小型交流永磁风力发电机设计特点小型风能发电及其发电机(2)

　　专题讲座　　　　

小型交流永磁风力发电机设计特点

小型风能发电及其发电机(2)

郭继高

(南京航空航天大学,南京210017)

　　【摘　要】　文章分析了小型风能发电装置用交流永磁发电机设计中的特殊性,着重讨论了该发电机分数槽绕组、起动阻转矩及发电机与风力机匹配等问题。

【关键词】　风能发电　永磁风力发电机中图分类号:TM315　　　:B文章编号:10041引　人们曾使用过直流发电机、电磁式交流发电机、爪极式发电机、磁阻式发电机以及感应子式发电机等用于小型风能发电装置。随着永磁材料的技术发展,永磁材料磁能积大大提高,目前主要使用永磁发电机。该类电机不论从电气性能上,还是在安全可靠性上讲,都优于前几类发电机。由于该类发电机的应用场所与一般发电机不同,其技术要求有其特殊性,在性能上又必须与风力机有良好的匹配,因此,就该类发电机中的几个问题进行一些分析、探讨。

应能承受2转子结构应不

(,防。

、耐压、机。

(6)、(7)、(8)是风力发电机的技术要求中(5)、

特殊要求,下面将分别进行分析。

图1　小型风能发电装置的原理图

3电磁负荷的选择

近代电机制造的实践和电机长期运行的经验

大致给出了设计电机的线负荷As和磁负荷Bδ的范围。当As和Bδ的乘积相同时,则As和Bδ之间的比值决定着发电机的不同参数,力能指标和质量。当Bδ大而As小时发电机为富铁型,而当As大而Bδ小时发电机为富铜型。

电机电负荷的大小以电机绕组的电流密度j

(A/mm2)及线负荷As(A/cm)来衡量,电负荷越大,铜损越大。对于小功率的风力发电机,一般为低压大电流。特别是1kW以下发电机大多采用24、36V或48V(整流后的直流),这种电机的额定电流较大。对于1至10kW的小功率发电机,也不能取过高的额定输出电压。因为该类发电机主要采用蓄电池储能,电压高,必须用更多的蓄电池,提高了整机的成本,一般客户难以接受。总之,小功率风力发电机线负荷比较高,属富铜型发电机,电机的铜损大,约占电机总损耗的70%左右,这是客观情况。此外,发电机的输出功率是随风速增加而增加的,如图2所示。

微特电机　1999年第6期

2技术要求

图1为小型风能发电装置的原理图,风驱动风

轮旋转,将风能转为机械能,风轮带动发电机旋转,将机械能转化为电能,整流后输出。该类发电机的设计,首先要选择发电机的型式和整流线路;确定计算的整流功率,额定功率、电压、转速等。对它的主要技术要求为:

(1)额定输出功率PN(W);(2)额定输出电压(直流)UN(V);(3)额定转速NN(r/min);(4)发电机效率η(%);(5)起动阻转矩

TN(N m);(6)在65%额定转速下,发电机的空载电压应不低于额定

电压;(7)在150%额定转速下,发电机在额定电压下应能过载运行2min;(8)发电机在空载情况下,

　　收稿日期:1999-05-22

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