雙饋發(fā)電機(jī)原理

1、MINCYANG ELECTRIC 明陽(yáng)電旨雙饋發(fā)電機(jī)原理MY1.5S/MY1.5Se文件號(hào)：0MF.005.206 版 本: 1.0日期：2008-3資料提供部門(mén)：技術(shù)研發(fā)部級(jí)另山編寫(xiě)校核審批狀態(tài)雙饋發(fā)電機(jī)原理一 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主要類(lèi)型1異步發(fā)電機(jī)籠鼠式異步發(fā)電機(jī)特點(diǎn)：應(yīng)用于早期的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，離網(wǎng)型的小型發(fā)電機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定， 成本低。缺點(diǎn)：并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速必須超過(guò)同步轉(zhuǎn)速，在風(fēng)速較小的時(shí)候效率很差。一 般做成大小兩個(gè)發(fā)電機(jī)，或者改變定子繞組以改變同步轉(zhuǎn)速，按照風(fēng)速段轉(zhuǎn)換。繞線轉(zhuǎn)子異步發(fā)電機(jī)特點(diǎn)：轉(zhuǎn)子繞組外接電阻，在風(fēng)速變化的時(shí)候，改變外接電阻的大小以控制輸 出的功率。風(fēng)速大的時(shí)候多余的

2、能量可以消耗在轉(zhuǎn)子電阻上。雙饋異步發(fā)電機(jī)特點(diǎn)：使用雙饋?zhàn)冾l器對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行交流勵(lì)磁，隨著轉(zhuǎn)子物理轉(zhuǎn)速的變化，改變交流勵(lì)磁的交流電的頻率，幅值，相序以及相位，以使定子輸出的電壓幅值和電流頻率保持恒定，同時(shí)可以向電網(wǎng)輸出感性或容性的無(wú)功。2同步發(fā)電機(jī)永磁同步發(fā)電機(jī)特點(diǎn)：轉(zhuǎn)子由永磁材料制成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不易損壞和維護(hù)方便，容量可以做到很大。轉(zhuǎn)子可以做成很多級(jí)，這樣可以使其同步轉(zhuǎn)速降低，配合全功率變流器， 在低風(fēng)速的時(shí)候也可以發(fā)電。一般用于海上風(fēng)機(jī)。直流勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)MINCYANC ELECTRIC 明陽(yáng)電昌雙饋發(fā)電機(jī)原理MY1.5S/MY1.5Se文件號(hào)：0MF.005.206 版 本: 1.0日期：2

3、008-3資料提供部門(mén)：技術(shù)研發(fā)部級(jí)另山編寫(xiě)校核審批狀態(tài)特點(diǎn)：現(xiàn)在的水力和火力發(fā)電機(jī)組使用的形式，轉(zhuǎn)子由直流勵(lì)磁，改變勵(lì)磁電流的大小，可以調(diào)節(jié)輸出的功率大小和因數(shù)。二 雙饋異步發(fā)電機(jī)原理1旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)就是一種極性和大小不變，且以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。從理論分析和實(shí)踐證明，在對(duì)稱(chēng)三相繞組中流過(guò)對(duì)稱(chēng)三相交流電時(shí)會(huì)產(chǎn)生這種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。三相對(duì)稱(chēng)繞組就是三個(gè)外形、尺寸、匝數(shù)都完全相同、首端彼此互隔120、對(duì)稱(chēng)地放置到定子槽內(nèi)的三個(gè)獨(dú)立的繞組由電網(wǎng)提供的三相電壓是對(duì)稱(chēng)三相電壓，由于對(duì)稱(chēng)三相繞組組成的三相負(fù)載是 TOC o 1-5 h z (i=Isin3 tAmi=IsinI t-120。丿Bmi=Isi

4、nt-240。)Cm對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載，每相負(fù)載的復(fù)阻抗都相等，所以，流過(guò)三相繞組的電流也必定是對(duì)稱(chēng)三相電流。2旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向以異步電動(dòng)機(jī)為例，說(shuō)明旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速和方向同勵(lì)磁電流的關(guān)系。cot=O 時(shí)，合成磁場(chǎng)方向：向下MINCYANG ELECTRIC 明陽(yáng)電昌雙饋發(fā)電機(jī)原理MY1.5S/MY1.5Se文件號(hào)：0MF.005.206 版 本: 1.0日期：2008-3資料提供部門(mén)：技術(shù)研發(fā)部級(jí)另山編寫(xiě)校核審批狀態(tài)31=60時(shí)，合成磁場(chǎng)方向順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)60。31=120時(shí)，合成磁場(chǎng)方向順時(shí)針又轉(zhuǎn)過(guò)60,共120 。31= 180時(shí)，合成磁場(chǎng)方向順時(shí)針又轉(zhuǎn)過(guò)60,共180 。MINCYANG EL

