发 展前途的技术，属于国际前沿先进项目。