第六章同期系统
将一台单独运行的发电机投入到运行中的电力系统参加并列运行的操作，称为发电机的并列操作。同步发电机的并列操作，必须按照准同期方法或自同期方法进行。否则，盲目地将发电机并入系统，将会出现冲击电流，引起系统振荡，甚至会发生事故、造成设备损坏。
准同期并列操作，就是将待并发电机升至额定转速和额定电压后，满足以下四项准同期条件时，操作同期点断路器合闸，使发电机并网。
（!）发电机电压相序与系统电压相序相同；
（"）发电机电压与并列点系统电压相等；
（#）发电机的频率与系统的频率基本相等；
（$）合闸瞬间发电机电压相位与系统电压相位相同。自同期并列操作，就是将发电机升速至额定转速后，在未加励磁的情况下合
闸，将发电机并入系统，随即供给励磁电流，由系统将发电机拉入同步。自同期法的优点：!合闸迅速，自同期一般只需要几分钟就能完成，在系统
急需增加功率的事故情况下，对系统稳定具有特别重要的意义；"操作简便，易于实现操作自动化。因为在发电机未加励磁电流时合闸并网，不存在准同期条件的限制，不存在准同期法可能出现的问题；#在系统电压和频率因故降低至不能使用难同期法并列操作时，自同期方法将发电机投入系统提供了可能性。
自同期法的缺点是：未加励磁的发电机合闸并入系统瞬间，相当一个大容量的电感线圈接入系统，必然会产生冲击电流，导致局部系统电压瞬间下降。一般自同期法使用于水轮发电机及发电机—变压器组接线方式的汽轮发电机。在采用自同期法实施并列前，应经计算核对。
发电厂发电机的并列操作断路器，称为同期点。除了发电机的出口断路器之外在一次电路中，凡有可能与发电机主回路串联后与系统（或另一电源）之间构成唯一断路点的断路器，均可作为同期点。例如，发电机—变压器组的高压侧断路器，发电机—三绕组变压器组的各侧断路器，高压母线联络断路器及旁路断
+!8 + 8
+
路器，都可作为同期点。在同期点应装设准同期装置。对于电压在 !!"#$ 以上 的联络线路的断路器，除装设准同期装置外，其重合闸装置应具有检查无压、检 查同期的功能。
在发电厂，并列操作比较频繁，在实施并列过程中可直接调节发电机的同期 参数。一般同期点应装设带非同期闭锁的手动准同期装置和自动准同期装置； 在水电厂，除了装设以上两种准同期装置之外，还应装设自动自同期装置。对于 双电源的变电站，一般只装设带非同期闭锁的手动准同期装置。
第 一 节 同 步 发 电 机 准 同 期 并 列 原 理
发电机并列主电路示意图见图 % & !（’）。(! 为待并发电机，当同期点断路 器 )*! 合闸使发电机 (! 并网后，如果断路器 )*+ 跳闸，)*+ 两侧为不同系统的 电源，也必须按照准同期条件合闸。图 % & ! 为待并发电机电压与系统电压波形 图；图 % & （! ,）为滑差电压波形图。图中系统电压瞬时值为 -. / （3 !.4 5"6.）
待并发电机电压瞬时值为
-7 / （3 !74 5"67）
式中 、071—系统电压、发电机电压幅值； "6.、"
67—系统电压、发电机电压的初相角； !.、!7—系统电压、
发电机电压的电角速度。 系统电压与发电机电压瞬时值之差为滑差电压瞬时值 -8。-8 / -. & -7。设 / 071 / 01，初相角均为零，即 !6. /!67 / "9，!8 /!. &!7，
则有 -8 / -. & -7 / （3 !.4 5"6.）& （3 !74 5"67）
/ !.4 & !7 4
:
5 7
/ + ! 4,6. !（!. 5!7）4 / 081
,6.! ! 也可用几何方法以 -. 瞬时值减 -7 的瞬时值得到 -8 的波形［如图 % & （! ,）］。
滑差电压 -8 是一个角速度为 !（!. 5!7
）、幅值为 + ! 4 作正弦变化的电压。 + 滑差电压幅值的变化规律为
-
!*
图 ! " # 发电机并列示意图
（
$
）主（%
）
&
’、&(
（)）滑差电压 &* 波形
&*+ , -.+’/0 #
1
