模块化海上永磁直流风机设计与仿真研究

针对海上全直流风场的传统风机串联升压拓扑存在的电机绕组额外绝缘问题,以及在风速不均衡和故障情况下复杂的功率分配和电压控制问题,提出一种模块化海上永磁直流风力发电机组(直流风机)拓扑。通过分数槽集中绕组直驱永磁同步发电机和磁集成变压器的结合,能够直接在机端产生高压直流,且故障容错能力强。通过建立发电机本体和电力电子变换器的数学模型,设计该拓扑的发电机绕组电流功率因数校正控制方式和机内低压直流母线稳压控制方式。仿真结果表明机组在启动、变速、故障和停运情况下能够实现工作状态的平稳过渡,以及最大功率点跟踪,这为未来海上全直流风场的研究提供了技术参考。