永磁无刷双馈风力发电机及其系统

成果名称

永磁无刷双馈风力发电机及其系统

成果联系人

姜永将

职称

讲师

所在单位

自动化学院、人工智能学院

联系电话

Email

yongj@njupt.edu.cn

技术成熟度

原理样机

技术分类

其他

核心专利号

所属学科方向

一级学科

电气工程

二级学科

电机与电器

应用行业

风力发电

项目概况：

双馈感应风力发电系统可变速恒频运行，风能利用率高，变换器容量远小于发电机容量，具有成本低、调速性能好等优点，但是，双馈感应电机的电刷和滑环降低了其可靠性且需要定期维护，为此，无刷双馈电机成为应对风电市场成本压力与可靠性需求的一种有效解决方案。但传统无刷双馈电机功率密度低、谐波含量大，仍无法得到商业应用。

本项目于永磁磁场调制提出了一种永磁无刷双馈电机及其系统，采用定子功率绕组和控制绕组共铁心的结构，定子两套绕组的极对数不相等消除直接耦合，通过特殊的双转子结构实现控制绕组和功率绕组的间接耦合，外转子为调磁环转子，内转子为永磁转子，永磁内转子为无刷双馈电机提供励磁，调磁环外转子对永磁内转子的磁场进行调制，实现功率绕组和控制绕组的间接耦合作用，既解决了传统无刷双馈电机转子结构复杂，谐波大，效率低等缺点，又实现了无刷双馈电机的永磁化，有效提高了电机功率密度和功率因数。

关键技术：

1.一种永磁励磁的无刷双馈风力发电机，通过采用双转子结构，外转子为调磁环转子，内转子为内置式永磁转子，取消了传统上需要采用特殊笼型绕组或磁阻转子的结构，采用永磁材料建立电机内部气隙磁场，消除了转子铜耗，有效提高了气隙磁密，功率密度大，效率高、功率因数高。

2.所提发电机本身具有自增速功能，可以取消或减少齿轮箱级数；内置式永磁转子，相比同尺寸表贴式具有更多磁路，提高永磁利用率。

3.提出有效的优化设计方案，永磁无刷双馈电机电磁参数的准确计算方法，综合采用多耦合场分析方法，建立准确的温度场计算模型。

应用领域和市场前景：

本项目应用于风电领域，当前，双馈感应发电系统所占市场份额最高，但双馈感应发电机带有齿轮箱、电刷和滑环，需要定期进行维护，使得可靠性下降，维护成本增加，特别是在海上风电等维护不便、对可靠性要求极高的场合应用受到极大限制。此外，该类型风力发电系统的低电压穿越能力较差。永磁双馈风力发电系统兼具双馈感应和永磁直驱风电系统的优点，具有较好的应用前景。

合作方式（技术转让，技术开发，技术服务，技术咨询，技术入股）：

技术转让；技术开发；技术咨询；技术服务；技术入股

图片：（1-5张，文件大小不低于1MB，图片清晰，并标注图片说明）

图 1永磁无刷双馈发电机拓扑及磁路图

图2 永磁磁场调制式无刷双馈发电机等效模型