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并联电容励磁的基本原理
2019-6-5 阅读(864)
永磁同步发电机采用永磁体磁钢，转子磁场不可调，主要从两个方面稳压：[2]一是适当选择发电机本身的电磁参数，使外特性曲线设计平坦，使负载运行时电压调整率不超过允许值；二是外部加电容器或者电抗器来稳定电压。
图1为永磁同步发电机的U=f（n）曲线，图中横坐标风速线性增大，纵坐标示意发电机的电压特性。实际上，风能具有随机性和变化性，导致永磁同步风力发电机的输出电压不稳定：当风速过大时（图中n2以上），高输出电压会烧毁发电机以及后端的整流器件；当风速过小时（图中n1以下），低输出电压会导致发电机后端的设备（整流器、蓄电池充电器、逆变器等）因低压截止工作。
此外，永磁发电机在制造时如果额定风速定得较低，为了要满足工作要求，同等功率的电机重量往往是国外的3～5倍，由于永磁材料价格高昂，使成本大大增加。在不采取任何措施的情况下，风速变化时其电压特性即为直线1所示，可以看到其高工作风速只能在a点，且由于励磁不可调，电压变化率较大，只能利用区间I 中的风能。
考虑并联电容动态励磁方法时，可以在发电机设计时将额定风速定得较高，同等功率电机的成本大大减小，低风速时电压下降的问题可以由电容动态投切解决。并联电容时电压特性为直线2所示，可见其高工作风速达到b，扩展了可利用风速区间Ⅲ。当风速逐渐减小时，电容动态的投入使电压基本保持恒定，甚至在切入风速以下继续工作，这样便拓展了可利用风速区间Ⅱ。可见并联电容动态励磁的方法不仅可以稳定电压，而且提高了风能利用率，获得更多的有功功率输出，且电容的价格远远低于永磁材料。
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