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永磁同步风力发电机的原理和前景 　　我国风能资源非常丰富，可开发的风能潜力巨大。根据相关资料显示，我国陆地风能资源可开发量大约有23.8亿千瓦，海上风能资源可开发量约2亿千瓦。我国风能资源比较集中，“三北”地区（华北、东北和西北）以及东南沿海地区、沿海岛屿潜在风能资源开发量约占全国的80%.风能资源与煤炭资源的地理分布具有较高的重合度，与电力负荷则呈逆向分布。 “十三五”时期，我国风力发电机装机容量占发电机总容量比例将进一步加大，出于电网安全考虑，风力发电机组必须在“低电压穿越”保障下“御风而行”。根据 发改委能源研究所有关人士透露，2020年陆地风电的成本将与煤电持平，之后风电将逐步脱离 补贴，“降低成本”也成为风电行业未来发展面临的新的“瓶颈”。扬州市引江发电设备有限公司成功推出2.5MW高速永磁同步风力发电机，实现了发电机低成本制造，使机组极易实现低电压穿越，在国内处于技术领先水平。 永磁同步风力发电机由于机械损耗小、运行效率高、维护成本低等优点成为继双馈感应风电机组之后的又一重要风力发电机型受到社会广泛关注，并逐渐开始投入使用。永磁同步风力发电机主要由风力机、永磁同步发动机、变频器和变压器组成。 （1）基本原理 永磁同步风力发电的基本原理，就是利用风力带动风力机叶片旋转，拖动永磁同步发电机的转子旋转，实现发电。永磁同步风力发电系统和笼型变速恒频风力发电系统类似，只是所采用的发电机为永磁式发电机，转子为永磁式结构，不需外部提供励磁电源，提高了效率。它的变频恒速控制是在定子回路中实现的，把永磁同步发电机的变频的交流电通过变频器转变为电网同频的交流电，实现风力发电的并网，因此变频器的容量与系统的额定容量相同。 （2）技术特点 随着科学技术的发展和更新，由于永磁材料性能和电力电子装置的改善，永磁同步发电机已变得越来越具吸引力了。 采用永磁同步发电机的风力发电系统具有以下特点：1）永磁同步发电机系统不需要励磁装置，具有重量轻、效率高、功率因数高、可靠性好等优点；2）变速运行范围宽，即可超同步运行也可以亚同步运行；3）转子无励磁绕组，磁极结构简单、变频器容量小，可以做成多极电机；4）同步转速降低，使风轮机和永磁发电机可直接耦合，省去了风力发电系统中的齿轮增速箱，减小了发电机的维护工作并降低噪声，使直驱永磁风力发电机系统。 （3）适用场合 1）在电力供应匮乏、交通不便、燃料短缺，但是风力资源丰富的地区，可以解决部分用电问题，如为高速公路照明设备提供电源等；2）在单机容量比较小的风场，永磁同步发电系统能够高效并网发电；3）为农村、牧区、边防哨所、气象台站等偏远、负载较轻的用户，提供电力。

发电机无触点点火系统之所以应用较广是因为这个原因 无触点磁电机点火系统 无触点磁电机点火系统是通过触发线圈（传感器）获取触发电流的，通过控制晶体管或晶闸管来控制点火线圈初级电流的通断，使次级线圈产生高电压。无触点磁电机点火系统又称为磁电机半导体点火系统，简称PEI。无触点点火系统无需保养，成本不高，技术上也不复杂，所以应用较广。现在的小型柴油机几乎全部都使用这种无触点磁电机点火系统。 无触点磁电机点火系统按照点火能量储存方式的不同，可分为电感式和电容式两种。目前，在小型柴油机（摩托车和柴油发电机组）上广泛使用的是电容式。电容式点火系统是以磁电机为电源，将点火能量储存在电容器中的点火系统，简称CDT点火系统。根据触发线圈结构形式的不同，CDT点火系统又分为带触发线圈的CDI点火系统和不带触发线圈的CDI点火系统。下面以带触发线圈的CDT点火系统为例讲解无触点磁电机点火系统的工作原理。 