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变频器在风电行业的传动系统中被广泛应用

信息来源:chuandong.biz  时间:2013-07-18  浏览次数:828

      变频器被广泛应用在风电行业的传动系统中,主要的两个应用点是:连接发电机;应用于双馈电机,起同向、同频、同压的作用。

      目前,世界上大中型风力发电机组主要有两种型式:一类是定桨距失速调节型,属于恒速机型,一般使用同步电机或者鼠笼式异步电机作为发电机,通过定桨距失速控制的风轮机使发电机的转速保持在恒定的数值,继而使风电机组并网后定子磁场旋转频率等于电网频率,转子、叶轮的变化范围小,捕获风能的效率低;另一类是变速变距型,一般采用双馈电机或者永磁同步电机,通过调速器和变桨距控制相结合的方法使叶轮转速可以跟随风速的变化在很宽的范围内变化,保持最佳叶尖速比运行,从而使cp(风能利用系数)在很大的风速变化范围内均能保持最大值,能量捕获效率最大。发电机发出的电能通过变流器调节,变成与电网同频、同相、同幅的电能输送到电网。相比之下,变速型风力发电机具有不可比拟的优势。
      目前流行的变速变桨风力发电机组的动力驱动系统主要两种方案:一种是升速齿轮箱、绕线式异步电动机、双馈电力电子变换器组合;另一种是无齿轮箱的直接驱动低速永磁发电机和全功率变频器组合。两个方案各有优缺点:前者采用高速电机,体积小重量轻,双馈变流器的容量仅与电机的转差容量相关,且效率高、价格低廉,缺点是升速齿轮箱价格贵,噪音大、易疲劳损坏;后者无齿轮箱,可靠性高,但采用低速永磁电机,体积大,造价高,变频器需要全功率,成本提高。
      除了上述两个方案外,还引入了两个折中方案,一个是低速集成齿轮箱的永磁同步电机和全功率变频器组合;一个是高速齿轮箱的永磁同步电机和全功率变频器组合。根据美国国家可再生能源实验室报告的量化比较数据分析,这两种折中方案也具有很大的发展潜力。
      目前该市场使用的比较多的变频器品牌有:ABB、VACON等。由于该领域技术门槛较高,这些国外品牌在这一关键部件市场占据了垄断的地位。
      ABB公司目前主要有两类产品应用于风力发电系统,一类是应用于双馈发电机系统的变频产品acs800-67,一类是应用于永磁同步电机且无齿轮箱(直驱系统)的变频产品acs800-77。这两款产品代表了当今风电的两大主流方向,现已经成功应用于世界各地。
      至于在核电行业,用变频的地方就更多了, 一般90kW以上的电机都使用变频器驱动,此外,各种水泵油泵也都使用变频器进行调控。
      而风电设备制造业又以中小企业居多,行业竞争已近白热化,整合、洗牌趋势十分明显。
      2011年风电行业低压变频器的市场规模为7.1亿,因为国家在2011年对此行业的投资减少,所以风电行业对低压变频器的需求量较2010年少了很多。

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