直驱永磁风力发电机低压交流变桨控制系统设计与应用研究-北极星风力发电网

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赵晶成都阜特科技股份有限公司 610000

刘进成都阜特科技股份有限公司 610000

作者简介：赵晶(1984—)，男，四川攀枝花人，工程师，在职工程硕士，主要从事风力发电控制系统的设计研究。

刘进(1984—)，男，湖南郴州人，工学学士，主要从事风力发电控制系统的软件开发研究。

摘要：

本文结合直驱永磁同步风力发电机组控制系统的控制原理、载荷设计、机械设计等参数要求。采用低压交流变桨控制技术方案，从变桨控制架构设计、后备电源设计、配电架构设计等，实现风力发电机组变桨距控制系统的稳定、可靠运行。

关键词：永磁同步风力发电机变速变桨距控制低压交流控制

Summary：According to the requirements of direct drive control system of permanent magnet synonous wind turbine control principle, load design, mechanical design and other parameters. The AC low voltage variable pitch control scheme, the pitch control architecture design, backup power supply design, power distribution architecture design, realization of wind turbine pitch control system is stable, reliable operation.

Key: PMSG Variable speed pitch regulated AC low voltage control

直驱永磁风力发电机低压交流变桨控制系统设计与应用研究

1 永磁同步发电机简述

1.1 直驱永磁发电机的原理概述

永磁同步发电机转子上使用的是永磁材料励磁，没有励磁绕组，省去了励磁绕组的铜损耗;同时，发电机和风力机通过轴系直接耦合在轮毂上，由叶轮直接驱动发电，不需要齿轮箱等中间传动部件。永磁同步发电机经背靠背式全功率变频器系统与电网相连，通过变频器控制系统的作用，来实现风电机组的变速运行。

1.2 直驱永磁发电机的优势介绍

尽管双馈发电机目前占据着市场的绝大部分份额，它的缺点却是不容忽视的。很多中外风电设备制造企业和运营企业，经过多年的艰辛运营不免发现，双馈电机的升速齿轮箱不但效率低，而且故障率高，维修困难，其费用占整个风电设备的比例高达12.9%之多。而直驱式永磁同步发电机免齿轮箱，免转子励磁的特点，则良好地解决了这个问题。特别是直驱永磁发电机具有的优越的低电压穿越能力，为电网的友好运行和未来风电机组的大面积并网，提供了良好的基础。

1.3 直驱永磁发电机的应用现状

直驱发电机在时间上和双馈发电机大约同时出现，但长时间以来相对后者一直发展较慢。但随着双馈发电机缺点的不断显现，和直驱永磁技术的不断改进，直驱永磁发电机获得了跨越式快速发展，在陆地项目中不但得到了广泛的应用，而且在海上机组中也开始崭露头角，大有迎头赶上并超过双馈发电机的势头。采用直驱永磁发电技术的代表企业有金风科技及湘电风能等公司。

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