变速双馈风力发电机工作原理

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1、变速双馈风力发电机工作原理现代变速双馈风力发电机的工作原理就是通过叶轮将风能转变为机械转距（风轮转动惯量），通过主轴传动链，经过齿轮箱增速到异步发电机的转速后，通过励磁变流器励磁而将发电机的定子电能并入电网。如果超过发电机同步转速，转子也处于发电状态，通过变流器向电网馈电。最简单的风力发电机可由叶轮和发电机两部分构成，立在一定高度的塔干上，这即是小型离网风机。最初的风力发电机发出的电能随风变化，时有时无，电压和频率不稳定，没有实际应用价值。为了解决这些问题，现代风机增加了齿轮箱、偏航系统、液压系统、刹车系统和控制系统等。齿轮箱可以将很低的风轮转速（1500kW的风机通常为12〜22r/

2、min）变为很高的发电机转速（发电机同步转速通常为1500r/min）。同时也使得发电机易于控制，实现稳定的频率和电压输出。偏航系统可以使风轮扫掠面积总是垂直于主风向。要知道,1500kW的风机机舱总重50多t,叶轮301,使这样一个系统随时对准主风向也有相当的技术难度。风机是有许多转动部件的，机舱在水平面旋转、随时偏航对准风向；风轮沿水平轴旋转，以便产生动力扭距。对变桨矩风机，组成风轮的叶片要围绕根部的中心轴旋转，以便适应不同的风况而变桨距。在停机时，叶片要顺桨，以便形成阻尼刹车。早期采用液压系统用于调节叶片桨矩（同时作为阻尼、停机、刹车等状态下使用），现在电变距系统逐步取代液压变距

3、。就1500kW风机而言，一般在4m/s左右的风速自动启动，在13m/s左右发出额定功率燃后，随着风速的增加，一直控制在额定功率附近发电，直到风速达到25m/s时自动停机。现代风机的设计极限风速为60-70m/s,也就是说在这么大的风速下风机也不会立即破坏理论上的12级飓风，其风速范围也仅为32.7-36.9m/s。风机的控制系统要根据风速、风向对系统加以控制，在稳定的电压和频率下运行，自动地并网和脱网；同时监视齿轮箱、发电机的运行温度，液压系统的油压，对出现的任何异常进行报警，必要时自动停机，属于无人值守独立发电系统单元。口前的風電機組多采納恒速恒頻系統，發電機多采取同步電機或異步感

4、應電機。在風畫機組向恒頻電網送電時，不須要調速，因為電網頻率將逼迫控制風輪的轉速。在這種情形下，風力機在不同風速下維持或近似維持同一轉速。效率降落，被迫下降出力，甚至停機，這顯然是不可取的。與之不同的是，無論處於亞同步速或超同步速的雙饋發電機都可以衽不同的風速下運行，其轉速可隨風速變化做相應的調整，使風力機的運行始終處於最佳狀況，機組效率提高。同時，定子輸出功率的電壓和頻率卻可以維持不變，既可以調節逻網的功率因數，又可以提高系統的穩定性。雙饋畫機的工作特性雙饋電機的構造相似于繞線式感應電機，定子繞組也由具有固定頻率的對稱三相電源鼓勵，所不同的是轉子繞組具有可調節頻率的三相崔源鼓勵，一般

5、採取交-交變頻器或交-直-交變頻器供以低頻電流°當雙饋電機定子對稱三相繞組由頻率為fl（fl=p・nl/60）的三相逅源供輩時，由於電機轉子的轉速n=(l-s)nl(s為轉差率*nl為氣隙中基波旋轉磁場的同步速率)。為了實現穩固的機電能量轉換，定子磁場與轉子磁場應堅持相對靜止，即應滿足：6jr=&omega,UPS電源;1-6j2其中:er是轉子旋轉角頻率；31是定子電流形成的旋轉磁場的角頻率；心2是轉子電流形成的旋轉磁場的角頻率。由此可得轉子供電頻率f2=s•fl，此時定轉子旋轉磁場均以同步速nl旋轉，兩者堅持相對靜止。與同步電機相比，雙饋電機勵磁可調量有三個:一是與同步電機一樣，可

6、以調節勵磁電流的幅值;二是可以改變勵磁電流的頻率；三是可以改變勵磁電流的相位,通風節能地板。通過轉變勵磁頻率，可調節轉速。這樣在負荷突然變化時，敏捷改變電機的轉速，充足應用轉子的動能，釋放和吸收負荷，對電網的擾動遠比常規'電機小。另外，通過調節轉子勵磁電流的幅值和相位，可到達調節有功功率和無功功率的目標。而同步電機的可調量只有一個，即勵磁電流的幅值，所以調節同步崔機的勵磁一般只能對無功功率進行補償。與之不同的是雙饋'電機的勵磁除了可以調節電流幅值外，亦可以調節其相位，當轉子電流的相位改變時，由轉子'電流發生的轉子磁場在氣隙空問的地位就發牛一個位移，改變了雙饋電機電勢與電網電壓向量的相對

7、地位，也就改變了電機的功率角。所以雙饋電機不僅可調節無功功率，也可調節有功功率。一般來說，當電機接收電網的無功功率時，往往功率角變大，使'電機的穩固性降落。而雙饋崔機卻可通過調節勵磁崔流的相位，減小機組的功率角，使機組運行的穩固性進步，從而可多接收無功功率，戰勝由於晚問負荷降低，電網電壓過高的困難。與之相比，異步發電機卻因需從電網吸收無功的勵磁電流，與電網並列運行後，造成電網的功率因數變壞。所以雙饋電機較同步電機和異步電機都有著更加優勝的運行性