永磁同步发电机的应用与优势

永磁式交流同步发电机定子与普通交流电机相同，由定子铁芯和定子绕组组成，在定子铁芯槽内安放有三相绕组。转子采用永磁材料励磁。当风力带动发电机转子旋转时，旋转的磁场切割定子绕组，在定子绕组中产生感应电动势，由此产生交流电流输出。定子绕组中的交流电流建立的旋转磁场转速与转子的转速同步。

永磁发电机的横截面如图9-8所示。永磁发电机的转子上没有励磁绕组，因此无励磁绕组的铜损耗，发电机的效率高；转子上无集电环，运行更为可靠；永磁材料一般有铁氧体和钕铁硼两类，其中采用钕铁硼制造的发电机提价较小，重量较轻，被广泛应用。

图9-8　永磁电机的横截面

永磁发电机的转子极对数可以做得很多。从式（9-1）可知，其同步转速较低。轴向尺寸较小，径向尺寸较大，可以直接与风力发电机相连接，省去了齿轮箱，减小了机械噪声和机组体积，从而提高系统的整体效率和运行可靠性。但其功率变换器的容量较大，成本较高。(www.xing528.com)

永磁发电机在运行中必须保持转子温度在永磁体最高允许工作温度之下，因此，风力机中永磁发电机常做成外转子型，以利于永磁体散热。外转子永磁发电机的定子固定在发电机中心，而外转子绕着定子旋转。永磁体沿圆周径向均匀安放在转子内侧，外转子直接暴露在空气中。相对于内转子具有更好的通风散热条件。

由低速永磁发电机组成的风力发电系统如图9-9所示。定子通过全功率变流器与交流电网连接，发电机变速运行，通过变流器保持输出电流的频率与电网频率一致。

图9-9　低速永磁发电机风力发电系统

低速发电机组除应用永磁发电机外，也可采用电励磁式同步发电机，同样可以实现直接驱动的整体结构。