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直驱式永磁风力发电控制系统设计【文献综述】--第1页

文献综述

机械设计制造及其自动化

直驱式永磁风力发电控制系统设计

一、概述

地球表面各处接受太阳照射受热不同而产生温差．引起大气对流运动形成

风。地球上风能蕴藏量巨大。而且取之不尽。用之不竭，是一种重要的可再生

能源。据世界气象组织于1954年估计，地球上可为人们利用的风能有107

MW．这相当于10000个100万kW的利用燃料发电的发电厂的容量．是地球上可供

利用的水力的100倍。这是一个非常可观的数量。人类利用风能的历史已经有

[1]

数千年．然而利用风能发电的历史却始于1891年．但之后的较长时间发展缓

慢。直到1973年石油危机后，风力发电作为新能源越来越受到重视。特别是20

世纪90年代以来．风力发电加速发展[1]

风力发电是新能源发电中技术成熟、最具规模化的发电技术之一。风力发

电具有利用可再生能源、无污染、运行成本低、建设周期短、不占用耕地、单

台发电设备投资小、建设有灵活性等许多优点，是最具有发展潜力的能源产

业。[2]

本文主要在已有的各类发电机的基础上设计一个全新的旋翼式立轴风光发

电装置

二、已有文献综述及评价

风力发电机组是将风能转化为电能的机械．其最主要的部件是风轮．常见风

力发电机的风轮为水平轴三叶片，分为定转速与变转速、定桨距与变桨距等几

种类型．在理论上，最好的风轮只能将约60％的风能转换为机械能。现代风电

机组风轮的效率可以达到40％．在风电机组输出达到额定功率之前，其功率与

风速的立方成正比。可见风电的效率与当地的风速关系极大．[3]

风力发电在新能源和可再生能源行业中增长速度最快，据相关数据统计。在

过去10年中全球风电产业年平均增长率达到了惊人的28％，而美国、意大利和

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德国的年增长率更是高达50％以上[1]．截至2008年底．全球累计风电装机容量

已达到1．2亿kW．[3]

针对风电设备制造业的政策主要有：

(1)财政补贴政策

(2)研发资助政策

(3)认证制度

(4)强制购买政策

(5)政府目标规划

(6)国产化生产政策

在过去30多年。全球风电技术得到了快速发展，大型风电机组研制技术日趋

成熟。根据近5年美国风电设备相关专利的国际IPC分类统计可知：特殊用途的

风力发动机、风力发动机与受它驱动的装置的组合、作用于非电原动机并取决

于发电机的电输出值的控制、具有基本上与风向一致的旋转轴线的风力发动

机、用于取得所需输出值的发电机的控制装置、自动控制和安装结构等为风电

技术发展的主要领域．风电机组研制主要向以下几方面发展。

(1)大功率风电机组技术

(2)水平轴风电机组技术

(3)直驱式、全功率变流技术

(4)“智能变桨”技术

(5)“中速双馈”机组技术

(6)深海漂浮式风电机组技术

(7)风一光互补发电系统的开发[4]

自风电投入应用以来，经过几十年研究与发展，逐渐形成水平轴、三叶片、

上风向、管式塔的统一结构。近年来，风力发电技术在电机、电力电子、现代

控制、计算机等相关技术的推动下快速发展。当今，风能开发应用及其发展主

要表现在

1：普通三相同步发电系统