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摘要：科技的发展推动我国各行业发展迅速，使得我国对于能源的需求与日俱增。现如今，人们的环保意识得到提升，开发风力资源，符合环保理念的发展要求。对于电力企业而言，风能发电是主要的生产方式之一，能助推经济发展。对于风力发电而言，电机设备是非常重要的，除了作为将机械能转化为电能的装备，另承担为系统运行提供动力的角色。
关键词：永磁电机；风力发电系统；应用及其发展
引言
我国经济建设自改革开放发展至今取得了非常不错的成就，为我国基础建设贡献力量，风力发电是可持续战略实施进程中重点研究的能源课题，2019年我国风力发电量累计值达3577.4亿千瓦时，其中永磁电机是当前风力发电工程中应用较为广泛的设施，据了解，我国永磁材料应用于电机制造的比重占15.4%左右，加强对永磁电机的研发与改进，对风力发电事业的发展有着积极的推动作用。
1风力发电技术优势
一是经济性十分好。在实际进行风力发电的过程中，由于风力发电的价格并不是很高，其下降速度较快，有的风力发电已经是接近于了煤炭的发电成本，在提高经济效益方面存在着十分重要的作用，如果风力发电的能力提高一倍的情况下，那么成本会下降到35%左右，如果风电增长30%，那么成本也会随之下降。除此之外我国的风力能源是较为丰富的，在日后持续发展的同时，经济性也会更加的突出。二是工程建设工期较多，建设完成后见效较快。在进行风力发电的时候，由于风电工程的建设速度十分快，可以通过周和月来进行相应的计算，在短期之内就是可以完成工程项目的建设情况，这样可以有效地去缓解一些急用的情况。同时在对风力发电技术应用的过程中，在一些较为偏远地区中具有重要作用，通过合理进行这项技术，能够对我国西部一些地区分散性的实际需要进行有效解决，这样可以更好地满足这些区域人们在用电方面的需要。
2永磁电机在风力发电系统中的应用及其发展
2.1电机结构型式
针对于电机结构而言，为提高电机的运行效果，可以延伸设备直径，提升设备的运行速率，减轻设备的重量，缩小电机所占用的面积，比如从电机直径及体积两方面考虑，加大其直径并减小其体积，由此研制出来的磁通电机，该电机属于超薄型径向电机（俗称NewGen）。横向磁通永磁电机是另一个研究及发展新方向。对于横向磁通永磁电机而言，其磁通方向与转子方向呈直角形状，从而提高绕组空间使用率，且与运转空间不发生冲突，依据拓展结构的不同，可以将该种类型的电机分为多种形式，比如单双边电机及爪极式电机。就目前而言，该种永磁电机具有以下缺点：电机结构及加工工艺较为复杂，系统稳定性不高易出现漏磁的现象；但该种永磁电机具有绕组简单，高力量密度的特点，是理想的电机模型之一，尤其是低速大力矩的电机。轴向磁通永磁电机是另一个研究及发展新方向。轴向磁通永磁电机分为两种，一种是有槽式的，另一种就是无槽式的。由于电机电磁方向呈环形状，由此有助于绕组的开展，无槽式电机在运行时，产生的噪音较小，对周边环境造成的影响较小。另一方面，就目前而言，轴向磁通永磁电机所涉及到的构件较多，再加上部分生产工艺相当复杂，对技术的使用要求较高，限制了其发展，随着技术的进步，相信此种电机因其优点在未来市场中会占有一定份额。另一方面，针对于永磁电机的重量而言，铁芯重量占据很大的比例，由此在设计永磁电机时，可考虑将电机的铁芯去掉，或者去掉部分（如外转子电机的转子铁芯），通过这样的设计，能减轻永磁电机的重量，能降低震动产生的幅度及噪音，对环境造成的影响较小，且在运行中所消耗的能源较少。
2.2高速双馈感应电机
高速双馈感应电机又叫做DFIG系统，此系统的运行特点是，双馈电机定子绕组的电压频率会随着电网频率的变化受到影响与制约，此时电机运行时的变速范围会受到限制，因此在电网频率额定的情况下，可以确定电机的级数。比如某发电系统的电机额定转速为1750r/min，运行速度范围会在1000-2000r/min，此时通过规律计算，需要利用4极电机，使电网频率额定为50HZ，同时电机的同步转速可额定为1500r/min，能够有效降低系统运行功率，节约发电成本。
2.3电机控制技术变化
控制技术是短期内风力发电的发展重点，改善电机控制技术能够在提高风力发电机组质量和效率的同时，提高电机机组运作可靠性以及稳定性，从功率变幻的角度来看，发电机组控制技术合理优化可以减少电机故障，提高电机的出力，从而提高风力发电的实际效率。近年来推出了一种中亚矩阵变流器，和传统的变流器相比，这种电机推出的Enerwin中亚矩阵变流器能够让电机运作效率提高2%，体积成本下降约40%。
2.4分析风轮的控制技术
在实际进风力发电技术应用的时候，风轮的控制技术是十分关键的，这种技术在实际进行应用的时候，可以全面地提升发电系统的稳定性，并且这种技术的应用，主要是通过功率信号反馈可以及时地掌握风轮功率的信号，持续的分析功率间的关系之后，能够在这个基础上绘制出相关的曲线图，因此实际进行操作的时候，需要对其最大的功率和系统的实际输出功率进行分析，从而得出其相关的差值，这时通过调整风轮的桨叶角，保证可以让风轮整体的运行功率达到最大化。但是整个过程的花费是较高的，同时风机实际运行的过程中，最大的功率曲线获取过程中具有相应的难度，所以这点内容必须要引起工作人员足够的重视。除此之外对于风轮的控制技术实际应用中，管控叶尖速比是作为重要的组成内容，因为在风力进行相互作用之下，其叶尖端转动是存在着有线速度的，既称之为叶尖速，所以在对该值进行实际控制的过程中，必须要对其风速的实际运行系统作出持续的完善和优化。
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图1风力发电风轮控制元件分布图
2.5减小齿槽脉动转矩
减小齿槽脉动转矩需要对极弧系数、斜槽、级宽进行综合性的设计，其中极弧系数会受到电机永磁体宽度的影响而产生变化，需要合理进行规划，才能切实削弱齿槽脉动转矩。第一，可采用斜槽或斜磁极的方式来降低或消除齿槽脉动转矩，但此种方式在未来永磁电机发展中不利于电机制造工艺的改良，因此需要设计人员在此基础上对这一问题进行改善；第二，采用不对称级宽能够构成相对于定子绕组而对称的磁极单元，能够达到良好的消除转矩的作用，同时其制作工艺相对简单，是当前应用较为广泛的方法；第三，采用每极每相分数槽绕组的方式，是减小齿槽脉动转矩最有效的方法，比如在1.5MW直驱永磁风力发电机中应用每极每相分数槽绕组方式来消除转矩，采用324级槽所形成的转矩要低于432级槽的转矩。
结语
综上所述，相比于普通电机而言，永磁电机在运行效率与功率密度方面具有较强的优势，在风力发电系统的实际应用中更加安全可靠，但由于我国的风力发电处于发展的初级阶段，仍存在较多的应用局限，在适应风能不稳定与多变性的能力上存在不足，需要相关单位根据当前永磁电机的发展情况，进行针对性的处理与优化，并基于行业发展的趋势，对大型电机结构、模块化制造工艺、电机冷却技术进行创新升级，为降低发电成本、增强发电可靠性提供保障。
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