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2009-4-1 * Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level * * 双馈风力发电机及控制原理 2009年8月 北京清能华福风电技术有限公司 双馈风力发电机及控制原理 主要内容 风力发电简介 双馈电机原理 双馈电机控制策略 一、风力发电简介 风力发电简介 中国风电场分布图（截止2007年年底） 风力发电简介 中国风电市场发展 电机、齿轮箱、叶片等设备已实现国产化； 电控系统国产化程度低，被国外设备占据。 1997-2008年中国风力发电总装机容量（除台湾省） 风力发电简介 风电机组分类 按风轮机类型分(风能到机械能) 水平轴、垂直轴 定桨距、变桨距 单叶片、双叶片、三叶片、多叶片 定速型、变速型 按发电机类型分(机械能到电能) 鼠笼式 绕线式 同步/永磁式 其他新型电机（开关磁阻电机、横向磁场电机、高压电机） 风力发电简介 不同类型的风机 水平轴风机 垂直轴风机 永磁直驱型风机 风力发电简介 风力发电技术的进展 风力发电简介 定速到变速的原因 追求最大的风能捕获 减小机组的机械应力 风能利用系数与叶尖速比的关系 最大功率点跟踪 风力发电简介 基于鼠笼式异步电机的风电机组 风力发电简介 基于绕线式电机的风电机组 风力发电简介 双馈机型的优、缺点 优点： 气动效率高，机械应力小，功率波动小 功率变换设备成本低 缺点： 电机滑环、齿轮箱等设备维护量大 风力发电简介 基于同步电机的风电机组（直驱机型） 风力发电简介 直驱型机组优、缺点 优点： 不需要齿轮箱，维护量小 永磁同步机组效率高 缺点： 技术不成熟 全功率变流器，成本高 水平轴风力发电机的结构和组成 风力发电简介 二、双馈电机原理 双馈电机原理 电机的分类 变压器 直流电机 同步电机 异步电机 鼠笼式 绕线式 …… 双馈电机原理 异步电机运行方式 转差功率全部损耗 定子调压、转子串电阻 最优转差功率 定子变频运行 转差功率回馈（双馈运行模式） 静止Kramer(单向)、静止Scherbius(双向) 双馈电机是由绕线式电机与变流器共同组成的一种电机运行系统。 双馈电机原理 双馈电机系统结构 静止Kramer结构 转差功率单向流动 定子侧励磁 转速范围窄 静止Scherbius结构 转差功率双向流动 转子侧励磁 转速范围宽 双馈电机原理 异步电机运行方式 异步电机等效电路 普通异步运行模式 双馈运行模式 双馈电机原理 不同工况下双馈电机的能量关系 A、超同步速发电 c、亚同步速发电 B、超同步速电动 D、亚同步速电动 双馈电机原理 普通异步电机运行工况 A、超同步速发电 D、亚同步速电动 双馈电机原理 双馈电机工作原理 双馈电机是一种交流励磁的电机； 同步电机是双馈电机的一种特例。 电机类型 同步电机 双馈电机 励磁方式 转子绕组直流励磁 转子绕组交流励磁 气隙磁场转速 转子转速 转子转速+转子励磁电流频率 功角 与转子惯性相关（机械） 由转子励磁器调节（电气） 转子转速 固定（与电网频率同步） 同步速上下一定转速范围 转子绕组 仅有一个d轴励磁绕组 等效存在两个可控励磁绕组 双馈电机原理 双馈电机与普通绕线电机设计上的不同 电机类型 双馈风力发电机 普通绕线电机 转子绝缘 变流器驱动，要求高 正弦电压供电，要求低 散热 要求在整个转速运行范围内，轴带风扇风量与风机功率曲线相匹配，设计难度大。 轴带风扇转速固定，风量容易控制，散热简单。 系统参数匹配 需要考虑与双馈变流器的参数匹配，如转子堵转开路电压，互感参数，漏感参数等。 系统配合要求较低。 * * * Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level * *