低压小功率风力直驱笼型异步发电机设计

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1、第24卷第3期电力科学与技术学报VoI．24No．32009年9月JOURNALOFEIECTRICPOWERSCⅡ￡NCEANDTECHNOLOGYSep．2009低压小功率风力直驱笼型异步发电机的设计口天强，黄文新，胡育文(南京航空航天大学航空电源重点实验室，江苏南京210016)摘要：分析应用于无线通信基站的风力发电机性能的特殊要求，结合实例给出异步风力发电机的设计指标；总结异步电机电动和发电2种工作状态下的异同点，对比异步电动机的设计程序，提出低／~-／b功率风力直驱笼型异步发电机的设计方法；并运用电磁设计的计算机辅助软件MathCAD，验证了设计方法的合理性．关键词：

2、风力发电；通信基站；笼型异步发电机；电磁设计中图分类号：TM614文献标识码：A文章编号：1673-9140(2009)03-0021-06Designoflow-voltagecageinductiongeneratordrivendirectlybywindpowerwuQiang，HUANGWen—xin，HUYu—wen(Aero—powerScienceandTechnologyKeyLaboratory，Na．ji“gUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract：Fortheu

3、singofWindPowerGeneratingSysteminwirelesscommunicationbase—station，thespecialrequirestowindpowergeneratorsareanalyzedinthispaper；andthegeneratordesigningtargetsaregivenwithexamplesanalyzed．Basedonthedifferencebetweentheasynchronousmachinestwowork—ingmodels(electromotorandgenerator)，adesignme

4、thodofthelow—voltagecageinductiongeneratordrivendirectlybywindpowerispresented．Andthemethodisverifiedbythecomputer—aidedelectromag—neticdesignsoftwareMathCAD．Keywords：WindPowerGeneratingSystem；communicationbase—station；cageinductiongenerator；e—lectromagneticdesigns当今社会对能源与电力供给的质量及可靠性要了一种成熟的风

5、光互补系统．由于风光互补系统削弱求越来越高，而“汶川大地震”则暴露了大电网自身了系统对大电网的依赖性，具有电力输出稳定、经济的许多弊端．早在2001年，上海模斯电子设备有限性高、对环境影响小等优点，因而越来越多地用于通公司(MUCE)就为开拓稳定的海岛通信电源而推出信基站、别墅、独立建筑、路灯、哨所等供电应用场合．收稿日期：2009-07-28基金项目：国家高技术研究发展计划(863计划)(2008AA05Z411)通讯作者：黄文新(1966-)，男，教授，博士生导师，主要从事电机控制与电机驱动的研究；E—mail：huangwx@nuaa．edu．ca22电力科学与技术学报2

6、009年9月目前，这些场合下独立运行的风力发电设备大以此为依据可以推算直驱时发电机的转速范围及额部分是由永磁同步电机构成j．但永磁材料在短定转速；如图1所示，风力发电机输出的电能经路、高温和强烈振动等环境易发生失磁，故障时不能MOSFET模块PWM整流后送给基站直流用电设备灭磁保护，在超风速等异常条件下，永磁磁极容易受或给蓄电池充电，当输出电压在一定范围内(15～到较大影响4j]．永磁同步发电机的这些固有缺陷，使25V)变化时均可以利用文献[8]所述的电压泵升它很难满足系统提出的高可靠、免维护的性能要求．原理将直流侧电压稳定在48V．当风力机选用立轴笼型异步电机结构简单、耐用、

7、成本低、体积小、风机时，由于其没有自起动能力，MOSFET模块可以便于维护，在发生短路故障时可以自我保护．特别是逆变工作，驱动电机起动立轴风力机．随着电力电子技术和控制理论的进步，采用电力电子变换器代替传统电容器提供励磁⋯，突破了电容器励磁调节困难的瓶颈，使笼型异步发电机在风力发电系统中更具有竞争力．分布式发电等应用场合，由于风电系统自身的特殊性，对发电机的性能指标提出了许多特别的要求J．尽管异步发电机在风力发电系统中的应用逐渐增多，但关于异步发电机设计的文献还很少，其设图1基站风光互补系统