2025年双馈式风力发电机剖析.pdfVIP

以铜为镜，可以正衣冠；以古为镜，可以知兴替；以人为镜，可以明得失。——《旧唐书·魏征列传》

目前，采用变速恒频技术的风力发电机组，由于采用不同类型的发电机，并

辅之相关的电力电子变流装置，配合发电机进行功率控制，就构成了形式多样的

变速恒频风力发电系统。主要有以下几类：

1、异步型

(1)鼠笼型异步发电机：功率为600/125kW750kW800kW20250kW····

电网输送不同功率的50Hz交流电;

(2)绕线式双馈异步发电机：功率为1500kW，定子向电网输送50Hz交流电，

转子由变频器控制，向电网间接输送有功或无功功率。

2、同步型

(1)永磁同步发电机：功率为750kW1200kW1500kW，由永磁体产生磁场,

定子输出经全功率整流逆变后向电网输送50Hz交流电；

(2)电励磁同步发电机;由外接到转子上的直流电流产生磁场,定子输出经全

功率整流逆变后向电网输送50Hz交流电。

其中，由双馈发电机构成的变速恒频控制方案是在转子电路实现的，采用双

馈发电方式，突破了机电系统必须严格同步运行的传统观念，使原动机转速不受

发电机输出频率限制，而发电机输出电压和电流的频率、幅值和相位也不受转子

速度和瞬时位置的影响，变机电系统之间的刚性连接为柔性连接。基于诸多优点，

由双馈发电机构成的变速恒频风力发电系统已经成为目前国际上风力发电方面

的研究热点和必然的开展趋势。

三、双馈式风力发电机

目前在风力发电领域，双馈电机的应用逐渐占有重要地位。这种技术不过分

依赖于蓄电池的容量，而是从励磁系统入手，对励磁电流加以适当的控制，从而

到达输出一个恒频电能的目的。

双馈异步发电机实质上是一种绕线式转子电机，由于其定、转子都能向电网

馈电，故简称双馈电机。双馈电机虽然属于异步机的范畴，但是由于其具有独立

的励磁绕组，可以象同步电机一样施加励磁，调节功率因数，所以又称为交流励

磁电机，也有称为异步化同步电机。

同步电机由于是直流励磁，其可调量只有一个电流的幅值，所以同步电机一

般只能对无功功率进行调节。交流励磁电机的可调量有三个：一是可调节的励磁

臣心一片磁针石，不指南方不肯休。——文天祥

电流幅值；二是可改变励磁频率；三是可改变相位。这说明交流励磁电机比同步

电机多了两个可调量。

通过改变励磁频率，可改变发电机的转速，到达调速的目的。这样，在负荷

突变时，可通过快速控制励磁频率来改变电机转速，充分利用转子的动能，释放

或吸收负荷，对电网扰动远比常规电机小。

改变转子励磁的相位时，由转子电流产生的转子磁场在气隙空间的位置上有

一个位移，这就改变了发电机电势与电网电压相量的相对位移，也就改变了电机

的功率角。这说明电机的功率角也可以进行调节。所以交流励磁不仅可调节无功

功率，还可以调节有功功率。

1、双馈异步发电机的结构

双馈风力发电变速恒频机组结构示意图

机舱：机舱包容着风力发电机的关键设备，包括齿轮箱、发电机。维护人员可以

通过风力发电机塔进入机舱。机舱左端是风力发电机转子，即转子叶片及轴。

转子叶片：捉获风，并将风力传送到转子轴心。现代600千瓦风力发电机上，每

个转子叶片的测量长度大约为20米，而且被设计得很象飞机的机翼。

轴心：转子轴心附着在风力发电机的低速轴上。

低速轴：风力发电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。在现代600千瓦

风力发电机上，转子转速相当慢，大约为19至30转每分钟