憑借早先積累的理論基礎(chǔ)功底,我們通過長期艱苦的不斷探索創(chuàng)新.終于得到消除電壓短路和內(nèi)部環(huán)流的技術(shù)訣竅,使電機變頻達到實用的程度,可能將電機變頻的成本降低到只及電子變頻的1/3-1/5的程度,從而在變頻效率基本相同的前提下,使系統(tǒng)用變頻機代替變頻器,得到一個較高的系統(tǒng)性價比,成為可能。
因為變頻機中的電流和能量是雙向自由流動的,因而它的電能進人和輸出,包括有功和無功分量的變化分配,能遵循電機中能量平衡和磁勢平衡規(guī)律,白適應(yīng)調(diào)節(jié),比起只能單方向電流流通的電子原器件的控制要求,如四象限運行的調(diào)節(jié)控制。簡便的多,無須特別的技術(shù)設(shè)計。而整個電機變頻機的設(shè)計制造,也都屬于傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù),比電子變頻器容易的多。
電機是人類利用電能的最好助手,全球幾乎99%以上的電能是電機所產(chǎn)生,而大約一半以上的電能消耗在電機中,電機的波形好是其優(yōu)點。像發(fā)電機一樣,電機變頻機中電壓電流波形好、諧波少,而電子變頻器的波形和諧波問題,一直是困擾
變頻器設(shè)計制造的難題,必須增添濾波器加以克服,而電機變頻中.不存在特別的波形和諧波難題,一般也不需要濾波器。
變頻機和變頻器的維護保養(yǎng),其差別更甚。從保養(yǎng)量來說,前者要比后者多,因為變頻機畢竟屬于機電裝置,有機械運轉(zhuǎn)和磨損,其保養(yǎng)量大而頻繁,但是其勞務(wù)技術(shù)含量低,操作簡單,屬于普通勞動;而變頻器是一種復(fù)雜的大功率電力電子部件,雖然保養(yǎng)時間少,但其保養(yǎng)工作的技術(shù)難度非常高,不是普通勞務(wù)所能擔當.必須由經(jīng)過專業(yè)培訓的特殊人員操作。同樣地,變頻機的修理可由電機工擔當,修理備件來源廣泛、價格低廉;而變頻器的修理卻必須由專業(yè)人員擔負,其修理難度、備件原器件來源和價格非常地高,使其修理成本高不可攀,遠非變頻機的低修理成本可以比擬,這對處于工業(yè)發(fā)展初、中期階段的發(fā)展中國家、技術(shù)尚不很先進的我國風機產(chǎn)業(yè)來說,是很符合中國國情和市場需求的。
4、PCT磁直驅(qū)+電機變頻”新型風力發(fā)電機組整機結(jié)構(gòu)簡介
由于同步發(fā)電機的空載電壓正比于發(fā)電機的機械轉(zhuǎn)速,所以在變速運行的風力發(fā)電機中使用調(diào)壓器,非常有利于發(fā)電機輸出電壓的穩(wěn)定。
PCI直驅(qū)發(fā)電機受調(diào)壓器控制,使直驅(qū)風力發(fā)電機具有恒壓功能.輸出電壓不受轉(zhuǎn)速影響;在本系統(tǒng)中的調(diào)壓器控制幅度比固定轉(zhuǎn)速的發(fā)電機來得大另外,通過調(diào)壓器的控制,還能達到調(diào)節(jié)發(fā)電機功率因數(shù)的目標。
電機變頻機受調(diào)速器控制,由于變頻機不存在電機中的機電能量轉(zhuǎn)換,變頻機中無機械力矩,所以只需要一臺很小功率的變頻調(diào)速電機驅(qū)動,就可以將輸人頻率改變?yōu)殡娋W(wǎng)工頻,當發(fā)電機在低轉(zhuǎn)速下運行時,頻率較低,則變頻機的轉(zhuǎn)速提高;反之,隨著轉(zhuǎn)速升高.變頻機的轉(zhuǎn)速降低.具體原理可參照本文前面論述的。“交流電機定則”。用不同的變頻機轉(zhuǎn)速,就可以將發(fā)電機不同轉(zhuǎn)速下變化頻率的交流電變換為額定工頻的恒頻電流,再經(jīng)升壓變壓器升壓后輸送到電網(wǎng)。
控制器接受U、 F、 N和f等輸人信號,并輸出u控制信號給調(diào)壓器,輸出n控制信號給調(diào)速器,使系統(tǒng)達到恒壓恒頻的電能目標,把系統(tǒng)所產(chǎn)生的風能輸送到電網(wǎng)。
圖5所示為本文推薦的新型大型風力發(fā)電機組結(jié)構(gòu)框圖的簡要介紹。
5、小結(jié)
針對缺乏風機核心技術(shù)的我國風機產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀,目前許多國有和民營企業(yè),爭相引進國外風機部件或整機技術(shù),大多采用許可證方式進行生產(chǎn)制造,想采用引進一改良一再創(chuàng)造的辦法獲得白己的技術(shù)。但是,正如能源基金會中國持續(xù)能源項目—《促進風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展國際經(jīng)驗報告》所分析的那樣:“本地化生產(chǎn)雖然能夠為中國帶來更多的就業(yè)機會和一些經(jīng)濟收益,但是.幾乎不可能實現(xiàn)與大型風機制造技術(shù)相關(guān)的核心技術(shù)、知識產(chǎn)權(quán)或者制造技術(shù)的轉(zhuǎn)讓實際上,外資企業(yè)雖然在中國投資建廠制造風機產(chǎn),但真正先進和核心的技術(shù)幾乎不可能轉(zhuǎn)讓給中方。這種‘技術(shù)轉(zhuǎn)讓’雖然可以給中國帶來經(jīng)濟利益.但是對中國的風機制造技術(shù)的貢獻則微乎其微。與之對應(yīng)的是,中國可以考慮真正(的中國技術(shù))發(fā)展本國風電制造產(chǎn)業(yè)”(7)我們應(yīng)該以國際最先進技術(shù)進行再創(chuàng)造,根據(jù)中國的國情開展前瞻性研發(fā),才能獲得真正屬于中國的、高水平的風機核心技術(shù)。