永磁无刷双转子风力发电机组的研究

论文摘要

随着世界能源危机的加剧和人们对环境保护意识的提高,世界各国开始重视对新能源的研究与应用。在所有可再生新能源中,风能以其无污染、范围广、效率高等优势发展最为迅速,成为目前最有前景的新能源之一。本文首先由级联式无刷双馈电机的结构和工作原理推导出永磁无刷双转子电机的结构及其工作原理,论述了永磁无刷双转子励磁机的频率f s和绕线式异步发电机频率f p及电机转速三者之间的约束关系,可以得出该电机具备变速恒频的特点,适合应用于风速变化的风力发电场合。本文还详细分析了对单风轮结构的贝兹理论的改进,首次推导出双风轮结构风机的空气动力特性,理论上验证了双风轮结构的风机在风能利用率上的提高。并针对永磁无刷双风轮结构的风力发电机的特点,详细分析了副风轮联动的永磁外转子的励磁机在不同风速下随着主风轮转速的变化,励磁机需向主风轮带动的发电机提供的转差功率的大小,分析了在主风轮转速变化的情况下,通过调节副风轮的转速,可以实现发电机的恒频50Hz输出,为今后对该机型的进一步分析奠定了理论基础。最后,本文还简要地对当前风电机组与电网的相互影响和并网技术进行分析阐述,在机组风电技术的基础上,提出了系统风电技术这一概念。除在风电机组运行时,对电能质量和低电压穿越能力有了严格要求外,在风电功率预测和风电系统储能等方面也有了一定的要求。在此基础上分析了永磁无刷双转子结构的风机在系统风电的并网技术优势所在。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 课题背景
• §1-2 世界风电发展现状
• 1-2-1 世界风能资源分布
• 1-2-2 世界风电装机容量分析
• 1-2-3 风电已成为世界主要替代能源之一
• §1-3 中国风电发展现状
• 1-3-1 中国风能资源储量及其分布
• 1-3-2 中国风电装机容量分析
• §1-4 当前主流风力发电技术
• 1-4-1 永磁直驱式风力发电机组
• 1-4-2 双馈异步式风力发电机组
• §1-5 无刷双馈电机的相关内容介绍
• §1-6 双转子电机的发展
• 1-6-1 轴向磁通永磁电机
• 1-6-2 径向磁通双转子电机
• §1-7 本文研究内容介绍
• 第二章 永磁无刷双转子电机的结构及工作原理
• §2-1 级联式无刷双馈电机结构及工作原理
• 2-1-1 级联式无刷双馈电机的结构
• 2-1-2 级联式无刷双馈电机的工作原理
• §2-2 永磁无刷双转子电机结构及工作原理
• 2-2-1 级联式永磁无刷双转子电机的结构
• 2-2-2 级联式永磁无刷双转子电机的工作原理
• §2-3 本章小结
• 第三章 永磁无刷双转子风力发电机组的研究
• §3-1 国外双风轮结构风机的发展
• §3-2 双风轮结构风机的空气动力分析
• §3-3 永磁无刷双转子风力发电机的稳定运行分析
• 3-3-1 叠套式永磁无刷双转子风机结构
• 3-3-2 级联式永磁无刷双转子风机结构
• §3-4 永磁无刷双转子风力发电机的实验运行分析
• §3-5 本章小结
• 第四章 系统风电技术
• §4-1 风电机组并网影响及并网技术分析
• 4-1-1 风电机组并网影响
• 4-1-2 并网技术分析
• §4-2 系统风电技术分析
• §4-3 永磁无刷双转子风机并网技术优势
• §4-4 本章小结
• 第五章 全文总结与展望
• §5-1 本文研究工作总结
• §5-2 今后工作展望
• 参考文献
• 致谢