两种风力发电机组概述.ppt

变换过程 ABC坐标系 ?? 坐标系 dq坐标系 3/2变换 C2s/2r （1）磁链方程 dq坐标系磁链方程[式（附3-8）]为 或写成 （6-103a） （6-103b） ——dq坐标系转子等效两相绕组的自感。 式中 —— dq坐标系定子与转子同轴等效绕组间的互感； —— dq坐标系定子等效两相绕组的自感； 异步电机在两相旋转坐标系dq上的物理模型 ?dqs d q dr ird isd irq usd ds qr qs urd urq usq isq 图6-50 异步电动机在两相旋转坐标系dq上的物理模型 （2）电压方程 在附录3-2中得到的dq坐标系电压方程式[式（附3-3）和式（附3-4）]，略去零轴分量后，可写成 （6-104） 将磁链方程式（6-103b）代入式（6-104）中，得到 dq 坐标系上的电压—电流方程式如下 （6-105） 即得 （6-106a） 其中 ——电机转子角速度。 （3）转矩和运动方程 dq坐标系上的转矩方程为 （6-107） 运动方程与坐标变换无关，仍为 （6-87） 1.3双馈风力发电机 一起看一个视频 保存在u盘中 2.1 直驱永磁风力发电机原理概述 直驱式风力发电机组的风轮直接驱动发电机，主要由风轮、传动装置、发电机、控制系统等组成。为了提高低速发电机效率，直驱式风力发电机组采用大幅度增加极对数（一般极数提高到100左右）来提高风能利用率，采用全功率变流器实现风力发电机的调速。直驱永磁风力发电机组的最大特点是取消了升速齿轮箱，发电机轴直接连接到叶轮轴，转子的转速随风速而改变，发电机发出的交流点频率也随之变化。利用大功率电力电子变化器，可将频率不定的交流电整流成直流电，再逆变成与电网同频率的交流电输出。控制逆变电流可以调节输出功率，从而改变电机转速，进而实现最大功率追踪。由于风力机转速比较低，直驱永磁同步发电机的定子一般做成多级结构，转子采用永磁结构，省去了励磁绕组，消除了励磁损耗，从而提高了系统效率。同时，转子侧没有滑环，增加了系统运行的安全性和可靠性。这种机组的不足之处在于所用的永磁材料价格较高，而且变流器为全功率变流器，容量大、体积大、价格高，因此系统的成本比较高。 电压方程 把磁链方程代入电压方程，展开 转矩方程和运动方程 转矩方程 运动方程 转角方程 异步电动机三相原始模型的性质 非线性强耦合性 非线性耦合体现在电压方程、磁链方程与转矩方程。既存在定子和转子间的耦合，也存在三相绕组间的交叉耦合。 非线性变参数 旋转电动势和电磁转矩中都包含变量之间的乘积，这是非线性的基本因素。定转子间的相对运动，导致其夹角?不断变化，使得互感矩阵为非线性变参数矩阵。 异步电动机三相原始模型的非独立性 异步电动机三相绕组为Y无中线连接，若为Δ连接，可等效为Y连接。 可以证明：异步电动机三相数学模型中存在一定的约束条件 异步电动机三相原始模型的非独立性 三相变量中只有两相是独立的，因此三相原始数学模型并不是物理对象最简洁的描述。 完全可以而且也有必要用两相模型代替。 坐标变换 异步电动机三相原始动态模型相当复杂，简化的基本方法就是坐标变换。 异步电动机数学模型之所以复杂，关键是因为有一个复杂的电感矩阵和转矩方程，它们体现了异步电动机的电磁耦合和能量转换的复杂关系。 要简化数学模型，须从电磁耦合关系入手。 坐标变换的基本思路 两极直流电动机的物理模型，F为励磁绕组，A为电枢绕组，C为补偿绕组。F和C都在定子上，A在转子上。 图 二极直流电动机的物理模型 F—励磁绕组 A—电枢绕组 C—补偿绕组 坐标变换的基本思路 把F的轴线称作直轴或d轴，主磁通的方向就是沿着d轴的；A和C的轴线则称为交轴或q轴。 虽然电枢本身是旋转的，但由于换向器和电刷的作用，闭合的电枢绕组分成两条支路。电刷两侧每条支路中导线的电流方向总是相同的。 坐标变换的基本思路 当电刷位于磁极的中性线上时，电枢磁动势的轴线始终被电刷限定在q轴位置上，其效果好象一个在q轴上静止的绕组一样。 但它实际上是旋转的，会切割d轴的磁通而产生旋转电动势，这又和真正静止的绕组不同。 把这种等效的静止绕组称作“伪静止绕组”。 6.3.1 坐标变换的基本思路 电枢磁动势的作用可以用补偿绕组磁动势抵消，或者由于其作用方向与d轴垂直而对主磁通影响甚微。 所以直流电动机的主磁通基本上由励磁绕组的励磁电流决定，这是直流电动机的数学模型及其控制系统比较简单的根本原因。 6.3.1 坐标变换的基本思路 如果能将交流电动机的物理模型等效地变换成类似直流电动机的模式，分析和控制就可以大大简化。 坐标变