双转子永磁风力发电机设计：同步与矢量控制

本文档深入探讨了"双转子直驱式永磁风力发电机设计研究"，发表于2013年12月的《电机与控制学报》第17卷第12期。研究的主要目标是确保双转子永磁风力发电机在运行过程中，两个转子能够实现等速对转，这对于提高风力发电机的稳定性和效率至关重要。 作者徐海珠、胡平和王松林针对这一挑战，首先分析了定子耦合磁场中的并联磁路和串联磁路的特性，这些磁路结构的不同会影响发电机性能。他们选择并联磁路作为基础，构建了一个等效磁网络模型，这个模型有助于理解发电机内部磁场的动态行为和能量传递过程。 在设计过程中，他们着重考虑了永磁材料的选择以及转子尺寸的配合，通过这种方式，在稳态条件下，能够确保双转子产生等大反向的转速，即每个转子旋转方向相反但速度相等，从而抵消风场的不稳定性。同时，为了应对风场变化，他们设计了一种双转子转速跟随的矢量控制策略，这种策略可以实时调整电机的控制信号，使得即使在风速波动的情况下，也能保持双转子的同步运行。 通过有限元分析和实际实验，作者验证了双转子风力发电机的性能。结果显示，内外电机的电流频率和相位基本一致，这意味着电力转换过程中的谐波干扰较小，输出电压的畸变得到了有效控制。这对于提高发电机的电能质量及整体系统稳定性具有重要意义。 关键词包括：双转子永磁发电机、电磁耦合、等效磁网络模型、场路耦合步进有限元方法。这篇文章不仅提供了双转子永磁风力发电机的设计思路和技术细节，还为类似结构的风力发电设备研发提供了理论依据和技术支持，对于推动风能产业的技术进步具有重要价值。