直驱风力发电机分析
风力发电机分类及特点分析
齿轮箱
DFIG
电网
转子侧 变换器
网侧 变换器
双馈式变速恒频风力发电系统结构框图
电气工程与自动化学院
第三章 风力发电
3）运动部件少，由磨损等引起的 故障率很低，可靠性高。
4）采用全功率逆变器联网，并网、 解列方便。
5）采用全功率逆变器输出功率完 全可控，如果是永磁发电机则 可独立于电网运行。
缺点是： 由于直驱型风力发电机组 没有齿轮箱，低速风轮直接 与发电机相连接，各种有害 冲击载荷也全部由发电机系 统承受，对发电机要求很高。 同时，为了提高发电效率， 发电机的极数非常大，通常 在100极左右，发电机的结构 变得非常复杂，体积庞大， 需要进行整机吊装维护。
风力发电机分类及特点
李少龙
第三章 风力发电
课件
2020/3/3
了解风力发电机的分类 双馈式和直驱式风力发电机介绍
电气工程与自动化学院
第三章
课件
按照风轮形式分类
风力发电
2020/3/3
（1）垂直轴风力发电机组
垂直轴风轮按形成转矩的机理分为阻力型和升力型。 阻力型的气动力效率远小于升力型，故当今大型并网型垂 直轴风力机的风轮全部为升力型。
直驱式风力发电系统大多都使用永磁同步发电机发电，无需励磁 控制，电机运行速度范围宽、电机功率密度高、体积小。随着永磁 材料价格的持续下降、永磁材料性能的提高以及新的永磁材料的出 现，在大、中、小功率、高可靠性、宽变速范围的发电系统中应用 的越来越广泛。
永磁直驱风力发电机结构
永磁直驱风力发电机结构：永磁直驱风力发电机的结构主要包括风轮、永磁同步发电机、机架及偏航系统、主控系统、变流器、空－空循环冷却系统、液压系统、润滑系统、变压器、中央监控系统、塔架和机舱等部分。
风轮是永磁风力发电机的核心部件，也是最直接受到风能作用的部分。
它由多个叶片组成，通过风力的作用使得风轮旋转。
风轮通常采用可调角度的叶片设计，以便在不同风速下获得最高效率的转动。
发电机通过法兰与风轮直接相连，省去了影响风机可靠性的最薄弱环节———齿轮箱，以及主轴系统、联轴器等传动部件。
风轮与发电机转子直联，简化了结构，缩短了传动链，最大限度地提高了机组的可靠性和传动效率。
机架和偏航系统支持整个发电机组的运行，并能根据风向的变化自动调整机舱的角度，以保证风轮始终对准风向，提高发电效率。
主控系统负责整个发电机组的运行控制，包括启动、停机、偏航、故障保护等功能。
变流器将发电机产生的电能转换为符合电网要求的电能，空－空循环冷却系统则负责冷却发电机和变流器等发热部件。
液压系统和润滑系统则分别提供机组运行所需的液压动力和润滑。
此外，永磁直驱风力发电机还包括变压器、中央监控系统、塔架和机舱等部分。
变压器将发电机产生的电能升压后送入电网，中央监控系统则负责监控整个发电机组的运行状态和性能。
塔架和机舱则构成了发电机组的支撑结构和运行环境。
直驱式永磁同步风力发电机变速变桨距控制
直驱式永磁同步风力发电机变速变桨距控制变桨距是最常见的控制风力发电机组吸收风能的方法。
变桨距控制会对所有由风轮产生的空气动力载荷产生影响。
直驱式永磁风力发电机组一旦达到额定转矩，载荷转矩就不能继续增加，但风速还在增加，所以转速也开始增加，应用变桨距控制调节转速，使转速不超过上限，并由变流器保证载荷转矩恒定不变。
通常PI或PID调节器调节桨距角就可以满足要求，在有些情况下要用滤波器对转速误差进行处理，以防止过度的桨距动作。
一、变速变桨距控制概述1.基本控制要求在额定风速以下时，风力发电机组应该尽可能捕捉较多风能，所以这时没有必要改变桨距角，此时的空气动力载荷通常比在额定风速以上时的动力载荷小，也没有必要通过变桨距来调节载荷。
在额定风速以上时，变桨距控制可以有效调节风力发电机组的吸收功率及风轮产生的载荷，使其不超出设计的限定值。
而且为了达到良好的调节效果，变桨距应该对变化的情况作出迅速的反应。
这种主动控制器需要仔细设计，因为它会与风力发电机组的动态特性相互影响。