电容放电无触点磁电机点火系统主要由磁电机、电子点火器、点火线圈和火花塞等组成。 （1）电机 磁电机是永磁交流发电机的简称，它是点火系统和其他用电设备的电源。磁电机是借 磁铁转子绕定子旋转时，使固定在定子上的线圈切割磁力线而发电。根据转子和定子的相互位置，磁电机可分为如下两种类型：内转子式磁电机和外转子电机。 摩托车和机组等用的磁电机转子常与飞轮做成一体。常用的四极外转子装在飞轮内，在飞轮上固定四块尺寸、形状相同，用铁氧体材料制成的磁铁，并沿径向充磁，相邻磁铁的极性相反。飞轮体为导磁良好的低碳钢，是磁路的组成部分。 在作为定子的底板上固定着充电线圈、触发线圈和信号、照明线圈等。充电线圈向点火系统电子点火器中储能电容器充电。触发线圈输出触发脉冲送出点火信号。信号、照明线圈分别向摩托车信号系统和照明系统供电。 四极外转子磁电机，转子旋转180°，穿过定子线圈铁芯的磁通和产生的感应电动势变化一个周期。也就是说，转子每转一周，线圈上的磁通和感应电动势变化两个周期。 （2）电子点火器 电子点火器的全部电子元件通常都封装在一起。其工作过程可分三个阶段：充电、触发和放电。 ①充电 充电线圈的感应电动势是正、负交变的。当其电动势在图示的上端为正时，经二极管向储能电容器充电到所需的点火电能。在充电回路中，点火线圈的匝数少，电感不大，它对电容器充电没有明显的影响。 磁电机在低速段，随着转速的升高，充电线圈的电动势增大，电容器上的端电压迅速上升。在高速段，虽充电线圈电动势继续增大，但由于充电时间缩短和充电线圈中的自感电动势增加，电容器上的端电压反而下降，这对点火系统的高速性能不利。 采用小容量的电容器可提高点火系统的高速性能。因为电容器的充电时间常数与电容器的容量成正比。减小电容量，可以减小充电时间常数，加快电容器的充电，电容器端电压得以提升。当点火开关闭合时，则充电线圈搭铁，电容器不能充电，点火系统停止工作。 ②触发 来自触发线圈上的电子点火器的触发信号通过由触发线圈电动势的正端一二极管VD2一限流电阻R1—R2、C2组成的高通滤波器（使触发电流更陡一些）一曰日日闸管SCR控制极（和R3）一触发线圈电动势的负端的触发电流，使晶闸管SCR导通。限流电阻R1的作用是限制触发电流，使其不超过晶闸管的允许值。分流电阻R3用以调整并稳定触发电流。二极管VD2阻止触发线圈L4的负脉冲加于晶闸管SCR控制极上。为满足柴油机在启动等低速时的点火要求，触发线圈L4的匝数较多。 ③放电 晶闸管SCR触发导通时，电容器上的电能经晶闸管SCR阳极、阴极向点火线圈初级绕组Ll迅速放电，点火线圈铁芯磁通迅速变化，在次级绕组上感应出使火花塞产生电火花的高压。 点火提前角由飞轮、曲轴及充电线圈、触发线圈的相互安装位置决定。对四极外转子式磁电机而言，飞轮旋转一周，充电线圈、触发线圈产生两次正脉冲，电容完成充、放电两个循环，晶闸管导通两次，火花塞跳火两次。对于二冲程柴油机来说，有一次是多余的，但没有坏处，因为它是发生在排气冲程。但对四冲程柴油机来说，则产生4次点火，有3次是多余的，这些多余的跳火会影响柴油机的正常工作。为此，常在飞轮外边缘安装单独的触发线圈的磁铁，使触发线圈在飞轮旋转一圈中产生一个脉冲，火花塞只跳火一次。 电容放电式点火系统能产生快速上升的高电压；能有效地抑制高压点火电路中诸如火花塞积炭污染出现的电气故障；在高转速，触发脉冲电压升高，晶闸管控制极触发电压提前到达，晶闸管提前导通，点火可自动提前，这使电容放电式点火系统在高速范围能产生一个稳储能量，增大点火电压和点火能量。其主要缺点是电压上升快产生过大的无线电干扰；放电时间短，火花持续仅0.1~0.3ms，不能保证混合气特别是稀混合气的完全燃烧，不但增加了有害气体的排放量，而且恶化了燃油经济性，所以其使用范围受到较大限制。