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            國外直驅式風力發電機技術應用


            風能作為一種潔凈的可再生能源,隨著技術逐步成熟,今后的運行成本會低于水電和火電,發展前景非常廣闊。目前的風力發電機單機容量的不斷振動篩粉機增大, 變速恒頻、變槳矩型風力機逐漸占據了主導地位。齒輪箱是在目前MW級風力發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動型的風力發電機組(亦稱:無齒輪風力發動機),這種機組采用多級異步電機與葉輪直接連接進行驅動的方式,免去齒輪箱這一傳統部件(結構特征見下圖),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、低風速時高效率等多種優點,在今后風力機發展中有很大的發展空間[GXS型高效細粒原煤分級篩1~4]。 1995年美國紐約州的一家研究機構設計出一種新型可變磁阻發電機,即使風力發動機中的磁性裝置取代了機械的齒輪箱。該設計的特點在于大輥式破碎機量的極有一個比6個極造價還便宜的卷繞結構,可變磁阻電機的極結構能夠承受萬向操作而不需要提高造價輸送機械[1]。 2000年,加拿大M.eng. M. Dubois博士提出風力發電機中的齒輪箱置于電機和轉子之間對部分工作負載的效率提高不利,而且較易受損耗,若使用一個和風葉輪給煤機力機轉速相同的電機就可以免去齒輪箱。事實上在水力電站應用直驅式低速旋轉電機并不新鮮,然而應用于風力發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致的最高扭矩密度;聯網用的變流器的選擇;采取何種措施達到應有的噪音水平;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圓錐破石機]。 1997年的風機力市場上出現了兼具無齒輪、變速變漿距等特征的風力機, 這些高產粉料螺旋輸送機能、運行維護成本低的先進機型有E-33、E-48、E-70等型號,容量從330kW至2MW,由德國 ENERCON GmbH公司制造,它們的制造始于1992年[4震動喂料機]。2000年瑞典ABB公司研制成功了3MW的巨型可變速風力發電機組環錘破碎機,其中包括永磁式轉子結構的高壓風力發電機Windformer,容量3MW、高約70m、風扇直徑約90m[5破碎機,6]。2003年在Okinawa電力公司開始運行的M冷礦振動篩WT-S2000型風力機是日本三菱重工首度完全自行制造的2MW級風機,采用小尺寸的變速無齒輪永磁同步電機,新型輕質葉片[12星型給料機]。下表為部分風力機制造商所申請的直驅式風力機的相關專利: 專利號專利名稱申請人申請日/公開日同族專利DE4437972Permanent magnet excited wind power generatorSIEMENS AG (DE)1996.4.25/1994.10.24 EP0864748Low speed gearless wind turbineJEUMONT IND (FR); FRAMATOME SA (FR)1998.9.16/1998.3.10WO9840627US6285090FR2760492CA2280935EP0864748WO03008802METHOD AND DEVICE FOR SPEED-VARIABLE POWER ELECTRONIC微型電磁振動給料機 ADJUSTMENT OF A GEARLESS WIND POWER PLANTABB RESEARCH LTD (CH);; DATTA RAJIB (DE);; BERNET STEFFEN (DE);; REINOLD HARRY (DE)2003.1.30/2002.7.16EP1407141US2004119292DE10134883US2004119292Method and configuration for controlling a wind energy installation without a gearbox by electronically varying the speedABB research ltd.2004.6.24/2003.12.11WO03008802EP1407141DE10134883US2003209912Wind power electrical generating systemBADGER RANDALL (US)2003.11.13/2003.5.6 RU2211950WIND SET WITHOUT REDUCTION GEARKIRSANOV ALEKSANDR VIKTOROVICH2003.9.10/2001.11.6 EP1394406Gearless wind turbine with multiple generatorKLINGER FRIEDRICH PROF DR-ING (DE)2004.3.3/2003.8.22DE10239366WO2005019642WIND TURBINE BLADE PITCH CHANGE BY MEANS OF ELECTRIC STEPPING MOTORGEN ELECTRIC (US);; HAGEDORN RALF (DE)2005.3.3/2003.8.21 SU1772409WIND PLANT WITHOUT REDUCTION GEARUFIMSK AVIATSION INST (SU)1992.10.30/1990.5.7 DE2533805Wind power driven generators-in wgich several direct driven units are electrically connected together have gearless connection between wind vanes and generators 1977.3.24/1975.7.29  可以發現,(直驅式)無齒輪風力發電機始于20多年前,卻在近幾年又重新引起研究人員的極大興趣,積極將該技術應用于產品推向風力發電市場,德國、美國、丹麥都是在該技術領域發展較為領先的國家。其中德國西門子公司開發的(直驅式)無齒輪同步發電機被安裝在世界最大的挪威風力發電場,據稱效率達98%[15砂石清洗機]。&nbs提升設備p;

             

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