由于在并网之前系统频率与待并发电机频率不相等 .’ 与 .( 之间的相角差
",!* 1 随时间 1 而变化。"以 2 3 -#为周期而变化，&* 的幅值也由小到大随之变 化。当", 2 时，&* , 2；当",#时，滑差电压达最大值 &*+ , -.+。"从零至 -#的 时间，即相邻滑差电压幅值为零点之间的时间，即为滑差电压 &* 的周期 4*。 滑差电压幅值的零点，表示 &( 与 &’
之间相角差为零，4* 的长短又反映两电 压频差的大小，所以准同期可利用滑差电压包络线波形变化，来实现准同期合 闸。手动准同期和自动准同期的目的，均为检查发电机电压与系统电压之间的
电压差、频率差以及电压相角差，当电压差和频率差满足要求时，以提前时间 156 发出合闸命令，使并列断路器主触头在电压相角差为零的瞬间合闸，实现发电机
平稳并入系统。
由于断路器的合闸机构为机械操动机构，从接受合闸命令到断路器主触头 闭合之间要经一定时间，此时间约为 2 7 8 3 2 7 9’，所以必须以提前时间 156发出合 闸命令。
如前所述，同步发电机按照准同期法并网，必须同时满足准同期四项条件。
— !"! —
其中，待并发电机的电压相序和电压数值，比较容易满足要求；而频率绝对相等（!
"
# !$）是不可能的。因为发电机的转子是由动力机械（如汽轮机）带动的，在并网之前，它的转速不可能稳定保持额定转速，而总是有微小的反复变动，机端电压的频率，也就不可能长时间保持与系统频率相等。正是由于电压频率的微小变动，两侧电压相位随之变化，才产生同期点［图% & ’（(）中) 和*!点］，才能实现在四项同期条件同时满足时刻断路器主触头接通，使发电机平稳并网。从图% & ’不难看出，正是由于待并发电机转速不稳定，才能给同期并列创造条件。如果待并发电机转速长时间保持恒定，使同期点两侧电压的频率保持绝对相等，
那么+
$与+
"
之间相角差相对静止，就不可能出现同期点，也就不可能实现准同
期并列。
第二节发电厂准同期回路
发电厂的准同期装置为全厂各同期点的共用设备，其典型接线如图% & * 所示。图% & （*,）中下部的同期小母线为同期电压过渡导线，只有在使用同期装
置时，此小母线上才有同期电压。图,）左侧是同期电压引入回路，中间虚
线框内为手动准同期用单相组合式同步表，右侧虚线框内为自动准同期装置（--.& / 型）。发电厂的电气设备安装结束后，一般设备线路位置不再变动；汽轮机（或水
轮机）的转动方向也是固定的，所以投产后的母线路相序是不会改变的，一般只需在第一次并网前测量同期点两侧电压相序。手动准同期和自动准同期可不再考虑相序条件。
发电机准同期并列有三种操作方法：分散式手动准同期、自动准同期及集中式手动准同期。本节仅讲述前两种操作方法。集中式手动准同期操作方法在本书第七章第一节另有讲述。
一、分散式手动准同期
在图% & * 中，’.0 为发电机同期点，欲将发电机用分散式手动准同期方法实现并网，首先起动发电机组，逐渐升速至额定转速，汽轮机运行为正常并允许发电机并网。然后按下列步骤操作并网。
（!）投入发电机的励磁系统，调节励磁电流使发电机端电压逐渐升至额定值。
（"）合上发电机出线刀闸!#$（或"#$），投入同期开关!$%$。此时，!$%$上下对应单数号码触点接通，!母线电压互感器（!&’）之( 相电压经!$%$触点)
* !! 送至同期小母线+,$(；发电机端电压互感器（&’）之( 相电压经!$%$触点!- * !. 送至同期小母线+$&(。
（-）将同期闭锁开关$%/投向“闭锁”位置，此时$%/触点! * - 断开。手动同期开关!$%$0投向“粗调”位置，此时!$%$0之- * 1、2 * 3、!!* !" 触点接通，同期电压表和频率表均接入电压4’!、45!分别指示待并发电机电压和频率；4’"、45"分别指示系统电压和频率。由于!$%$0触点!- * !1触点断开，所以在“粗调”位置时同步表4$ 不旋转。同期继电器6$7两线圈均无外加电压，其动断触点闭合。但因!$%$0触点". * "8断开，合闸小母线!+$0与"+$0之间不会接通。
