開關(guān)磁阻電機在風力發(fā)電中的應用

1、開關(guān)磁阻電機在風力發(fā)電中的應用發(fā)電機是風力發(fā)電機組中將機械能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，是將絳動力與輸出電畿連接的工具，它不僅直接影響到輸出電能的質(zhì)量和效率，也影響到整個風電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的性能和結(jié)構(gòu)。因此，研制和選用適合于風瞧轉(zhuǎn)換、運行可靠、效率高、控制性能良好的發(fā)電機系統(tǒng)是風力發(fā)電工作的重要組成部分。目前在風電市場，永磁同步電機和無刷雙饋電機是應用的主流。近年來，隨著風力發(fā)電的快速發(fā)展，開關(guān)磁阻風力發(fā)電機的研究取得了一定的進展。開關(guān)磁阻電機是磁阻電

2、機與現(xiàn)代電力電子技術(shù)!微機控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它既繼承了磁阻電機結(jié)構(gòu)簡單堅固的優(yōu)點，又在高速發(fā)展的電力電子和微機控制技術(shù)的支持下獲得了良好的可控性以及較高容錯能力。因此它在驅(qū)動調(diào)速領(lǐng)域得到了廣泛的應用同時也在發(fā)電領(lǐng)域如航天啟動、發(fā)電系統(tǒng)和風力發(fā)電系統(tǒng)等應用方面，得到越來越多的重視。開關(guān)磁阻電機具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、成本低、效率高、調(diào)速范圍寬、控制靈活等優(yōu)點已在諸多工業(yè)領(lǐng)域的調(diào)速和傳動得到應用。1986年，英國的N.N.Fulton首

3、先提出開關(guān)磁阻發(fā)電機并進行了開關(guān)磁阻風力發(fā)電機研究，之后R.Cardenas等人研制成7.5kW開關(guān)磁阻風力發(fā)電機。目前國外仍未有實用的開關(guān)磁阻風力發(fā)電機組投入使用（2004）。而國內(nèi)對開關(guān)磁阻風力發(fā)電機的研究起步較晚，目前有中國礦業(yè)大學、南京航空航天大學及浙江大學等正在從事相關(guān)的研究，主要進行理論研究與實驗驗證方面的工作。1、開關(guān)磁阻發(fā)電機適于風力發(fā)電的特點：普通的發(fā)電機如：異步發(fā)電機、感應發(fā)電機、永磁發(fā)電機要輸出固定電壓，其轉(zhuǎn)速也須

4、固定，然而風速是時刻變化的，所以風輪機的轉(zhuǎn)速必須固定不變(即恒速恒頻發(fā)電系統(tǒng))，導致風能利用效率低下。顯然，如果使用變速發(fā)電機就能提高風能利用效率(即變速恒頻發(fā)電系統(tǒng))，而開關(guān)磁阻發(fā)電機正滿足了這樣的要求。設(shè)計風力發(fā)電系統(tǒng)一般需要著重考慮以下幾個問題：(1)地將不斷變化的風能高質(zhì)量轉(zhuǎn)換為頻率、電壓恒定的交流電或電壓恒定的直流電。(2)高效率的實現(xiàn)兩種能量轉(zhuǎn)換，以降低每度電的成本。(3)穩(wěn)定可靠的同電網(wǎng)、柴油發(fā)電機及其他發(fā)電裝置或儲能系統(tǒng)

5、聯(lián)合運行，為用戶提供穩(wěn)定的電能。據(jù)此衡量開關(guān)磁阻發(fā)電機，可以發(fā)現(xiàn)開關(guān)磁阻發(fā)電機用于風力發(fā)電的優(yōu)勢:(1)開關(guān)磁阻發(fā)電機可以方便的發(fā)出電壓恒定的直流電，尤其對于它勵方式，輸出電壓直接由勵磁電壓決定，而與轉(zhuǎn)速無關(guān)。在自勵方式下，也可以通過自身的控制器實現(xiàn)電壓恒定。(2)開關(guān)磁阻發(fā)電機結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)子上無刷、無繞組、無永久磁體，因此，成本低廉；不存在銅耗，發(fā)電效率高；同時轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量小，啟動轉(zhuǎn)矩低，動態(tài)性能好。并且該系統(tǒng)是自同步運行，低頻時，

6、不會出現(xiàn)那種變頻供電的感應電機在低頻時出現(xiàn)的不穩(wěn)定和振蕩問題。因此即使在風速較低的情況下，通過合理的設(shè)計。開關(guān)磁阻發(fā)電機也可以在風力直(2)開關(guān)磁阻發(fā)電機SRG及其功率變換器；(3)控制器，包括驅(qū)動電路、過壓過流保護電路、電壓電流檢測電路、轉(zhuǎn)子位置檢測電路、單片機或DSP最小系統(tǒng)電路等；(4)蓄電池它是系統(tǒng)的儲能裝置(5)逆變器和負載，如果負載是直流負載，則不需要逆變器；(6)輔助電源，用來給控制器提供—15V、5V等多路電源。風力發(fā)電