風力發電機組包括風輪、發電機;風輪中含葉片、輪轂、加固件等組成;它有葉片受風力旋轉發電、發電機機頭轉動等功能。風力發電電源由風力發電機組、支撐發電機組的塔架、蓄電池充電控制器、逆變器、卸荷器、并網控制器、蓄電池組等組成。
風力發電機組進行發電時,都要保證輸出電頻率恒定。這無論對于風機并網發電還是風光互補發電都非常必要。要保證風電的頻率恒定,一種方式就是保證發電機的恒定轉速,即恒速恒頻的運行方式,因為發電機由風力機經過傳動裝置進行驅動運轉,所以這種方式無疑要恒定風力機的轉速,這種方式會影響到風能的轉換效率;另一種方式就是發電機轉速隨風速變化,通過其它的手段保證輸出電能的頻率恒定,即變速恒頻運行。
在機組大型化的發展過程中,人們遇到的挑戰之一是傳動系統的結構該如何取舍。
通常,我們看到的方案就是在高速、中速和直驅及其配套的發電機解決方案,這些方案其實都是企圖在機械變速裝置和發電裝置之間權衡。
歐盟在 2012 到 2017 年期間資助的大型海上機組計劃 ( INNWind.EU 計劃) 里,有一個重要的參與者:Magnomatics - 一家位于謝菲爾德 (Sheffield) 的英國企業。
Magnomatics 擁有一種稱為磁吸齒輪 (magnetic-gears) 的專利技術。
我們看上面的圖,左側是傳統的行星式齒輪耦合的結構,右側是用永磁體之間的磁力耦合實現了和行星式傳動一樣的效果。磁齒輪利用磁力傳動 ,沒有機械接觸。無接觸的結構從根本上解決了傳統齒輪箱的各種問題,因為它不需要潤滑,工作更穩定,可靠性更高,損耗小,效率高。
在這個技術的基礎上,Magnomatics 提出了一種稱為 Pseodu-Direct Drive (PDD) 的解決方案。這里的 Pseodu 是偽裝的意思,直接翻譯就是偽直驅 (PDD)技術。
PDD 技術就是把磁吸齒輪放到一組定子線圈的內部,如下圖所示, 整個結構等效于把行星齒輪嵌入到發電機定子內部,只是這個行星齒輪是磁力齒輪。
這個結構的優勢是什么呢?
首先它是一個高速解決方案,這樣在發電機定子側就獲得了高速電機的所有優勢;
同時,他的高傳動比來自磁力齒輪,避免高傳動比機械結構的種種弊端。
也就是說,它不再是一個妥協的結果,而是用全新的方式消除了傳動機械變速裝置帶來的種種問題。
概念設計的 3D 圖示
具體地講,它有如下優勢:
1、不再需要機械的變速箱
2、非常高效率 (> 97%)
3、高可靠性
4、低維護
5、低冷卻要求
6、固有扭矩過載保護
7、低噪聲
8、重量和體積比直驅型小很多
目前這一技術還處于原型驗證階段,小編會持續關注其發展。也歡迎對此項技術有更多了解的朋友一起交流。
(審核編輯: Doris)
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