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摘 要:小型风力发电市场潜力巨大。小型风电机组相关设备制造、小型风电技术研发、风电路灯等领域成为投资热点,市场前景看好。本文设计的永磁发电机,具有体积小,功率密度高等特点。
关键词:微网永磁风力发电机
中图分类号:TM32 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)09(c)-0057-02
1 引言
目前原料供应短缺以及由于资源稀少产生的成本升高导致工厂和居民的生活成本增加。其中最重要的是来自石油、煤、天然气等自然不可再生资源的缺乏。进入21世纪,学者们越来越多考虑到可持续发展,造福于后人的道路中来,人们开始减少对化石燃料无限制的开采和依赖。开始着眼于可再生能源的研发工作。目前可替代的主要能源有:燃料电池,甲醇,生物能,太阳能,潮汐能,风能。但是目前只有水力发电和核电发电功效比较显著。但是对于核能的使用风险较大,在本次2011日本九级大地震中就体现出地质运动对于机组和反应堆有着摧毁的可能性。所以研究纯净低危害的风能刻不容缓。
2 微电网风力发电
我国较大规模地开发和应用风力发电机,特别是小型风力发电机,始于70年代,当时研制的风力提水机用于提水灌溉和沿海地区的盐场,研制的较大功率的風力发电机应用于浙江和福建沿海,特别是在内蒙古地区由于得到了政府的支持和适应了当地自然资源和当地群众的需求,小型风力发电机的研究和推广得到了长足的发展。对于解决边远地区居住分散的农牧民群众的生活用电和部分生产用电起了很大作用。
进入2008年下半年以来,受国际宏观形势影响,中国经济发展速度趋缓。为有力拉动内需,保持经济社会平稳较快发展,政府加大了对交通、能源领域的固定资产投资力度,支持和鼓励可再生能源发展。作为节能环保的新能源,风电产业赢得历史性发展机遇。为全面推动经济社会发展,部分仍存在缺点、无电居民的地区加快小型风电发展步伐,加大了解决边远地区群众供电难问题的投资力度,有力推动了小型风电的进一步推广。
中国风力等新能源发电行业的发展前景十分广阔,预计未来很长一段时间都将保持快速发展。随着中国风电设备的国产化,风光互补系统等新型技术的日渐成熟,小型风力发电的成本可望再降,经济效益和社会效益提升,小型风力发电市场潜力巨大。小型风电机组相关设备制造、小型风电技术研发、风电路灯等领域成为投资热点,市场前景看好。
尤其是20世纪80年代初期,开始新兴小型风力发电技术,目标是实现农村以及边缘地区的电气化措施之一。相关技术团队研制的小型风力发电机供给农民一家一户使用。目前,一千瓦的机组技术已经大力实行,形成了一万台每年的能力。近几年来,连续十年之内国内消耗了5千台机器以上,出口也多达100多套。
国内研制如今,可以生产不同规格的产品:100W,150W,200W,300W,500W,1kW,2kW,5kW,10kW小型风力发电机。
其中小功率的发电机最为畅销。在电网不发达的农村地区,大约60万的居民利用风能实现了电气化。
3微电网的风机
小型家用风力发电机的基本构造:是由风轮,发电机装置,调向器(尾翼),塔架,限速安全机构储能装置,逆变器构成。如图1所示。
其中发电机装置又由:机头,转体,尾翼,叶片组成。可分为有螺旋桨型,无尾舵型,如图1所示。
叶片:用来接收风力并且通过机头转为电能。
尾翼:使叶片始终对着来风的方向从而捕获最大风能。
转体:使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能。
机头:转子是永磁体,定子绕组切割磁力线产生电能。
风力发电机因风量不稳定,故其输出变化的交流电,经过充电器部分的整流,再对蓄电瓶充电,使风力发电机发电产生的电能转换成相关的化学能。然后用保护电路的逆变电源把电瓶里的化学能转变成交流才能使用。其中发电机可分为三类:直流发电机,同步交流发电机,异步交流发电机。
4 微电网风力发电机
4.1 风力发电机的构造
风力发电机的参数如下:额定功率:45kW,额定转速600r/min,额定转矩715Nm,8极48槽,额定电压380V,额定电流80A。采用钕铁硼永磁体,电机直径368mm,电机长度280mm,如图2所示。
4.2 风力发电机的磁密分布
风力发电机的空载磁密云图如图4所示,可以看出,磁密最大为2.5T,发生在U型钕铁硼永磁体对应的定子中部的齿槽处。风力发电机的额定负载磁密云图如图3所示,可以看出磁密最大为3T,由于定子电流产生的磁场和永磁体产生的磁场叠加。
4.3 风力发电机的转速转矩
风机转动后经过齿轮箱升速后,机械转速为573r/min(3600弧度/分),发电机的负载电磁转矩640Nm,发出电磁功率为38.4kW,如图4所示。
5结语
本文设计的永磁发电机,具有体积小,功率密度高等特点,适合于微网小型风力发电。在电网不发达的农村地区,比如海岛、西部高山、戈壁、边防哨所,小功率的发电机比较畅销,居民利用风能、太阳能、生物质能实现了电气化。
参考文献
[1] 阮毅.电力拖动自动控制系统.机械工业出版社第四版,2010,7.
