新型高效“同步無刷勵磁風力發電系統”的開發

　　Development of “synchronous brushless excitation wind power generation system”  which is new type and efficient
　　摘要:“高速同步無刷勵磁全功率變流”風力發電技術在電壓調節和工作效率以及可靠性等方面都具有顯著的穩定性和經濟性，電能質量大大提高，可實現低電壓穿越，可調節無功，保證整體電網的安全。
　　Summary: “High-speed synchronous brushless excitation full power converter technology” have obvious stability and economical efficiency in the aspects of voltage adjustment, the quality of electric energy can be improves greatly, can realize low voltage ride through and adjust reactance so that the safety of the whole grid can be assured.
　　關鍵詞：同步；穩定性；低電壓穿越；調節無功
　　Keyword: synchronous; stability; low voltage ride through; adjust reactance
　　引言
　　風力發電以其清潔環保、發電成本低、回報周期短等優勢成為未來最有前景的綠色能源。中國風力發電發展勢頭驚人，以現有發展速度推測，中國將于未來幾年內成為全球最大的風力發電市場。
　　現有的風力發電機組技術多來源于國外，以異步雙饋和永磁直驅為常規機型，但這些機組技術存在著明顯的問題。
　　1、常規的風力發電機組及存在的問題
　　常規風力發電機的勵磁是由外部的電源通過電刷和滑環引到轉子上，但是由于電刷和滑環的存在，需要經常維護、檢修，而且在潮濕，粉塵及有腐蝕性氣體的環境中工作容易發生故障，而在化工等需要防爆的場合，電刷火花往往還是一種危險源。
　　（1）雙饋機組、直驅電勵磁機組：滑環、碳刷的不可靠問題及維護問題；
　　（2）直驅、中、高速永磁機組：退磁氧化問題；
　　（3）現有發電機自身調節能力差、低電壓穿越困難的問題。
　　為了克服上述現有技術的不足，本文提出了一種新型技術——高速同步無刷勵磁風力發電技術，該技術具有高可靠性和安全性的特點。與目前業內普遍采用的永磁直驅發電技術不同，由于無永磁材料，不會有退磁、氧化問題，使風力發電機組免維護、壽命長，并且采用全功率變流技術，電能質量優于雙饋發電，可方便實現電網的低電壓穿越功能。
　　2、新型技術——高速同步無刷勵磁系統原理
　　無刷勵磁同步風力發電機示意圖如1所示。無刷勵磁系統是無刷勵磁同步發電機最核心、最關鍵的組成部分。同步風力發電機的勵磁系統一般由兩個部分組成。一部分用于向發電機的磁場繞組提供直流電流，以建立直流磁場，通常稱之為勵磁功率輸出部分（或稱為功率單元）。另一部分用于在正常運行或發生事故時調節勵磁電流，以滿足運行的需要，它包括勵磁調節器、強行勵磁、強行減磁或自動滅磁等，一般稱為勵磁控制單元。