（1）根据电压表的指示，用待并发电机的无功调节把手调整待并发电机的电
压，使之与系统电压相等；根据频率表的指示，用待并发电机的有功调节把手调
整发电机的频率，使之与系统频率基本相等。
（.）将!$%$0投向“细调”位置，其触点! * "、.* 8、)* !9、!2* !3、"8* ".、!-
* !1接通。此时同步表4$ 表开始旋转，同期检查继电器6$7两线圈分别接入系统电压和发电机电压。根据同步表4$ 表指针旋转的速度和方向，再对发电机进行细调，达到同步表4$ 表指针顺时针缓慢旋转时，将!#5 的控制开关!$%0 投向“预备合闸”位置其绿色位置指示灯闪亮。待同步表4$ 表指针接近同期点时刻，6$7动断触点闭合，迅速将!$%0转至“合闸”位置并保持约"$，再放开手柄，使其自动复位，其触点. * 3 接通，若"$后又断开，!#5 会闭后，其红色位置指示灯稳亮。
在同步表指针接近同期点时发出合闸命令，是为满足提前时间的需要。同步表4$ 表指针顺时针旋转，表明发电机频率略高于系统频率。这样，发电机并网后可立即向系统输送少量有功负荷，以利于发电机进入同步。
（8）发电机并网后，将!$%$、!$%$0转至“退出”位置。至此，手动同期装置退
出，并网操作结束。
—"!! —
二、自动准同期
自动准同期是利用自动准同期装置实现发电机按准同期条件并入系统的操作。当发电机电压或频率与系统电压或频率有偏差时，该装置发出调节脉冲，分别调节发电机的电压或频率，直到准同期条件基本满足时，自动准同期装置在适当的提前角度下（满足提前时间）自动发出合闸命令，使发电机平稳并网。
图
!
"
#
$#%&’$(0,,* ) 型
位置
触点
$"
退投
% * ,-
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1 * %&-
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%+* %(-
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位置
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粗退细
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,%* ,+,%* ,,-
,, * ,(,+* ,(-
,. * ,),. * ,/-
,/ * ,0,) * ,0-
图/ * （,
图/ * ,#同期系统图
（2）同期点断路器控制合闸回路
3）右侧虚线框内为445 * . 型自动准同期装置的对外接线图。使用自动准同期装置时，可同时使用手动同期装置监视其动作的正确性，但在这种操作方式下不允许手动操作同期点开关%"#$合闸。
首先按前述手动准同期方法完成第（!）项之前的操作，然后按以下步骤操作。
（"）将"#$#%投向“细调”位置，"#$%保持在“跳闸后”位置。
（&）将&#$#%转至“投入”位置，此时同期点两侧电压均接入自动准同期装置。
（’）按一下起动按钮#(%，红灯)* 稳亮，中间继电器+,$动作并自保持。直流电源经+,$动合触点送至自动准同期装置的输出回路，自动准同期装置则自动完成以下动作。
当发电机频率偏低或偏高时，触点&+%或’+%分别断续接通，起动中间继电器"+%*或&+%*，以向调速小母线"-$./或&-$./发出增（减）脉冲。当发电机电压偏低或偏高时，触点!+%或0+%分别断续接通，起动中间继电器’+%* 或!+%*，以向调压小母线’-$./或!-$./发出增（减）脉冲。当频差和压差均满足准同期装置整定值时，中间继电器"+%按提前时间动作，起动合闸中间继电器+%,，其动合触点+%,&接通，使"12 平稳合闸。（合闸电路：3 "4" 3 "#$# 触点" 5 ’!"-#%!"#$#%触点&0 5 &6!+#7触点!&-#%!&#$#%触点&’ 5 &! !+%,&触点!’-#% 3 "#$%触点& 5 !!"#$#触点0 5 8!"12 合闸回路。）此时"#$%的红灯闪亮。
