大型风电机组驱动方案.pdf

型风电机组驱动方案 达风电研发中心 许国东 2007/9/15 大型风电机组驱动方案分类 直驱低速永磁同步发电机 代表厂商：德国Vensys （金风），日本三菱，日本原弘产（湘潭），挪威 Scanwind 直驱低速绕线同步发电机 代表厂商：德国Enercon 半直驱中速永磁同步发电机 代表厂商：德国Multibrid，芬兰W inwind，加拿大Aaer，美国Clipper 绕线式双馈感应发电机 代表厂商：西班牙Gamesa，西班牙EHN （安讯能），德国Repower （东 汽），德国Fuhrlaender （华锐），美国GE 绕线式感应发电机滑差调节 代表厂商：印度Suzlon，丹麦Vestas 鼠笼式感应发电机主动失速调节 代表厂商：德国Siemens，丹麦Vestas(V82-1.65MW) 直驱低速永磁同步发电机 特点： 1. 风轮主轴直接带动发电机转子 2. 其发电机转子为永磁体，无励磁损失 3. 发电机直径大，质量大 4. 发电机上无碳刷/滑环 5. 发出的电能量全部经过变流器并网 优点： 原弘产直驱永磁同步机组 1. 维护量小，适合于海上风电 2. 对电网的兼容性好，低电压穿越能力强 3. 效率高 缺点： 1. 整机成本高，部分零件制造困难 直驱低速绕线同步发电机 特点： 1. 风轮主轴直接带动发电机转子 2. 其发电机转子有滑环进行励磁 3. 发电机直径大，质量大 4. 功率因数调整灵活 5. 发出的电能量全部经过变流器并网 优点： 1. 对电网的兼容性好，低电压穿越能力强 缺点： Enercon直驱绕线同步机组 1. 整机成本高，部分零件制造困难 2. 滑环需要维护 半直驱中速永磁同步发电机 特点： 1. 风轮主轴经过一级增速后连接发电机转子 2. 其发电机转子为永磁体，无励磁损失 3. 发电机比直驱永磁同步发电机小 4. 发电机上无碳刷/滑环 5. 发出的电能量全部经过变流器并网 优点： 1. 维护量小，适合于海上风电 Multibrid半直驱永磁同步机组 2. 对电网的兼容性好，低电压穿越能力强 3. 效率较高 缺点： 齿轮箱技术不成熟 直驱/半直驱的能量输出方案 方案A 不控整流+直流升压+PWM逆变 优点： 成本低，控制简单，在低速运行时能提升直流电压以改善IGBT的工作状 态，发电机绕组承受不高的du/dt，直流侧电 大。 缺点： 直流电压含有一定量的谐波，进而对交流电网产生污染。 直驱/半直驱的能量输出方案 方案B PWM整流+PWM逆变 优点： 输出电流接近正弦，效率高，谐波污染小，控制性能好，直流电 小。 缺点： 控制较复杂，成本高，发电机绕组承受du/dt 。 绕线式双馈感应发电机 特点： 1. 风轮主轴经过多级增速后连接发电机转子 2. 发电机转子为绕线式 3. 发电机体积小，速度高 4. 小 量的变流器控制整机功率特性 优点： 1. 技术较成熟 2. 成本较低 GE绕线式双馈机组 3. 变流器功率小 缺点： 1. 碳刷、滑环、集尘器、齿轮箱，需要定期 维护 双馈的能量输出方案 方案 PWM整流+PWM逆变 优点： 通过小功率控制实现大功率控制，变流器 量小 缺点： 调速范围受变流器 量限制，在同步速度时转子能量小、电压低， 易出 现换流困难。 绕线式感应发电机滑差调节 特点： 能在小范围 （10%）内变速运行，实现一定的控制柔性，在湍流的情 况下能在一定程度上稳定功率，减少结构应力。成本比变速恒频方式 低，结构简单。 鼠笼式感应发电机主动失速 特点： 根据转速、电量等参数主动进行变桨失速调节，在高风速时保持输出 能量的稳定。变桨调节范围小。 传统定转速机组的特性 缺点： 1. 结构应力大 2. 输出能量不