东汽双馈交流励磁风力发电机工作原理

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1、东汽双馈交流励磁风力发电机工作原理东方汽轮机厂作为我国大型发电设备制造企业，在新能源的开发利用中，从潜心学习，默默跟跑，到创造性地实现技术转化，依靠自主创新，实现了国内最大功率的、国产化程度最高的风电机组的规模生产能力，从而成为行业“领头羊”。    2004年11月1日东汽成功引进德国RNpower公司的1500千瓦MD70/77型风电机组，该机组是国内目前最大功率的风能发电机组。    2005年4月，在山东鲁能发展集团的投标中，东汽一具中标7台1500千瓦的MD70/77风电机组，并在年底安装调试完成。目前，东汽研制生产的全国最大功率的风电机组已在

2、山东荣成落成并网。    “一凤引来百鸟鸣”，新年伊始，东汽与呼伦贝尔过程国华电力公司签下风电机组定单，金额高达3.3亿元人民币，并按用户要求，将在2006年10月份全部安装、调试完毕，形成并网发电能力。呼伦贝尔风电工程，标志着国内最大功率的峰巅机组不但在东汽形成了批量生产的能力，而且将依托企业的自主创新，达到70%的国产化率的目标。     目前的风电机组多采用恒速恒频系统，发电机多采用同步电机或异步感应电机。在风电机组向恒频电网送电时，不需要调速，因为电网频率将强迫控制风轮的转速。在这种情况下，风力机在不同风速下维持或近似维持同一转速。效率下降，被迫

3、降低出力，甚至停机，这显然是不可取的。与之不同的是，无论处于亚同步速或超同步速的双馈发电机都可以在不同的风速下运行，其转速可随风速变化做相应的调整，使风力机的运行始终处于最佳状态，机组效率提高。同时，定子输出功率的电压和频率却可以维持不变，既可以调节电网的功率因数，又可以提高系统的稳定性。(1)双馈电机的工作特性双馈电机的结构类似于绕线式感应电机，定子绕组也由具有固定频率的对称三相电源激励，所不同的是转子绕组具有可调节频率的三相电源激励，一般采用交-交变频器或交-直-交变频器供以当双馈电机定子对称三相绕组由频率为f1(f1=P•n1/60)的三相电源供电

4、时，由于电机转子的转速n＝(l-s)n1(s为转差率，n1为气隙中基波旋转磁场的同步速率)。为了实现稳定的机电能量转换，定子磁场与转子磁场应保持相对静止，即应满足:ωR＝ω1-ω2其中:ωR是转子旋转角频率;ω1是定子电流形成的旋转磁场的角频率;ω2是转子电流形成的旋转磁场的角频率。由此可得转子供电频率f2＝S•f1，此时定转子旋转磁场均以同步速n1旋转，两者保持相对静止。与同步电机相比，双馈电机励磁可调量有三个:一是与同步电机一样，可以调节励磁电流的幅值;二是可以改变励磁电流的频率；三是可以改变励磁电流的相位。通过改变励磁频率，可调节转速。这样在负荷突

5、然变化时，迅速改变电机的转速，充分利用转子的动能，释放和吸收负荷，对电网的扰动远比常规电机小。另外，通过调节转子励磁电流的幅值和相位，可达到调节有功功率和无功功率的目的。而同步电机的可调量只有一个，即励磁电流的幅值，所以调节同步电机的励磁一般只能对无功功率进行补偿。与之不同的是双馈电机的励磁除了可以调节电流幅值外，亦可以调节其相位，当转子电流的相位改变时，由转子电流产生的转子磁场在气隙空间的位置就产生一个位移，改变了双馈电机电势与电网电压向量的相对位置，也就改变了电机的功率角。所以双馈电机不仅可调节无功功率，也可调节有功功率。一般来说，当电机吸收电网的无

6、功功率时，往往功率角变大，使电机的稳定性下降。而双馈电机却可通过调节励磁电流的相位，减小机组的功率角，使机组运行的稳定性提高，从而可多吸收无功功率，克服由于晚间负荷下降，电网电压过高的困难。与之相比，异步发电机却因需从电网吸收无功的励磁电流，与电网并列运行后，造成电网的功率因数变坏。所以双馈电机较同步电机和异步电机都有着更加优越的运行性能。“(2)风力发电中双馈电机的控制在风力发电中，由于风速变幻莫测，使对其的利用存在一定的困难。所以改善风力发电技术，提高风力发电机组的效率，最充分地利用风能资源，有着十分重要的意义。任何一个风力发电机组都包括作为原动机的

7、风力机和将机械能转变为电能的发电机。其中，作为原动机的风力机，其效率在很大程度上决定了整个风力发电机组的效率，而风力机的效率又在很大程度上取决于其负荷是否处于最佳状态。不管一个风力机是如何精细地设计和施工建造，若它处于过载或久载的状态下，都会损失其效率。从风力机的气动曲线可以看出，存在一个最佳周速比λ，对应一个最佳的效率。所以风力发电机的最佳控制是维持最佳周速比λ。另外，由于要考虑电网对有功功率和无功功率的要求，所以风力机最佳工况时的转速应由其气动曲线及电网的功率指令综合得出。也就是说，风力发电机的转速随风速及负荷的变化应及时作出相应的调整，依靠转子动能

8、的变化，吸收或释放功率，减少对电网的扰动。通过变频器控制器对逆变电路中功率器件的