國外直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機技術(shù)應(yīng)用

　　風(fēng)能作為一種潔凈的可再生能源，隨著技術(shù)逐步成熟，今后的運行成本會低于水電和火電，發(fā)展前景非常廣闊。目前的風(fēng)力發(fā)電機單機容量的不斷增大, 變速恒頻、變槳矩型風(fēng)力機逐漸占據(jù)了主導(dǎo)地位。齒輪箱是在目前MW級風(fēng)力發(fā)電機組中過載和過早損壞率較高的部件，國外開始研制一種直接驅(qū)動型的風(fēng)力發(fā)電機組（亦稱：無齒輪風(fēng)力發(fā)動機），這種機組采用多級異步電機與葉輪直接連接進行驅(qū)動的方式，免去齒輪箱這一傳統(tǒng)部件（結(jié)構(gòu)特征見下圖），具備低噪聲、提高機組壽命、減小機組體積、降低運行維護成本、較低的噪音、低風(fēng)速時高效率等多種優(yōu)點，在今后風(fēng)力機發(fā)展中有很大的發(fā)展空間[1～4]。

　　1995年美國紐約州的一家研究機構(gòu)設(shè)計出一種新型可變磁阻發(fā)電機，即使風(fēng)力發(fā)動機中的磁性裝置取代了機械的齒輪箱。該設(shè)計的特點在于大量的極有一個比6個極造價還便宜的卷繞結(jié)構(gòu)，可變磁阻電機的極結(jié)構(gòu)能夠承受萬向操作而不需要提高造價[1]。

　　2000年，加拿大M.eng. M. Dubois博士提出風(fēng)力發(fā)電機中的齒輪箱置于電機和轉(zhuǎn)子之間對部分工作負(fù)載的效率提高不利，而且較易受損耗，若使用一個和風(fēng)力機轉(zhuǎn)速相同的電機就可以免去齒輪箱。事實上在水力電站應(yīng)用直驅(qū)式低速旋轉(zhuǎn)電機并不新鮮，然而應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電機則仍有一些問題需要研究，如University of Durham, Chalmers University of technology in Goteborg and Darmstadt University of Technology等高校研究了風(fēng)力機中電機的合適重量；最適合的機型(同步、永磁、可變磁阻等型式)選擇；電流和壓力的波動所導(dǎo)致的最高扭矩密度；聯(lián)網(wǎng)用的變流器的選擇；采取何種措施達到應(yīng)有的噪音水平；在目前推薦使用由多個模塊組成，方便運輸，且某部件失效時仍可正常運行的電機的情況下，是否能設(shè)計不含額外損耗的電機；永磁電機由于高效高扭矩密度而越來越多地被采用，這是否會導(dǎo)致過量的鐵損耗，磁性材料的選擇，如何磁化這些材料，在運行或失效的情況下如何防止消磁狀況[4]。