随着叶片攻角的变化，气流对风轮的作用力也会随之发生改变，这就会导致风力发电机组塔架的振动。
随着风速的增加，为了保持功率恒定，转矩桨距角也随着增加，风轮所受到的力将会减小。
这就使塔架的弯曲减小，塔架的顶端就会向前移动引起以风轮为参照物的相对风速的增加。
空气动力产生的转矩进一步增加，引起更大的调桨动作。
显然，如果变桨距控制器的增益太高会导致正反馈不稳定。
2.主动失速变桨距在额定风速以下时，桨距角设定值应该设置在能够吸收最大功率的最优值。
按照这个原则，当风速超过额定风速时，增大或减小桨距角都会减小机组转矩。
减小桨距角，即将叶片前缘转向背风侧，通过增大失速角来调节转矩，使升力减小，阻力增加，称为主动失速变桨距。
尽管顺桨是更常见的控制策略，但是有些风力发电机组采用主动失速变桨距的方法，通常称为主动失速。
向顺桨方向变桨距比主动失速需要更多的动态主动性，一旦大部分叶片失速，就没有足够的变桨距调节来控制转矩。
2024年垂直轴风力发电机市场分析现状
2024年垂直轴风力发电机市场分析现状引言垂直轴风力发电机作为一种新型的可再生能源发电设备，近年来在市场上得到了越来越多的关注。
本文将对垂直轴风力发电机市场的现状进行分析和总结，以了解其发展态势。
市场规模垂直轴风力发电机市场在过去几年中快速增长，主要受益于全球对可再生能源的日益重视。
根据市场研究机构的数据，2019年全球垂直轴风力发电机市场规模达到了XX万美元，预计到2025年将增长到XX万美元。
这显示了市场的潜力和增长动力。
市场驱动因素垂直轴风力发电机市场的增长主要受到以下几个因素的驱动：环境保护意识增强随着全球气候变化的加剧和环境污染问题的突出，政府和社会对可再生能源的需求不断增加。
垂直轴风力发电机作为一种低碳、环保的能源发电设备，因此受到广泛关注。
能源需求增长全球能源需求持续增长，传统能源的供应面临压力。
垂直轴风力发电机作为一种可再生能源发电设备，能够为能源供应带来新的选择，因此成为解决能源需求增长的重要手段。
技术进步和成本下降垂直轴风力发电机技术不断改进，效率提升，同时相关设备和材料的成本逐渐降低。
这使得垂直轴风力发电机在成本效益和性能方面更具竞争力，加速了市场的发展。
市场面临的挑战虽然垂直轴风力发电机市场发展迅猛，但仍面临一些挑战：空间占用和视觉影响垂直轴风力发电机相较于传统的水平轴风力发电机在空间占用方面更具优势，但仍然需要一定的土地或海域。
此外，垂直轴风力发电机的外观较为突出，在城市等区域的使用可能受到限制。
不稳定的供电垂直轴风力发电机的风能利用效率受到天气和环境变化的影响，导致供电不稳定。
这对于电网的稳定运行提出了一定的挑战，需要结合储能技术来解决。
市场前景和发展趋势尽管面临一些挑战，垂直轴风力发电机市场仍具有广阔的前景和发展空间。
未来几年，市场有望出现以下趋势：技术创新和进一步成本降低随着对垂直轴风力发电机技术的不断研发和改进，其效率和性能将进一步提升，同时相关设备和材料的成本也将进一步降低，增强市场竞争力。
直驱式永磁同步风力发电机组建模及其控制策略
直驱式永磁同步风力发电机组建模及其控制策略一、本文概述随着全球能源需求的持续增长和环境保护的日益紧迫，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，正受到越来越多的关注。
直驱式永磁同步风力发电机（Direct-Drive Permanent Magnet Synchronous Wind Turbine Generator, DDPMSG）作为一种新型风力发电技术，以其高效率、高可靠性以及低维护成本等优点，逐渐成为风力发电领域的研究热点。
本文旨在对直驱式永磁同步风力发电机组的建模及其控制策略进行深入研究。
文章将介绍直驱式永磁同步风力发电机的基本结构和工作原理，为后续建模和控制策略的研究奠定基础。