（!）"12 合闸后，手动将"#$%转至“合闸后位置”，"#$%之红灯稳亮，将"#$#、"#$#%、&#$#%旋转至“退出”位置，使手动准同期装置和自动准同期装置均退出工作，至此，自动准同期操作完毕。
第三节同期装置电压回路
在一次电路中，如果同期点断路器两侧的电压互感器一次测处于同一电压等级，两侧的电压互感器接线方式相同，则两侧的二次电压同样风映对应一次设
备的同期参:）即为此种接线。同期点（"12）
两侧为同一电压等级的设备。同期点两侧的电压互感器";<、&;<、;<接线方式相同。正常运行状态下，发电机= 经"12、" 母线（或!母线）向系统送电。无疑，高压母线>、!的电压与发电机= 的端电压是同期的，同期电压可选用"12
的两侧电压 互 感 器 之 二 次 同 名 相 电 压。如 果 合 上 同 期 开 关 !"#"，同 期 小 母 线 $%"&’ 与 $"(’ 上的电压同样是同期的
（包括同相位）。如果在运行中发生 !)* 跳闸，发生机解列，则 !)* 两侧的电压不同期，与其对应的电压互感器二次电压 小母线 $%"&’ 与 $"(’ 上的电压随之不同期。同期小母线 $%"’ 上电压 +&’ 随 高压母线!、"上的电压同步变化；而同期小母线 $"(’ 上的电压 +’ 随发电机 电压同步变化。
图 , - . 电力变压器接线示意图（/，011） （
2）电力变
压器（3）电压相量图 如果同期点两侧的电压互感器一次侧连接于不同电压等级的母线上，楷同 期点两侧同期时，相对应的二次电压并不同期。由图 , - . 及图 , - 4 所示情况
可知，电力变压器 ( 为 /，011 接线方式，电压互感器 !(5 与 (5 接线方式相同，当 同期点 )* 两侧电压同期时，发电机端线电压超前于 66785 母线同名线电压 .79， 这样，(5 的二次线电压便超前于 :(5 二次同名线电压 .79。在这种情况下，如果 将 !(5 的二次电压 +’（; 即 +&’）和 (5 的同名电压 +’（; 即 +’）
直接引至同期装置， 将不可能实现准同期并列。因为当前现场采用的准同期装置只能在输入的同期
点两侧电压完全同期时刻，判断为同期点同期、并发出合闸命令。如果按前述接 线取得同期装置用电压，当同期装置发出合闸命令的时刻，同期点 )* 两侧同名 相电压相位差为 .79，这将造成非同期合闸。为此，当同期点两侧电压互感器处 于不同电压等级时，同期电压必须采取以下三种接线方式之一。
一、将系统侧同期电压移相
在同期回路增设转角变压器 (<（见图 , - 4）
。(< 的一次侧经同期开关 "#"
图 ! " # 同期系统电压回路
（一） $%&—’’()* 母线电压；$+%&—,- 之二次电压；$%&—,* 之二次电压
连接于电压互感器 .,* 的二次侧，其二次侧引至同期小母线 /01+%、/*230,-
的变压比为.((
((
*。因为 ,- 也采用 5，677 接线方式，使得 ,- 的二次侧电压超 . !
4 前于一次侧同名相电压 4(8。又因为 ,* 的一次电压与二次侧电压同相位，所以 当同期点 9: 两侧电压同期时，/01+ % 上的电压超前于高压母线 !的电压 4(8； ·
·
/1,% 上的电压同样超前高压母线!的电压 4(8，$%& 与 $+%& 同相位，使难同期装 置能作出正确的准同期判断，故能发出正确的命令。
二、将发电机同期电压移相
在发电机出口电压互感器 ,* 的二次回路，增加转角变压器 ;（见图 ! " <）。 该转角变压器采用 =，> 接线。,- 的一次侧连接于 ,* 的二次侧，而见的二次侧 引至同期电压小母线 /1,%、/*23 转角变压器的二次电压滞后于一次电压 4(8， 变压比为 .(( ?
