双馈异步发电机详细分解.ppt

双馈异步发电机 风力发电机的主要类型 异步发电机 同步发电机 双速发电机 绕线式异步发电机 双馈异步发电机 低速永磁同步发电机 使用场合 定桨距风力发电机组 变桨距风力发电机组 变速风力发电机组 变速风力发电机组 特点 低风速低速运行，使发电机也具有在较高的效率水平。 高风速时可以通过控制转子电阻，使得输出功率保持平稳。 可以方便调节有功功率和无功功率的输出，同时调节电网的功率因数。 可以控制励磁调节发电机的功率因数，使功率因数达到1。在相同条件下，同步发电机的调速范围比异步发电机更宽。 前言 风力发电是将风能转化为电能，由于风是随时变化，不可捉摸的，所以风力发电机发出的电是无规则杂乱无章的， 这些杂乱无章的电能如果直接并入电网，会对电网造成极大的冲击，引起电网电压不稳等不良现象。双馈发电机的主要作用就是将这些杂乱无章的电能转化成电网能够接收的电能后再并入电网，力求不对电网造成冲击，即将使电机输出的电压和电网完全一致，也就是决定电压的三要素（频率、幅值、初相角）要完全一致 旋转磁场产生 双馈发电机原理 二、双馈发电机的工作原理 双馈发电机的定子绕组接工频电网，转子绕组由具有可调节频率、相位、幅值和相序的三相电源励磁，采用双向可逆专用变频器。双馈发电机可以在不同的风速下运行，其转速可以随风速的变化做相应调整，使风力机的运行始终处于最佳状态，提高了风能的利用率。同时，通过控制馈入转子绕组的电流参数，不仅可以保持定子输出的电压和频率不变，还可以调节输入到电网的功率因数，提高系统的稳定性。 变速恒频双馈发电机运行时电机转速与定、转子绕组电压频率关系的数学表达式： f1=（p/60）×nr±f2 式中： f1为定子电压频率； p为电机的极数； nr为双馈发电机的转速； f2为转子励磁电压频率。 由上式可知，当转速nr发生变化 时，若调节f2变化，可使f1保持恒定不变，实现双馈发电机的变速恒频控制。 转差率 异步电动机所谓异步，是指定子旋转磁场转速和转子转速不同。 定子旋转磁场的转速和电网频率严格对应称为同步转速。n=60f/p ,其中f为电网频率，p为电机磁极对数。 所以，转差率就是定子旋转磁场转速与转子转速之差再除以定子旋转磁场转速（同步转速）。 S=(n1-n)/n1 式中： n1为同步转速, n 为电机转速。 原理：定子绕组通入三相交流电，产生旋转磁场，旋转磁场切割转子导体，产生感应电动势，感应电动势在导体内产生电流，转子电流与定子磁场相互作用产生电磁力，带动转子旋转，这个旋转的方向与定子的旋转磁场的方向一致。无外力影响的情况下，转子旋转的速度低于定子磁场旋转的速度。定子磁场旋转的速度与转子旋转的速度之差与定子磁场的旋转速度之比，就是转差率。 具体例子 同步转速是指定子绕组的旋转磁场与转子的转速相同，电源频率与转速关系：n＝60f/P（n：同步转速；f：电源频率；P：电机极对数） 例 我国电源频率50HZ时，现在常用的双馈电机的极对数是2极，所以同步转速n＝60×50/2＝1500(转) 当电机的转速小于同步转速时，转子侧消耗电能，定子侧向电网发电，此时的定子输出交流电频率为f=f1+f2（f1是电机转子的旋转频率，f2是转子电流的频率）比如将电机的旋转频率设定为40Hz（电机转速为60×40/2＝1200转），那么此时观测到的转子电流频率为10Hz，此二者相加正好等于电网所需频率50Hz。 具体例子 当电机的转速等于同步转速时，转子侧消耗电能，定子侧向电网发电，此时电机的旋转频率正好是50Hz,根据上述公式，此时转子电流的频率正好为0，即此时转子侧电流为直流电。 当电机的转速大于同步转速时，电机的定子和转子同时向电网供电，此时的定子输出交流电频率为f=f1-f2（f1是电机转子的旋转频率，f2是转子电流的频率）如电机的旋转频率为60Hz（电机转速为60×60/2＝1800转），那么此时观测到的转子电流频率为10Hz， 此二者相减正好等于电网所需频率50Hz。 能量关系 亚同步发电运行 nr ＜n1时 ， （即 0＜S＜1） f2取正号，如果忽 略各种损耗，则发电机的能量关系为： P电磁=P机械+P转差 P上网=P电磁 （定子馈电，转子由变 频器提供励磁） 能量关系 超同步发电运行 nr ＞ n1时， （即 S＞1） f2取负号，如果忽略各种损耗，则发电机的能量关系为： P机械=P转差+P电