新型变速风力发电机及其控制系统研究.pdf

第26卷增刊 能源技术 VoL26Sup 2005年lO月 ENERGYTECHNOI。OGY Oct． 2005 新型变速风力发电机及其控制系统研究 陈昊 (中国矿业大学信息与电气工程学院，徐州221008) 摘要：给出了开关磁阻变速风力发电系统的主要组成部分及有关硬件实拍照片，介绍了该系 统实现变速风力发电的主要优点，还给出了所建立的基于Matlab／Simulink的开关磁阻变速风力 发电系统仿真模型及系统输出电压和输出功率建立过程仿真曲线。 关键词：开关磁阻；风力发电；变速发电；电机控制 中国分类号：TM614 文献标识码：B 文章编号：1005-743912005)增刊-0160-02 ANew WindmillGeneratorand ofControl Typeof铷ustableSpeed Study System a删Hao China of I CollegeMiningIndustry-Tiangsu221008-China) 风力发电系统主要由风力发电机及其功率变换 控制装置和风力机及其传动装置等组成。其中风力 发电机及其电功率变换系统和控制系统是风能转换 为电能的核心部件，目前我国的主导产品为独立运 行的中小容量发电机系统，而在美国、西北欧等工业 发达国家，主要是采用大中容量的风力发电机建立 风电场。 为了提高风电能量转换密度和风力发电系统的 效率以及降低设备的投资、成本，延长设备的寿命和 提高运行的可靠性，研究开发新型变速风力发电机 图l开关磁阻变速风力发电系统示意图 系统，是风能利用技术的必威体育精装版发展趋势。经课题组 会以开关磁阻变速发电机的磁场为媒介，将风力机 多年的研究和实践表明，开关磁阻变速风力发电系 取得的风能转换电能输出。调整励磁变换器主开关 统具有良好的产业化前景。 器件的开通角和关断角或励磁电压，均可调节发电 机的励磁电流，从而控制系统的输出功率，在变速运 l开关磁阻变速风力发电系统 行状态下还可实施实时风能最大捕获控制。 开关磁阻变速风力发电系统主要由风力机、开 开关磁阻变速发电机结构坚固耐用、制造成本 关磁阻变速发电机(SRG)、励磁变换器、控制器、贮低、易维护，适合于在恶劣的室外环境下工作，使用 能蓄电池等部分组成，如图1所示。开关磁阻变速 寿命远比其他类型的风力发电机长。特别是风力机 发电机采用三相12／8结构，励磁变换器采用三相不 可直接传动开关磁阻电机发电而无需增速齿轮箱增 对称半桥结构。运行中只要将励磁变换器主开关器 速，使大型风电设备的高空机舱的体积和重量减少， 件的开通角和关断角推后，使相电流主要出现在开 而且转子惯量又较小，所需启动风速低，从而更充分 关磁阻变速发电机的相电感下降区段，那么系统就 地采用风能。系统可做到磁路及电路的各相相互独 立，当某相发生故障时，通过切除故障相可以保证系 基金项目：教育部跨世纪优秀人才培养计划基金项目(教技函 统继续安全运转，例如三相开关磁阻变速风力发电 [zooz]48号) ·160· 陈吴：新型变速风力发电机及其控制系统研究 图2开关磁阻变速风力发电系统仿真模型 系统可缺一相、甚至缺两相