新型高效“同步無刷勵磁風力發電系統”的開發

　　3、無刷勵磁系統的組成
　　（1）靜態勵磁裝置
　　由于電力電子技術的發展，現在的無刷勵磁同步發電機采用開關電源靜止勵磁裝置向交流勵磁機定子勵磁繞組提供勵磁電源。
　　（2）交流勵磁機
　　一般采用旋轉電樞式同步發電機，其功率、電壓及功率因數取決于最大勵磁電流及其相應的勵磁電壓(強勵要求)和整流回路的接線方式。而頻率可任意選擇，頻率越高，時間常數越小，反應快速性好。但頻率決定于轉速、極數和發電機使用特性的要求。
　　交流勵磁機的磁場激磁可由外電源供給，但在眾多的大中型無刷同步發電機中為了提高運行的可靠性，不受外電源的影響往往由靜態勵磁裝置供給。
　　（3）旋轉整流器
　　旋轉整流器是指由硅整流元件連同散熱器，有時還包括相應的整流橋。大多采用三相全波整流橋。旋轉整流器是無刷勵磁系統中最重要的部分，必須保證其工作在正常狀態。
　　4、高速無刷勵磁系統運行

　　風力機帶動勵磁發電機旋轉時，與主軸一起旋轉的勵磁機轉子繞組發出三相交流電，該三相交流電經旋轉整流橋整流后供給同步發電機轉子繞組勵磁電流。調節交流發電機定子勵磁繞組的勵磁電流，就可使勵磁發電機的轉子所發出的三相交流電壓得到調整，從而改變同步發電機勵磁繞組的勵磁電流。這種由勵磁發電機從轉子發電，整流器在旋轉狀態下進行整流供給同步發電機轉子勵磁的方式，就不再需要有靜止部分和轉動部分之間的相互接觸導電，完全省去了電刷和滑環的接觸。而且隨著現代半導體技術的發展，能夠利用機械性能好、高電壓、大電流的硅整流元件作為旋轉整流器使得無刷勵磁成為一種很有發展前途的勵磁方式。
　　勵磁調節器的主要功能是根據風速的變化，自動的調節勵磁發電機的勵磁，使同步發電機的電壓達到規定值，同時，勵磁調節器還有過電壓、過電流、超載等保護功能。
 

　　5. 高速同步無刷勵磁系統的主要特點和優勢
　　高速同步無刷風力發電機系統以“高速同步、旋轉無刷勵磁、全功率逆變”為核心。這是借鑒國內已有的火電、水電、風電等相關技術的基礎上，首次在風力發電系統上開發和應用的技術方案。
　　（1）高可靠性。同步發電機在火電和水電系統中占有絕對的主流地位，它在電壓調節和工作效率以及可靠性等方面具有其他發電機系統無法相比的穩定性和經濟性。這種發電機具有同等功率下體積小、效率高和安裝方便的特點。而旋轉整流勵磁技術的采用使得在風力發電領域開創了一個嶄新的發展路線。與同步直驅技術相比，更有利于分散系統危險，技術風險更小；
　　（2）風能利用范圍寬。由于采用全功率變流技術，理論上發電機轉速可從0到額定轉速變化，經過優化設計后，可提高齒輪箱效率，增大調速范圍，最大限度利用風能；
　　（3）高電能質量。采用全功率逆變的電源供電技術，可以在很大程度上提高供電電源的質量。逆變裝置的使用將發電機組和電網的隔離，可以有更多的方案和方法實現低電壓穿越，保證整體電網的安全，并網也很方便；
　　（4）并網方便。在風力發電機組正常運行前，需要將發電機接入電力系統并列運行，進入正常的發電運行模式，發電機并入電網是風力發電系統正常運行的“起點”。高速同步無刷勵磁風力發機系統采用全功率逆變，通過對變流的控制及可輸出高質量的電能，采用軟并網技術，對電網的沖擊少，并網方便；
　　（5）可廣泛應用于海上大型風電機組。由于無碳刷、滑環、退磁氧化、易遭腐蝕等不可靠問題的出現，使風電機組免維護，壽命長，為海上大型風電機組的發展提供了全新的技術方案；
　　（6）全功率逆變方案的其他優勢：如快速的響應控制速度（毫秒級）和靈活的控制能力。