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风力发电机组的原理分类及各自特点

永磁同步发电机由于结构简单、无需励磁绕组、效率高的特点而在中小型风力发电机中应用广泛,随着高性能永磁材料制造工艺的提高,大容量的风力发电系统也倾向于使用永磁同步发电机。永磁风力发电机通常用于变速恒频的风力发电系统中,风力发电机转子由风力机直接拖动,所以转速很低。由于去掉了增速齿轮箱,增加了机组的可靠性和寿命;利用许多高性能的永磁磁钢组成磁极,不像电励磁同步电机那样需要结构复杂、体积庞大的励磁绕组,提高了气隙磁密和功率密度,在同功率等级下,减小了电机体积。

内转子永磁同步发电机内部为带有永磁磁极、随风力机旋转的转子,外部为定子铁心。除具有通常永磁电机所具有的优点外,内转子永磁同步电机能够利用机座外的自然风条件,使定子铁心和绕组的冷却条件得到了有效改善,转子转动带来的气流对定子也有一定的冷却作用。另外,电机的外径如果大于4m,往往会给运输带来一些困难。很多风电场都是设计在偏远的地区,从电机出厂到安装地,很可能会经过一些桥梁和涵洞,如果电机外径太大,往往就不能顺利通过。内转子结构降低了电机的尺寸,往往给运输带来了方便。

内转子永磁同步发电机中,常见有四种形式的转子磁路,分别为径向式、切向式、和轴向式。相对其它转子磁路结构而言,径向磁化结构因为磁极直接面对气隙,具有小的漏磁系数,且其磁轭为一整块导磁体,工艺实现方便;而且径向磁化结构中,气隙磁感应强度接近永磁体的工作点磁感应强度,虽然没有切向结构那么大的气隙磁密,但也不会太低,所以径向结构具有明显的优越性,也是大型风力发电机设计中应用较多的转子磁路结构。风力发电机组的原理分类及各自特点

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