接着，文章将详细阐述直驱式永磁同步风力发电机组的数学建模过程，包括机械部分、电气部分以及控制系统的数学模型，为后续控制策略的设计提供理论支持。
在控制策略方面，本文将重点研究直驱式永磁同步风力发电机组的最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking, MPPT）控制和电网接入控制。
最大功率点跟踪控制旨在通过调整发电机组的运行参数，使风力发电机组在不同风速下都能保持最佳运行状态，从而最大化风能利用率。
电网接入控制则关注于如何确保发电机组在并网和孤岛运行模式下的稳定运行，以及如何在电网故障时实现安全可靠的解列。
本文还将探讨直驱式永磁同步风力发电机组的控制策略优化问题，以提高发电机组的运行效率和稳定性。
通过对控制策略进行优化设计，可以进一步减少风力发电机组的能量损失，提高风电场的整体经济效益。
本文将对直驱式永磁同步风力发电机组的建模及其控制策略进行总结，并展望未来的研究方向和应用前景。
通过本文的研究，可以为直驱式永磁同步风力发电机组的实际应用提供理论指导和技术支持，推动风力发电技术的持续发展和优化。
二、直驱式永磁同步风力发电机组的基本原理直驱式永磁同步风力发电机组（Direct-Drive Permanent Magnet Synchronous Wind Turbine Generator，简称DD-PMSG）是一种将风能直接转换为电能的装置，其基本原理基于风力驱动、机械传动、电磁感应和电力电子控制等多个方面。
双馈式-直驱式风力发电机的对比
双馈式\直驱式风力发电机的对比【摘要】双馈式风力发电机与直驱式风力发电机是两种各有优势的机型，二者属于相互竞争的关系，同时它们也是相互促进的，这就是常说的有竞争就有进步，最终形成优势互补。
本文对这两种机型分别进行了描述、比较，为这两种大型风力发电机的应用奠定一定的理论基础。
【关键词】齿轮箱；永磁电机；变速箱前言本文通过对直驱式和双馈式两种不同的风力发电机进行描述，并从二者的主要结构特性对其各自不同的优缺点进行分析阐述，以增进人们的了解，使其得到更好的应用充分发挥其自身机能和作用。
1、双馈式异步发电机双馈式异步发电机实际是异步感应电机的一种变异，这种发电机始于上世纪80年代，日本日立公司、东芝公司和前苏联在这种发电机的研制和开发中都作出了显著的贡献。
目前美国GE能源、EMD；德国VEM Sachsenwerk GmbH，LDW；瑞士ABB等公司的很多风力发电机产品，采用变速双馈风力发电的技术方案。
目前，市场占有率最高的双馈变速恒频风力发电机组，其风轮桨距角可以调节，同时发电机可以变速，并输出恒频恒压电能，效率较高。
在低于额定风速时，它通过改变转速和桨距角使机组在最佳尖速比下运行，输出最大的功率，而在高风速时通过改变桨距角使机组功率输出稳定在额定功率。
这种形式的性价比和效率均较高，逆变器功率较小。
调速范围达到30%额定转速，变流的容量只有系统容量的30%左右，变速恒频驱动和MPPT控制，有功、无功功率可独立进行控制。
双馈异步发电机在结构上与绕线式异步电机相似，定子、转子均为三相对称绕组，转子绕组电流由滑环导入，定子接入电网，电网通过四象限AC-DC-AC 变频器向发电机的转子供电，提供交流励磁。
但存在滑环和变速箱的问题，对电网的冲击较大。
由于风能的不稳定性和捕获最大风能的要求，发电机转速是在不断的变化，而且经常在同步转速上、下波动，为了实现风力机组的最大能量的追踪和捕获，满足电网对输入电力的要求，风力发电机必须变速恒频运行。
双馈型风机与直驱型风机的比较分析 _2_
双馈型风机与直驱型风机的比较分析学号：姓名:学院(系): 自动化学院专业: 电气工程及其自动化2013 年1 月双馈型风机与直驱型风机的比较分析1、引言1.1风力发电的背景风力发电是电力可持续发展的最佳战略选择。
清洁、高效成为能源生产和消费的主流,世界各国都在加快能源发展多样化的步伐。
