针对永磁风力发电机采用无源整流结构时,由于整流桥特性及交流电抗所引起的发电机电流谐波大、功率因数低、效率低等缺点,研究了一种基于磁能恢复开关(MERS)的发电机交流电抗补偿方法,理论分析和仿真结果表明MERS能改善永磁风力发电机的机侧功率因数,并产生电压来补偿发电机同步电抗的影响,从而提高风电系统的输出功率和效率。
在研究现有横磁通永磁电机结构的基础上,提出一种新型横磁通永磁风力发电机设计,其高转矩密度、低速、无刷化的特点非常适宜在直驱式风力发电系统应用。发电机整体由多模块组合而成,每个模块采用组合式定子结构可以降低加工难度,聚磁式转子设计显著提高了每极磁通。该电机各相之间实现了电磁和结构的双重解耦,设计自由度大,在综合考虑转矩密度和漏磁比例的基础上确定了电机的主要尺寸。通过三维有限元法进行了样机的磁场分析和性能计算,研究表明横磁通永磁发电机的输出电压调整率比传统永磁同步发电机小,输出电压的稳定度高。样机实验与计算结果基本吻合,验证了设计方法的正确性。
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