风力发电：发电机、蓄电池及变流装置的调试与测试

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1、第七编!风电发电机组的法配调试与技能测试验收#######################################第八章!发电机、蓄电池及变流装置的调试与测试一、直流发电机（一）基本参数、运行状态及特性曲线直流发电机按励磁方式的不同可分为他激和自激两种。他激有电激磁和永久磁铁激磁两种方式；自激有并激和串激之分。如图"#$%图"#&所示。图"#’!并激直流发电机图"#$!他激直流发电机图"#&!永磁直流发电机$(基本参数及运行状态（$）发电机电枢电压!)*+#,-.-（"#$）+#)电枢电流!,-*（"#’）.-电枢电势!+*/0!1（"#&）)励磁电流!,2*（"#3）.2并激发电机

2、输出电流!,*,-#,2（"#4）·5’&·第七编!风电发电机组的法配调试与技能测试验收#######################################电磁转矩!"#$%!&’（()*）由励磁电流产生的主磁通!!#（+&+）（(),）上述式中，-为电枢感应电势，.为电枢端电压，&’为电枢电流，&+为励磁电流，/’为电枢内阻，/+为励磁回路串联电阻，0为发电机转速，!为电机每极下主磁通，$1及$%为电机常数。在发电机运行状态下：-2.，%与0方向相反，输出电功率，即是将机械能（由风能转化而来）转变为电能。因此，转矩"对原动机（即风轮机）讲是阻力矩。（3）电动机-4.，&反方向（即

3、&为负值），则"与0变为同方向，也即输入电能转变为机械能输出。35特性曲线-.)&’/’./’"已知0###)&’及&’#，则可得出：$1!$1!$1!$1!$%!./’"./’0#)6#)"（()(）3$1!$1!$%!$1!$1$%!此处0与"的关系称为电机的机械特性。由此表达式可以看出，0与"成线性关系，如图()7所示。图()7!直流电机的机械特性.当"#8时，09#，称为理想无载转速。当"为正，0为正时，属电动机运行状态$1!（第:象限内）当"为负，0为正时，属发电机运行状态（第;象限内）。（二）与直流电网联接图()<表示他激直流发电机联到直流电网上。他激直流电机当其联到直流电网上时

4、，既可以作为电动机运转（例如把风轮机去掉换成其他工作机械），也可作为发电机运转，此即电机的可逆原理。由0)"特性曲线（见图()*）可知，当直流电机作为发电机运行时，发电机的转速0.20（808#，"（电磁转矩）相对于原动机（风力发电机组中即为风轮机）为阻转矩的性$1!质。·=37·第七编$风电发电机组的法配调试与技能测试验收#######################################图!"#$他激直流发电机联网运行图!"%$改变电压及激磁电阻时他激直流电机的机械特性为了确定（选择）并联在直流电网上的他激直流发电机的转矩—转速特性曲线，可以有两个变化的参量，即电枢电压&与激磁

5、回路的串联电阻’(。电压&及电阻’(的大小决定了特性曲线与横轴的交点，而电枢电阻’)决定了特性曲线的斜率。随着电枢电压的升高（直到额定电压），就有可能提高转速，也即转速要相应的提高。即当&增加，*"+曲线由)")到,",、-"-直到.".曲线。电枢电压的升高总有一定的限度，当&/&（0&0为额定电压值）时，电压不能再提高了。故改变电压只能到&/&0为止。·21#·第七编5风电发电机组的法配调试与技能测试验收#######################################此后，维持!"!#不变，改变$%，$%增加，则&%减小，!减小，’(增加，所以)点的转速*+点的转速。即,-’

6、的特性曲线右移，也即可得出)-)，.-.，%-%的曲线。当改变!时，得出的特性曲线全是平行线（因斜率不变）!$0’"-2,"’(-3”4,，55534代表斜率/.!/./1!当改变$%时得出的特性曲线，严格讲不是平行线，但可看成不变，故仍视作平行线（近似）。（三）与变化的负载电阻联接46他激直流发电机与可变负载电阻连接为了供给发电机励磁需要一个电源，在有直流电网的地方，可利用直流电网作为电源，在单机运行的地方（无直流电网的地方）可以应用蓄电池，如图7-8所示。图7-85风力驱动他激直流发电机与可变负载联接图就物理状况讲，这种运行状态与直流电动机的能耗制动相似，只不过此时有风轮机维持发电机轴上

7、的动能而已。90&0"55590"/.!’$0:$90,"/1!&0"/1!$0:$2/.!’/./1!"/1!"（7-;）$0:$$0:$2/./1!或,"3<’55553<"$0:$由图7-7可见，,与’的关系是一条过零点的直线，其斜率由3<值决定。此处,是制动力矩，我们认为在第#象限的力矩为制动的，这样，该曲线就只代表制动力矩大小与’的关系了。为了确定（或选择）此种运行状态下的他激直流电动机的,-’特性