近期，中国船舶集团旗下汾西重工自主研制的9兆瓦(MW)级高速永磁同步风力发电机正式下线。该电机拥有完全独立自主知识产权，拥有多项核心技术，已在10MW试验台进行全面测试，各项性能得到充分验证，性能指标达到国际先进水平。

　　

　　兆瓦是一种表示功率的单位，常用来指发电机组在额定情况下单位时间内能发出来的电量。兆瓦是功率基础单位瓦的数量级衍生单位，而功率本身是对于单位时间内做功的描述，类似毫瓦、千瓦等名词。兆瓦的定义是每秒做功1,000,000焦耳，每小时做功3,600,000,000焦耳。所以兆瓦的意思又可认为每秒发电100万焦耳的电量。兆瓦与千瓦、瓦之间的换算关系是：1兆瓦=100万瓦;1兆瓦=1000千瓦;1兆瓦=0.1万千瓦;1兆瓦=0.01亿瓦。

　　

　　永磁风机，是一种风机设备，国内风力发电机主要包括永磁直驱风机和双馈风机两种。直驱型永磁风力发电机组是近几年推出的最新技术产品，主要针对传统型风机的弱点，全面进行了技术升级和改进，具有十分显著的技术优势，其最大的特点是风轮与发电机转子直联。

　　

　　直驱型永磁风力发电机组主要针对传统型风机的弱点，全面进行了技术升级和改进，具有十分显著的技术优势，其最大的特点是风轮与发电机转子直联。

　　

　　以某新一代2.5 MW直驱式风力发电机组为例展示永磁直驱式风机的结构、原理。2.5 MW直驱型永磁风力发电机组主要由风轮、永磁同步发电机、机架及偏航系统、主控系统、变流器、空-空循环冷却系统、液压系统、润滑系统、变压器、中央监控系统、塔架、机舱等组成。

　　

　　机械传动系统

　　

　　发电机通过法兰与风轮直接相连，省去了影响风机可靠性的最薄弱环节——齿轮箱，以及主轴系统、联轴器等传动部件。风轮与发电机转子直联，简化了结构，缩短了传动链，最大限度地提高了机组的可靠性和传动效率，相比常规风力发电机组提高发电量5%～15%。同时也减少了日常的维护，降低了后续的运行成本。机组采用低转速运行，没有高速转动部件，从而优化了机组的运行工况，提高了机组运行寿命，降低了噪音，进一步提高整机可靠性。

　　

　　风轮在7 ～ 14.5 r/min的转速范围内进行变速运动，叶片采用独立变桨技术，由直流或交流电机驱动，确保系统稳定可靠，提供最佳能量产出。其主要包括叶片、轮毂、变桨系统、导流罩等。

　　

　　系统及机架

　　

　　2.5 MW直驱型永磁风力发电机组采用主动偏航对风，机舱后部配有一套传感器——风速计和风向标。控制器根据其传递的信号，控制6个偏航驱动装置转动机舱自动反馈对准主风向，偏离角度小于5°，以保证最大的能量产出，并同时避免由于倾斜入流引起的附加负载。

　　

　　发电机采用永磁电机，无需电励磁系统，减少了励磁损耗，并且减少了碳刷等易损部件，减少了检修维护工作量、发电机采用外转子结构，结构更紧凑，重量减轻。采用密闭空冷系统，冷却可靠，不受外部环境影响，有效防止沙尘、盐雾和水汽对发电机的侵蚀，确保机组运行可靠。发电机防护等级为IP54，可以防止沙尘、雨水等进入电机，有效保护电机绕组和磁钢，保证电机长期安全运行。

　　

　　风轮制动系统由空气制动系统和机械刹车系统组成，具有三重冗余保护概念。

　　

　　1、主制动系统为空气制动系统，即通过叶片顺桨刹车。

　　

　　2、在正常制动工况下，机械刹车不投入使用，仅靠叶片顺桨进行制动，有效减小制动对传动系统的冲击，并提高机械刹车的使用寿命。

　　

　　3、在1只叶片的变桨装置均失效的情况下，其余2只叶片顺桨仍然能使机组减速，确保机组安全。

　　

　　4、在发电机定轴上安装了2个盘式制动器( 常开式) ，构成机械刹车系统，刹车片具有磨损自检测及报警功能。机组进入紧急刹车程序时，首先叶片以8°/s的速率快速顺桨至90°，使风轮转速迅速降低，当转速降至1r/min时再投入机械刹车联合作用将转速降至零。

　　

　　5、在电机内部安装了1个液压转子锁定装置，用于风机运行条件限制和维护时使用。

　　

　　新闻来源：中国船舶集团