从20 世纪90 年代开始,世界能源电力市场发展最为迅速的已经不再是石油、煤和天然气,而是太阳能发电、风力发电等可再生能源。
世界各地都在通过立法或不同的优惠政策积极激励、扶持发展风电技术，而中国是风能资源较丰富的国家,更需要开发利用风电技术。
技术创新使风电技术日益成熟。
目前,在发达国家风电的年装机容量以35.7%高速度增长。
一个重要原因是各国积极以科学的发展观,采取技术创新,使风电技术日益成熟。
目前单机容量500kW、600kW、750kW 的风电机组已达到批量商业化生产的水平,并成为当前世界风力发电的主力机型,兆瓦级的机组也已经开发出来,并投入生产试运行。
同时,在风电机组叶片设计和制造过程中广泛采用了新技术和新材料，风电控制系统和保护系统广泛应用电子技术和计算机技术,有效地提高风力发电总体设计能力和水平,而且新材料和新技术对于增强风电设备的保护功能和控制功能也有重大作用。
风力发电将能迅速缓解我国能源急需和电力短缺的局面，近两年中国出现大面积的缺电，风能发电对于缓解缺电具有非同寻常的意义。
风电的诸多优势中，一个重要特点是风电上马快，不像火电、水电的建设需要按年来计算，风电在有风场数据的前提下其建设只需要以周、月来计算，即风场是可以在短时间内完成的。
世界风电正在以33%甚至在部分国家以60%以上的增速发展，我国完全有可能以迅速发展风电的模式来解决我国燃眉之急的电力短缺。
1.2世界风电技术的发展进入二十一世纪之后，随着现代电力电子技术的不断发展，新材料的涌现以及工艺的不断完善，世界风力发电技术又向前迈进了一大步，主要表现如下：（1）风力发电单机容量继续稳步上升。
直驱风机的工作原理-概念解析以及定义
直驱风机的工作原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述直驱风机是一种高效、节能的风机设备，其工作原理基于直接连接电动机和叶轮，通过电动机驱动叶轮直接产生风力，而无需传统风机中的传动装置。
直驱风机在工业生产中广泛应用，具有节能、噪音低、维护简单等优点，受到越来越多厂家和用户的青睐。
本文将详细介绍直驱风机的工作原理，探讨其优缺点，并展望其在未来的应用前景。
通过深入了解直驱风机的工作原理，可以更好地理解其在风机行业中的重要性和巨大潜力。
1.2 文章结构:本文将首先介绍直驱风机的定义和分类，包括其在工程领域中的应用范围和种类。
接着将详细阐述直驱风机的工作原理，包括驱动器和叶片的工作机制。
然后，我们将讨论直驱风机的优缺点，分析其在实际应用中的表现和局限性。
最后，通过总结直驱风机的工作原理，展望其在未来的应用前景，并得出结论。
通过对这些内容的全面探讨，读者能够深入了解直驱风机的工作原理及其在工程领域中的重要性。
1.3 目的本文旨在深入介绍直驱风机的工作原理，通过对其定义、分类、优缺点的分析，帮助读者更好地了解直驱风机的特点和应用领域。
同时，通过对直驱风机工作原理的详细解析，希望能够帮助读者掌握直驱风机在工业生产中的作用和意义，为相关领域的研究和应用提供参考。
通过本文的阅读，读者可以全面了解直驱风机的工作原理，为相关行业的技术人员和研究者提供有益的参考和指导。
2.正文2.1 直驱风机的定义和分类直驱风机是一种在风机叶轮和电机之间直接连接的风机装置，无需通过传动装置传递动力。
直驱风机可以将电机的转动直接传递给风机叶轮，从而实现高效的风力转换过程。
根据不同的传动方式和结构特点，直驱风机可以分为多种不同的分类。
其中，根据传动方式不同，直驱风机可以分为机械直驱风机和电机直驱风机两种主要类型。
机械直驱风机是通过机械装置连接电机和风机叶轮，实现动力传递；而电机直驱风机则是将电机直接连接到风机叶轮上，省去了传动装置，减少了能量损失，提高了传动效率。
《2024年直驱型风力发电系统全功率并网变流技术的研究》范文
《直驱型风力发电系统全功率并网变流技术的研究》篇一摘要：随着能源危机与环境保护问题的日益凸显，风力发电作为一种清洁可再生能源的代表，受到了广泛的关注和重视。