[2] 杨文焕,李正.电机拖动与基础.西安电子科技大学出版社,2008.
关键词:微网永磁风力发电机
中图分类号:TM32 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)09(c)-0057-02
1 引言
目前原料供应短缺以及由于资源稀少产生的成本升高导致工厂和居民的生活成本增加。其中最重要的是来自石油、煤、天然气等自然不可再生资源的缺乏。进入21世纪,学者们越来越多考虑到可持续发展,造福于后人的道路中来,人们开始减少对化石燃料无限制的开采和依赖。开始着眼于可再生能源的研发工作。目前可替代的主要能源有:燃料电池,甲醇,生物能,太阳能,潮汐能,风能。但是目前只有水力发电和核电发电功效比较显著。但是对于核能的使用风险较大,在本次2011日本九级大地震中就体现出地质运动对于机组和反应堆有着摧毁的可能性。所以研究纯净低危害的风能刻不容缓。
2 微电网风力发电
我国较大规模地开发和应用风力发电机,特别是小型风力发电机,始于70年代,当时研制的风力提水机用于提水灌溉和沿海地区的盐场,研制的较大功率的風力发电机应用于浙江和福建沿海,特别是在内蒙古地区由于得到了政府的支持和适应了当地自然资源和当地群众的需求,小型风力发电机的研究和推广得到了长足的发展。对于解决边远地区居住分散的农牧民群众的生活用电和部分生产用电起了很大作用。
进入2008年下半年以来,受国际宏观形势影响,中国经济发展速度趋缓。为有力拉动内需,保持经济社会平稳较快发展,政府加大了对交通、能源领域的固定资产投资力度,支持和鼓励可再生能源发展。作为节能环保的新能源,风电产业赢得历史性发展机遇。为全面推动经济社会发展,部分仍存在缺点、无电居民的地区加快小型风电发展步伐,加大了解决边远地区群众供电难问题的投资力度,有力推动了小型风电的进一步推广。
中国风力等新能源发电行业的发展前景十分广阔,预计未来很长一段时间都将保持快速发展。随着中国风电设备的国产化,风光互补系统等新型技术的日渐成熟,小型风力发电的成本可望再降,经济效益和社会效益提升,小型风力发电市场潜力巨大。小型风电机组相关设备制造、小型风电技术研发、风电路灯等领域成为投资热点,市场前景看好。
尤其是20世纪80年代初期,开始新兴小型风力发电技术,目标是实现农村以及边缘地区的电气化措施之一。相关技术团队研制的小型风力发电机供给农民一家一户使用。目前,一千瓦的机组技术已经大力实行,形成了一万台每年的能力。近几年来,连续十年之内国内消耗了5千台机器以上,出口也多达100多套。
国内研制如今,可以生产不同规格的产品:100W,150W,200W,300W,500W,1kW,2kW,5kW,10kW小型风力发电机。
其中小功率的发电机最为畅销。在电网不发达的农村地区,大约60万的居民利用风能实现了电气化。
3微电网的风机
小型家用风力发电机的基本构造:是由风轮,发电机装置,调向器(尾翼),塔架,限速安全机构储能装置,逆变器构成。如图1所示。
其中发电机装置又由:机头,转体,尾翼,叶片组成。可分为有螺旋桨型,无尾舵型,如图1所示。
叶片:用来接收风力并且通过机头转为电能。
尾翼:使叶片始终对着来风的方向从而捕获最大风能。
转体:使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能。
机头:转子是永磁体,定子绕组切割磁力线产生电能。
风力发电机因风量不稳定,故其输出变化的交流电,经过充电器部分的整流,再对蓄电瓶充电,使风力发电机发电产生的电能转换成相关的化学能。然后用保护电路的逆变电源把电瓶里的化学能转变成交流才能使用。其中发电机可分为三类:直流发电机,同步交流发电机,异步交流发电机。
4 微电网风力发电机
4.1 风力发电机的构造
风力发电机的参数如下:额定功率:45kW,额定转速600r/min,额定转矩715Nm,8极48槽,额定电压380V,额定电流80A。采用钕铁硼永磁体,电机直径368mm,电机长度280mm,如图2所示。
4.2 风力发电机的磁密分布
风力发电机的空载磁密云图如图4所示,可以看出,磁密最大为2.5T,发生在U型钕铁硼永磁体对应的定子中部的齿槽处。风力发电机的额定负载磁密云图如图3所示,可以看出磁密最大为3T,由于定子电流产生的磁场和永磁体产生的磁场叠加。
4.3 风力发电机的转速转矩
风机转动后经过齿轮箱升速后,机械转速为573r/min(3600弧度/分),发电机的负载电磁转矩640Nm,发出电磁功率为38.4kW,如图4所示。
5结语
本文设计的永磁发电机,具有体积小,功率密度高等特点,适合于微网小型风力发电。在电网不发达的农村地区,比如海岛、西部高山、戈壁、边防哨所,小功率的发电机比较畅销,居民利用风能、太阳能、生物质能实现了电气化。
参考文献
[1] 阮毅.电力拖动自动控制系统.机械工业出版社第四版,2010,7.
[2] 杨文焕,李正.电机拖动与基础.西安电子科技大学出版社,2008.