直驱变速恒频风电机组运行特性研究

随着能源问题和环境问题的日益严峻,世界各国竞相大力发展可再生能源。风能是一种可再生,无污染的绿色能源。风力发电凭借其绿色环保、资源丰富、容易开发、性价比逐步提高等优势得到了世界各国的广泛重视,是目前世界上发展得最快的可再生能源。 本文参阅了大量的中英文资料,对风力发电的背景,国内外现状及发展动态作了较为全面的阐述。总结了低速直驱型永磁风力发电机发电系统的优越性。由于永磁风力发电机在国内的应用还并不多见,仅有一些发达国家掌握主要的技术,对永磁发电机系统特性的研究具有广泛的理论意义和实用价值。 直驱型风力发电机组在运行时,风机不接增速齿轮箱,直接与发电机耦合;发电机的定子为三相或多相绕组,转子采用永磁体或电励磁结构;定子发出非工频的电能,电压也随转速变化;系统中有整流逆变装置,发电机发出的电能是电压和频率都在变化的交流电,经整流逆变后变成恒压恒频的电能输入电网;通过调节逆变装置的控制信号可以改变系统输出的有功功率和无功功率,实时满足电网的功率需要。在变速恒频直驱风力发电机组中,整流逆变装置的容量需要与发电机容量相等。 本文建立了风速模型、风力机模型、永磁发电机模型等。通过对直驱型变速恒频风力发电机组各组成部分的仿真研究,得到直驱型变速恒频风力发电机组稳态运行特性曲线。仿真结果说明了直驱型变速恒频风力发电机组模型的正确性以及良好的运行特性;同时在论文的最后,针对1.5MW的永磁同步发电机做了运行实验,实验结果表明该机组有很好的运行稳定性与控制性。