5、ECTRIC 明陽(yáng)電乓雙饋發(fā)電機(jī)原理MY1.5S/MY1.5Se文件號(hào)：0MF.005.206 版 本: 1.0日期：2008-3資料提供部門(mén)：技術(shù)研發(fā)部級(jí)另山編寫(xiě)校核審批狀態(tài)一定的轉(zhuǎn)速不斷旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。一個(gè)電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)過(guò)360。則一個(gè)電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)過(guò) 360。則 n 60f1 /p （轉(zhuǎn)/分）s1旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向由通入三相繞組中的電流的相序決定的。即當(dāng)通入三相對(duì) 稱(chēng)繞組的對(duì)稱(chēng)三相電流的相序發(fā)生改變時(shí)，即將三相電源中 任意兩相繞組接線互 換，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)就會(huì)改變方向。3變速恒頻發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電一個(gè)不同于火力發(fā)電和水力發(fā)電的地方，就是風(fēng)力的隨機(jī)變化性。風(fēng) 速隨機(jī)變化，風(fēng)

6、向也隨機(jī)變化，這樣發(fā)電機(jī)獲得的機(jī)械能是不穩(wěn)定的，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn) 子的機(jī)械轉(zhuǎn)速會(huì)在大范圍內(nèi)變化，假如使用同步發(fā)電機(jī)，那么輸出的電壓幅值和 頻率都是不穩(wěn)定的。為了彌補(bǔ)轉(zhuǎn)子速度和同步轉(zhuǎn)速之間的轉(zhuǎn)速差，可以在轉(zhuǎn)子繞MINCYANG ELECTRIC 明陽(yáng)電旨雙饋發(fā)電機(jī)原理MY1.5S/MY1.5Se文件號(hào)：0MF.005.206 版 本: 1.0日期：2008-3資料提供部門(mén)：技術(shù)研發(fā)部級(jí)另山編寫(xiě)校核審批狀態(tài)組中進(jìn)行交流勵(lì)磁，根據(jù)上面的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的論述，交流勵(lì)磁電流會(huì)在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出一個(gè)相對(duì)自身旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。這樣轉(zhuǎn)子中的磁場(chǎng)相對(duì)于定子的實(shí)際轉(zhuǎn)速就有兩個(gè)部分組成，一個(gè)是轉(zhuǎn)子的機(jī)械轉(zhuǎn)速，一個(gè)是電磁轉(zhuǎn)速。二者的矢量

7、和構(gòu)成產(chǎn) 生定子中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。當(dāng)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電時(shí)，發(fā)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速是恒定的，同電網(wǎng)頻率和定子極對(duì)數(shù) 有關(guān)。60fs/Ps= nr+60fr/Pr式中： fs 為定子電壓頻率；Ps 為電機(jī)定子的極對(duì)數(shù)；Pr 為電機(jī)轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)；nr 為雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速；fr 為轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流頻率。由上式可知，當(dāng)轉(zhuǎn)速 nr 發(fā)生變化時(shí)，若調(diào)節(jié) fr 變化，可使 fs 保持恒定不變， 實(shí)現(xiàn)雙饋發(fā)電機(jī)的變速恒頻控制。4雙饋?zhàn)冾l器工作原理上面講到，雙饋異步發(fā)電機(jī)在形式上和繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)是一致的，要實(shí)現(xiàn)風(fēng) 力發(fā)電機(jī)組的變速恒頻發(fā)電控制，轉(zhuǎn)子繞組經(jīng)過(guò)滑環(huán)，由雙饋?zhàn)冾l器提供交流勵(lì) 磁，雙饋?zhàn)冾l器由電網(wǎng)供電。MINGY

8、ANC ELECTRICGmf明陽(yáng)電昌雙饋發(fā)電機(jī)原理MY1.5S/MY1.5Se文件號(hào)：0MF.005.206 版 本: 1.0日期：2008-3資料提供部門(mén)：技術(shù)研發(fā)部級(jí)另山編寫(xiě)校核審批狀態(tài)gearboxi-rotor bearingpi tchdrivebrkemin circuit breakerwind turbine controlasynchronous generator with slip ringsfrequency convertercontactorline coupling transformerconverter controlmedium voltage switc

9、hgeargearboxi-rotor bearingpi tchdrivebrkemin circuit breakerwind turbine controlasynchronous generator with slip ringsfrequency convertercontactorline coupling transformerconverter controlmedium voltage switchgeargenerator grid side sideconverterconverter10.24 kV. f = 50 Hz or 60 Hz雙饋發(fā)電機(jī)組原理圖Ly y yL

