新型机电混合无级变速风力发电系统的发展问世，吸引了全球能源企业的极度重视，发电升速系统的创新主要是技术方面其采用一级增速装置，通过无级变速器控制电气的速度，调整发电的进度，不仅在提高系统质量维持可信度的基础上还有效的缩小系统的体积，使这种新型发电系统恒稳变速，节省安装复杂装置时间的同时还能最大限度的利用风能进行发电。本文通过研究这种新型混合发电系统的构造原理，分析其内在工作流程，对有关的专业问题进行论述和探讨。

基于全球能源行业对可再生能源的开发及环境问题的不断关注，越来越多的行动都为了加大对再生能源的有效开发与合理利用。而最为人熟知也是开发最频繁且成熟的风能，正被人们广泛的利用并存在于全球能源企业的逐渐关注中。风力发电系统受到了国内外专家及学者深入的研究，随后提出了双向反馈恒稳变速风能发电系统、低速高磁直驱风力发电系统等并与之相对应的控制措施和技巧，使风力发电的性能有很大部分的提高，也得到了广大企业的应用，但这两种系统在体积和容量上都有最为薄弱的环节，所以机电混合无级变速风力发电系统的提出从专业上提高了风力发电的综合水平。

一、新型发电系统的原理

新型风力发电系统的构成部分和内在结构，依次为风机、增速装置、无极变速器、发电机、变压器等，与母线接流的整流逆变装置双管齐下，通过直流母线连接储备装置，系统运作中，与直流相交的整流逆变装置同时为定子绕组和内资绕组供电，服务于两子的变流中，当风速处于一个适宜的变化范围时，通过增速、变速连接两子的逆电输出电频，稳定主力发电机在工作中的同步转速，以保持发出的电流恒定，正弦之间以交流电的形式直接并网，使之调节有效无功。

在整个系统储备量适中的情况下，风速若能保持在一定的范围内运作，发电系统就可能输出恒定的功率，并可直接有效地避开对电网的冲击。机电混合无极变速器作为变速装置中最主要的系统，同时也处在整个发电系统的核心位置，对整个系统工作模式的控制及分析策略有着一定的影响，其本质是为定子与外转子联合构成的电机进行级联。

风力发电系统中的变速装置是利用内外转子转动时的速度差减小，而增加机械功率的运流，完成高效率转换，风力机中的非线性关系是利用风能的系数与风速的关系进行测兑，所以推导系数与转速关系，加强风能对其的利用，是控制发电系统功率最重要的方式之一。系统的正常运行，可有效启动无风停机后续工作，规定额度内运行的高能传输，无风停机后对电厂和电网中的用户仍可进行短期时刻持续供电。而启动系统程序后，在其过程中系统若长时间处于停机状态，备用的储蓄装置无电能存储，系统就将自行启动可带动风力机转动的设备，定子将绕组发电，渐渐升高直流母线的电压，同时内转子外侧备用电子装备也随着定子驱动，以同步速度维持母线电压。

发电系统的内部一般都会有备用的储能装置，以防在无风停机时充分利用，这个装置在启动时无级变速器会通过外转子的协力驱动，使无压风机转动到一定额度限制的速度时自动促使系统的全面启动，这不仅会节省不必要浪费的发电时间还可以与发电机的驱动速度保持一致，避免了对电网和电机在大量并网工程中的冲击。风力发电机的机械传输系统能将变速器划分为两个部分，Pd合并到输出轴和Pe经两子逆变器到输出轴。额定率运行正常的情况下，变速器好比可变动型的齿轮，加上双倍驱动功率的电流运作，更加能催化发电运行过程的灵活性和稳定性。如果出现电网及发电机变频，需电量减少或突发间接性故障，在耗电过程中，放电速度缓慢甚至主机停止发电，双定子加内转子合并发电机的无极变速器就可及时的将风能转化为电能，并将所余风能还不浪费的转存与备用储能装置中去，由此一来，就会极其有效的提高了风能的使用频率，并降低了使用低电压的情况。

二、新型发电系统的实验

实验工具为10kW无级变速器样机，定子的外径、内径、轴长分别为423mm、330mm、180mm，外转子的为327.2mm、281.6mm、180mm，内转子的为280mm、56mm、180mm，风机的变频感应为11kW，维持转速的同步为375r/min。

第一，将变频器上输出频率控制为外转子转速在200r/min至370r/min之间，看模拟风机的转速，接线0.5kW负载在发电机上。依此情况实验，方可见风机转速会有所波动，内转子能维持同步转速，当外转子速度增加，影响电功率的传递速度，是指降速，内转子的电流同时减弱，而当外转子速度降低时，内转子的电流会同时增加。

第二，当外转子转速降低，内转子保持恒定转速时，将内转子的负载突然增加，以1kW为单位逐次递增两次后再返回原来的负载度数，可用此实验测量负载情况变化后的系统控制是否保持稳定性。结果经过多次实验，内转子的转速与电流不随负载的变化而变化，转速仍能保持在恒定的速度中。

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三、新型发电系统的仿真

(一)仿真模型

根据机电混合无极变速器的数字系统模式和电气风力发电系统的操控策略，建立框架式仿真图作为研究对象进行分析。

(二)风速和风能

风速的变化快但变化的速率较慢，给定波动幅度的风速，限定风速的情况下，可利用仿真模型做系统控制性的实验，随着风速的不断变化，变速器会不断调整定子电动机中的电磁方向及转向规律，使风力机可运行在系统规定的最佳速率点进行工作。

(三)母线电压

实验中一般在直流母线上安装10小时的镍氢金属电池作为储能原料装置，主机发电装置一旦以恒定功率输出电流，直流母线上的电压就会直接受到主机输入功率和电池的影响，SOC的正负的变化值也正是影响电池放电和充电状态的因素。

(四)内转子的转速频率

内转子的绕组频率要将外转子的转速值作为参考值来设定的，即使内转子与恒定转速同步，但受到外转子的波动转速影响，其本身的绕组频率也是在外转子的给定范围内波动的，而频率较慢的外转子运作时并不能完全驱动内转子的启动，当直流达到一定的限定额时，才会控制内转子绕组并快速启动，内转子达到同步速度时，电力就会自动切入电网进行发电了，所以由此看出，外界的风力及速度的影响越剧烈，内转子便能更好的稳定在恒定的同步转速中。

四、总结

通过分析和研究新型机电混合无极变速风力发电系统，基于风力发电的系统控制策略展示，搭建了仿真风力发电系统模型和实验平台，对于有关理论性质的验证，设计的有效性，根据验证结果为此新型发电系统的全面正确应用构建了坚实的基础。此系统综合了以往发电驱动装置的优点，经过实验深入研究内部潜在的细小问题并加以修整，整合功能远远超过预期效果，这种新型的发电系统带有广泛开阔的应用前景，但仍需创新设计理念完善相关研究，为发电系统的创立机制做积极的回应。

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