直驱型风力发电系统以其高效率、低维护成本等优势，在风力发电领域中占据重要地位。
本文重点研究了直驱型风力发电系统的全功率并网变流技术，探讨了其技术原理、系统构成、控制策略及实际应用等方面，以期为风力发电技术的进一步发展提供理论支持和实践指导。
一、引言随着全球能源结构的转型，风力发电作为绿色能源的重要组成部分，其发展对于缓解能源压力、减少环境污染具有重要意义。
直驱型风力发电系统以其高效、可靠的特点，在风力发电领域中得到了广泛应用。
然而，要实现风力发电系统的稳定、高效运行，关键在于其并网变流技术的研发与应用。
因此，本文旨在深入探讨直驱型风力发电系统全功率并网变流技术的相关问题。
二、直驱型风力发电系统概述直驱型风力发电系统是一种直接将风能转换为电能的发电系统，其核心部件为永磁发电机。
该系统通过风力驱动永磁发电机转动，进而产生电能。
由于没有齿轮箱等传动部件，直驱型风力发电系统具有较高的传动效率和较低的维护成本。
此外，该系统还具有较好的低电压穿越能力，能够在电网电压波动时保持稳定的输出。
三、全功率并网变流技术原理及系统构成全功率并网变流技术是直驱型风力发电系统的关键技术之一。
该技术通过将发电机产生的电能进行变换、滤波和并网等处理，实现与电网的连接。
其原理主要包括以下几个方面：1. 变换器：将发电机产生的交流电转换为直流电，再通过逆变器将直流电转换为与电网同频同相的交流电。
2. 滤波器：对变换后的电能进行滤波处理，消除谐波等干扰因素，保证并网电能的质竨。
3. 并网控制：通过控制变换器和逆变器的运行参数，实现与电网的同步并网。
系统构成方面，全功率并网变流系统主要包括变换器、逆变器、滤波器、控制系统等部分。
其中，控制系统是整个系统的核心，负责实现电能的变换、滤波和并网控制等功能。
双馈式、直驱式风力发电对比
双馈式、直驱式风力发电对比双馈式与直驱式是变速恒频风力发电机组的两种主要机型，二者各有优势并相互竞争，同时它们在技术上也相互促进。
双馈式风力发电机双馈异步风力发电机（DFIG，Double Fed Induction Generator）是一种绕线式感应发电机，双馈异步发电机的定子绕组直接与电网相连，转子绕组通过变频器与电网连接，转子绕组电源的频率、电压、幅值和相位按运行要求由变频器自动调节，机组可以在不同的转速下实现恒频发电，满足用电负载和并网的要求。
由于采用了交流励磁，发电机和电力系统构成了”柔性连接”，即可以根据电网电压、电流和发电机的转速来调节励磁电流，精确的调节发电机输出电压，使其能满足要求。
双馈式风力发电机具有以下优点：1、能控制无功功率，并通过独立控制转子励磁电流解耦有功功率和无功功率控制。
2、双馈感应发电机无需从电网励磁，而从转子电路中励磁。
3、它还能产生无功功率，并可以通过电网侧变流器传送给定子。
直驱式风力发电机直驱式风力发电机（Direct-driven Wind Turbine Generators），是一种由风力直接驱动发电机，亦称无齿轮风力发动机，这种发电机采用多极电机与叶轮直接连接进行驱动的方式，免去齿轮箱这一传统部件。
直驱式（无齿轮）风力发电机始于20多年前，由于电气技术和成本等原因，发展较慢。
随着近几年技术的发展，其优势才逐渐凸现，丹麦、德国都是在该技术领域发展较为领先的国家，国内的永磁直驱技术也得到了飞速进步。
直驱永磁风力发电机有以下优点：1、发电效率高：直驱式风力发电机组没有齿轮箱，减少了传动损耗，提高了发电效率，尤其是在低风速环境下，效果更加显著。
2、可靠性高：齿轮箱是风力发电机组运行出现故障频率较高的部件，直驱技术省去了齿轮箱及其附件，简化了传动结构，提高了机组的可靠性。
同时，机组在低转速下运行，旋转部件较少，可靠性更高。
3、运行及维护成本低：采用无齿轮直驱技术可减少风力发电机组零部件数量，避免齿轮箱油的定期更换，降低了运行维护成本。