10、y y y雙饋?zhàn)冾l器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖4.1雙饋?zhàn)冾l器的結(jié)構(gòu)雙饋?zhàn)冾l器一般使用交直交這種形式，兩邊各有一個(gè)PWM變流器，和電網(wǎng)連接的一般稱(chēng)為網(wǎng)側(cè)變流器，和轉(zhuǎn)子連接的一般稱(chēng)為轉(zhuǎn)子側(cè)變流器，中間使用直流廣東明陽(yáng)風(fēng)電技術(shù)有限公司第 6 頁(yè) 共 8 頁(yè)廣東省中山市火炬開(kāi)發(fā)區(qū)建業(yè)路 528437MINCYANG ELECTRIC 明陽(yáng)電旨雙饋發(fā)電機(jī)原理MY1.5S/MY1.5Se文件號(hào)：0MF.005.206 版 本: 1.0日期：2008-3資料提供部門(mén)：技術(shù)研發(fā)部級(jí)另山編寫(xiě)校核審批狀態(tài)環(huán)節(jié)將兩邊連接起來(lái)。變流器可以實(shí)現(xiàn)整流和逆變這兩種基本的功能。功率元件 一般使用IGBT，并同二極管反并聯(lián)。中間回路使用

11、電容建立直流環(huán)節(jié)。 4.2工作原理電網(wǎng)的三相交流電經(jīng)過(guò)網(wǎng)側(cè)變流器的整流作用，在中間環(huán)節(jié)建立起來(lái)直流電 壓。此時(shí)轉(zhuǎn)子側(cè)變流器處于逆變狀態(tài)，將中間直流電壓逆變?yōu)槿嘟涣麟妷?，?出給轉(zhuǎn)子繞組進(jìn)行勵(lì)磁。“雙饋”其本意是能量的雙向反饋，上面講到的情況是能量流動(dòng)的一種形式， 屬于電網(wǎng)給變頻器供電，變頻器對(duì)轉(zhuǎn)子繞組進(jìn)行勵(lì)磁，對(duì)轉(zhuǎn)子繞組進(jìn)行饋電。能 量的流向是從電網(wǎng)流向轉(zhuǎn)子。另外的一種形式是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子處于發(fā)電狀態(tài)，向雙饋?zhàn)冾l器輸出能量，此時(shí)轉(zhuǎn) 子側(cè)變流器處于整流狀態(tài)，中間直流環(huán)節(jié)不變，網(wǎng)側(cè)變流器處于逆變狀態(tài)，將中 間直流母線電壓逆變?yōu)楹碗娋W(wǎng)電壓幅值和頻率一致的交流電，將能量反饋給電網(wǎng) 以上就是雙饋異步發(fā)電的

12、簡(jiǎn)單理論原理。5雙饋發(fā)電機(jī)的三種工作狀態(tài)按照發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和同步轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，雙饋發(fā)電機(jī)有三種不同的工作狀態(tài) 它的這種特點(diǎn)，使雙饋發(fā)電機(jī)組能在很寬的一段風(fēng)速范圍內(nèi)穩(wěn)定發(fā)電。這也是它 比常規(guī)異步發(fā)電機(jī)性能先進(jìn)的地方。5.1亞同步狀態(tài)轉(zhuǎn)子的機(jī)械轉(zhuǎn)速小于發(fā)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。（OvSvl）雙饋?zhàn)冾l器對(duì)雙饋異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行勵(lì)磁的最終目的，就是在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子的機(jī)械轉(zhuǎn)速合成為轉(zhuǎn)子發(fā)電的實(shí)際轉(zhuǎn)MINCYANG ELECTRIC 明陽(yáng)電旨雙饋發(fā)電機(jī)原理MY1.5S/MY1.5Se文件號(hào)：0MF.005.206 版 本: 1.0日期：2008-3資料提供部門(mén)：技術(shù)研發(fā)部級(jí)另山編寫(xiě)校核審批狀態(tài)速，以便達(dá)到電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。使異步發(fā)電機(jī)像同步發(fā)電機(jī)一樣運(yùn)行。此時(shí)的能量流動(dòng)關(guān)系是，變頻器給轉(zhuǎn)子供電，能量由電網(wǎng)流向轉(zhuǎn)子。定子輸出 的能量由兩部分組成，一是輪轂傳遞的機(jī)械能，一是轉(zhuǎn)子從電網(wǎng)得到的能量。而 輸送到電網(wǎng)的能量是機(jī)械能。5.2同步狀態(tài)轉(zhuǎn)子的機(jī)械轉(zhuǎn)速等于發(fā)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。（s=o） 雙饋?zhàn)冾l器給轉(zhuǎn)子以直流勵(lì)磁，此時(shí)雙饋異步發(fā)電機(jī)就是同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行。除了 轉(zhuǎn)子繞組的一些損耗外，轉(zhuǎn)子不消耗能量用于勵(lì)磁發(fā)電。機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為電能 從定子輸出到電網(wǎng)。5.3超同步狀態(tài)轉(zhuǎn)子的機(jī)械轉(zhuǎn)速大于發(fā)電