第二部分风力发电机及其系统培训课件.ppt

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1、风力发电机及其系统定速笼型异步风力发电机系统转子电流受控的异步风力发电机系统双馈异步风力发电机系统转子电流混合控制的异步风力发电机系统变速笼型异步风力发电机系统电励磁直驱同步风力发电机系统永磁直驱同步风力发电机系统典型风力发电机系统定速笼型异步风力发电机系统三相笼型异步风力发电机笼型异步风力发电机的内部结构定子铁心转子绕组（端环）机座转子铁心定子绕组风扇端盖向对称的三相绕组中通入对称三相交流电流，可以产生一个旋转磁场。如果三相绕组分布在一个圆周上，则旋转磁场作旋转运动。转子在一个圆周内旋转，呈现出的磁极（N、S极）数目称为极数，用2P表示。旋转磁场的转向取决于三相电流的相

2、序，转速n1取决于电流的频率f和极对数P：笼型异步风力发电机的工作原理旋转磁场——同步转速笼型异步风力发电机的工作原理Sn1Nffne,iTf产生电磁转矩T定子三相电流产生旋转磁场，以同步转速n1旋转在转子导条中产生感应电动势ee在转子绕组中产生感应电流ii在磁场中产生电磁力f若转子以转速n>n1,向n1的方向旋转n是否会等于n1？要产生T，必须n≠n1——异步机械能→电能，是发电机转子转速大于定子旋转磁场转速，发电！转差率笼型异步风力发电机的工作原理笼型异步发电机中转差率S与运行状态的关系?把同步转速n1与转子转速n的差与同步转速n1的比值，称为转差率，用s表示，即异步

3、电机的特点之一是转子转速n和定子旋转磁场的同步转速n1不同。n＝(1－s)n1则转子转速n可表示为：异步电机的运行状态笼型异步风力发电机的工作原理发电机状态电动机状态用转差率s可以表示异步电机的运行状态!n＞n1＞0s＜00＜n＜n10＜s＜101n10ns铁损：电机的铁损包括磁滞损失和涡流损失两部分，电机空载时所消耗的功率。铜损：电机绕组上的损耗，包括原绕组的铜损和副绕组的铜损，一般电机短路情况下的损耗就是铜损。铁损和铜损笼型异步发电机的功率表述定子输出功率：定、转子铜损耗：机械输入功率：电磁功率：铁损耗：笼型异步发电机的功率流程图定速笼型异步风力发电机系统转子电流受控

4、的异步风力发电机系统双馈异步风力发电机系统转子电流混合控制的异步风力发电机系统变速笼型异步风力发电机系统电励磁直驱同步风力发电机系统永磁直驱同步风力发电机系统典型风力发电机系统绕线型转子异步发电机转子电流受控的异步风力发电机系统(RotorCurrentControl，RCC)转子采用类似于定子的三相交流绕组，一般接成Y接；转子三相绕组可在转子内部联接，也可经滑环—电刷装置将转子三相绕组端接线引出；转子三相绕组的端接线在转子内部短接时，发电机的机械特性类似于笼型异步发电机；外接附加电阻时，机械特性变软。优点：（1）风速变化引起风轮转矩脉动的低频分量由变桨调速机构调节，其高

5、频分量由RCC调节，可明显减轻桨叶应力，平滑输出电功率;（2）利用风轮作为惯性储能元件，吞吐伴随转子转速变化形成的动能，提高风能利用率；（3）电力电子主回路结构简单，不需要大功率电源。缺点：旋转电力电子开关电路检修、更换困难。RCC异步风力发电机系统的特点定速笼型异步风力发电机系统转子电流受控的异步风力发电机系统双馈异步风力发电机系统转子电流混合控制的异步风力发电机系统变速笼型异步风力发电机系统电励磁直驱同步风力发电机系统永磁直驱同步风力发电机系统典型风力发电机系统双馈异步风力发电机（风冷）双馈异步风力发电机系统风力发电机的关键部位：滑环（电刷）系统双馈异步风力发电机系统

6、什么是双馈电机？所谓双馈电机,就是将电能分别馈入绕线转子异步电机的定子绕组和转子绕组,一般将定子绕组接入电网,而接入转子绕组电源的频率、电压幅值和相位则需要按要求分别进行调节。双馈电机的特点：（1）和异步电机区别：异步电机是通过定子从电网吸收励磁电流,本身无励磁绕组,而双馈与同步机一样有独立的励磁绕组;异步电机无法改变功率因数;异步电机的转速随负荷变化而变化。（2）和同步机区别：同步机励磁只可调节电流的幅值,因此只能对无功功率进行调节,而双馈电机可以调节幅值、频率和相位:改变励磁频率,可以调节电机转速;改变励磁电流相位,可以调节发电机电势和电网电压向量的相对位置,改变了电

7、机功率角,可以调节有功和无功.双馈异步风力发电机系统控制原理简图双馈异步风力发电机系统双馈系统（变换器系统）:(1)交交变频器(双馈中有一定应用)优点:自然换流,四象限可靠运行;无直流滤波,变频效率高。缺点:变压器始终吸收无功、功率因数低;谐波大,输出频率低,需要隔离变压器(2)交直交变频器(大量应用)优点:双PWM实现能量的双向传递;结构简单、电流谐波含量小、输入功率因数可控缺点:直流环节的支撑电容体积较大,寿命较短,且双侧采用PWM控制,开关损耗较大.(3)矩阵变换器(研发阶段)优点:四象限运行;可输出幅值、频率、相位和相