Investigación sobre la estabilidad de la generación de energía eólica del eje vertical del imán permanente

1 、 Introducción
Con la creciente demanda global de energía renovable, la generación de energía eólica, como una forma de energía limpia y renovable, ha recibido una atención generalizada. Entre ellos, la generación de energía eólica del eje vertical del magnet magnet permanente ha mostrado amplias perspectivas de aplicación en el campo de la generación de energía eólica debido a su estructura y principio de trabajo únicos. Sin embargo, el problema de estabilidad de la generación de energía eólica del eje vertical del imán permanente siempre ha sido uno de los factores clave que restringen su desarrollo. Este artículo tiene como objetivo estudiar la estabilidad de la generación de energía eólica vertical de magnet magnet permanente, analizar sus factores de influencia y proponer estrategias para mejorar la estabilidad.
2 、 Características estructurales y principio de funcionamiento de la generación de energía eólica del eje vertical del imán permanente
2.1 Características estructurales
La estructura del núcleo de una turbina eólica del eje vertical del imán permanente incluye la turbina eólica, el eje, el generador y la torre. La turbina eólica adopta un diseño de eje vertical, y las cuchillas giran alrededor del eje vertical, que puede capturar la fuerza del viento desde todas las direcciones. El generador adopta la tecnología de generador sincrónico de imanes permanentes, que genera un campo magnético fuerte utilizando imanes permanentes y funciona directamente sincronización con el rotor sin la necesidad de un dispositivo de excitación eléctrica. Tiene las ventajas de peso ligero, alta eficiencia y buena confiabilidad. La torre lleva el peso de todo el dispositivo y coloca la turbina eólica a una altura adecuada para utilizar completamente la energía eólica.
2.2 Principio de trabajo
El principio de funcionamiento de la generación de energía eólica del eje vertical del imán permanente se basa en el principio de conversión de energía. El viento impulsa las cuchillas para que gire, y las cuchillas están conectadas al eje principal, lo que a su vez impulsa el rotor del generador para cortar líneas de inducción magnética, generar corriente inducida y realizar la conversión de energía cinética del viento en energía mecánica de cuchilla y luego a energía eléctrica del generador. Todo el proceso involucra principios de mecánica de fluidos, transmisión mecánica y electromagnética.
3 、 Factores que afectan la estabilidad de la generación de energía eólica del eje vertical del imán permanente
3.1 Eficiencia de generación de energía relativamente baja
Aunque la generación de energía eólica del eje vertical del magnet magnet permanente tiene ventajas en el arranque de baja velocidad del viento y la adaptación compleja de la dirección del viento, su eficiencia de generación de energía es relativamente baja, lo que requiere un área más grande y más equipos para lograr la misma capacidad de generación de energía. Esto ha afectado en cierta medida la estabilidad y la economía de su generación de energía.
3.2 Problemas de estrés mecánico y fatiga
Durante la operación, las cuchillas de una turbina de eje vertical de imán permanente deben resistir el cambio constante y la dirección, lo que resulta en un estrés mecánico significativo y un daño por fatiga a las cuchillas y los componentes mecánicos. Esto puede afectar la operación estable a largo plazo del generador.
3.3 Complejidad de estrategias de control
La estrategia de control de las turbinas eólicas del eje vertical del imán permanente es relativamente compleja, lo que requiere el monitoreo en tiempo real de la velocidad del viento, la dirección del viento y el estado del generador, y ajuste la velocidad y la dirección de la turbina eólica de acuerdo con los algoritmos de control para lograr un rendimiento óptimo de generación de energía. El grado de optimización de la estrategia de control afecta directamente la estabilidad y la eficiencia operativa del generador.
4 、 Estrategias para mejorar la estabilidad de la generación de energía eólica del eje vertical del imán permanente
4.1 Diseño de optimización
Mejorar la eficiencia de la captura del viento mejorando la forma y el material del eje vertical y el rotor; Optimizar parámetros como el número de cuchilla, el ancho de la cuchilla y el ángulo de inclinación de la cuchilla para mejorar su rendimiento de generación de energía a diferentes velocidades de viento; Mejore la distribución del campo magnético y la densidad de flujo del generador para mejorar su eficiencia de conversión de energía eléctrica. Además, el uso de nuevas estructuras, como los generadores de imán permanentes de flujo axial, puede mejorar aún más la estabilidad y la eficiencia del generador.
4.2 Mejorar la estrategia de control
Introducir la teoría de control moderna y los algoritmos de inteligencia artificial, como el aprendizaje profundo, para optimizar la adaptabilidad y la eficiencia operativa de las turbinas eólicas; Adoptar estrategias de control inteligentes, como el mantenimiento predictivo basado en datos y el control adaptativo para proporcionar garantías para la operación estable a largo plazo de las turbinas eólicas.
4.3 Fortalecer la gestión de operaciones y mantenimiento
Establecer un sistema integral de gestión de operaciones y mantenimiento, inspeccionar y mantener regularmente turbinas eólicas; Adoptar tecnología de monitoreo avanzada para monitorear el estado de operación en tiempo real de las turbinas eólicas; Desarrolle planes de emergencia para garantizar una respuesta rápida y el manejo de fallas en caso de situaciones inesperadas.
5 、 Conclusión y prospecto
La generación de energía eólica del eje vertical del imán permanente tiene ventajas significativas en el arranque de baja velocidad del viento y la adaptación compleja de la dirección del viento, pero sus problemas de eficiencia y estabilidad de generación de energía relativamente bajas siguen siendo factores clave que restringen su desarrollo. Al optimizar el diseño, mejorar las estrategias de control y el fortalecimiento de la operación y el manejo de mantenimiento, la estabilidad de la generación de energía eólica vertical de eje vertical permanente puede mejorarse de manera efectiva. En el futuro, con el avance continuo y la innovación de la tecnología, se espera que la generación de energía eólica del eje vertical magnet permanente desempeñe un papel más importante en el campo de la energía limpia, lo que contribuye a la transición de energía global y el desarrollo sostenible.