.((
*，其接线如图 ! " ! 所示。 !
4 当使用准同期装置时，系统侧电压互感器 .,* 之二次电压经同期开关 1@1
·
·
直接引至同期小 母 线 /01+ %、/*23。其 电 压 $+%& 与 ! 母 线 电 压 $%& A ! 同 相 位 （见图 ! " <）。由于电力变压器 , 采用 5，677 接线，在同期点两侧同期状态下，发 ·
电机端电压 $%&超前于高压母线电压 $%& A !4(8。发电机出口电压互感器 ,* 之
·
·
两侧电压同相位，经 !" 之后的二次电压 #$%比 #$%·! 滞后 &’(。也就是说，又将变 ·
压器 ! 产生的超前电压后移（恢复）至原来的相位，使同期小母线上的电压 #$%与 ·
·
#)$%
同
（#$%与下 *+ 下端的电压同步，#)$% 与!母线电压同步）
，使得同期电 压的相位分别与同期点两侧的电压相位一致，同期装置能正确地判断同期点 *+ 两侧的同期参数，实现同期系统正确工作。
图 , - . 同期系统电压回路
（二） ·
·
#)$%—
- %..
- %..0，
即一次侧为额定电压时其二次星形侧线
!
/ !/ 电压为 %..0，相电压为 %.. !/0；而二次三角形侧电压为 %..0。当发电机—变压 器组 121 投入时，系统侧同期电压 &3’4连接于 %)0 之二次三角侧（&3’4）；电压数 值为 %..0；而发电机侧同期电压 &’4连接于 )0 之二次星形侧 &’4，其电压数值也 为 %..0。为了使两侧同期电压取得共用点并接地（506,3），发电机侧的同期回
路经隔离变压器 !"#。隔离变压器的变压比为 $%% & $%%’。
当利用线路断路器 $() 作为同期点时，投入线路 *+*。系统侧电压为线路 侧电压抽取装置的 , 相二次电压 ,,-，,,- 与一次 , 相电压同相位，其额定数值 为 $%%’；发电机侧电压仍为 $!’ 之二次三角测线电压 ,./。从图 0 1 2 看出，此 电压 ,./与一次侧 , 相电压同相位，所以选用此二电压作为线路断路器同期电 压。
第 四 节 同 期 系 统 设 备
同期系统所使用的设备标示于图 0 1 3（4）之中，其中自动同期装置和同步 监察继电器一般安装于控制室后排的继电器屏上；切换开关、按钮、指示仪表则 安装于控制屏正面，便于运行人员操作时观察。
同期系统的指示仪表有：!接于系统侧的电压表；"接于待并发电机侧的电 压表；#接于系统侧的频率表；$接于待并发电机侧的频率表；%接于同期点两 侧电压的同步表（亦有称整步表的）。这五只表计一般对称地布置在同一屏上。
一、电磁式同步表
电磁式同步表一般带来指示同期点两侧频率差的大小和电压相 位 差 的 大 小。图 0 1 5 为 $!$ 1 * 型电磁式同步表的内部结构示意图。表内有三个固定线 ·
圈。线图 6$ 和 63 分别经附加电阻 7$、73 及 72 连接至待并发电机电压 ,.#和 ·
外 ,#/上，6$ 与 63 在空间上布置为相互垂直。适当选择 7$、73 和 72 的阻值， ·
·
使流经 6$ 和 63 的电流 8$ 和 83 在 相 位 上 也 相 差 9%:。根 据 电 工 测 量 仪 表 的 原 理，当整步表接入电路时，此二线圈的合成磁势产生旋转磁场。另一个线圈 6 布置在 6$、63 的内部，沿轴向绕在 ; 形铁片的轴套外面。6 经附加电阻 7 连 ·
接至系统电压 ,.#上。当同步表接入电路时，6 内产生按正弦规律脉动的磁场， 并磁化 ; 形铁片。轴套与转轴固定为一体。转轴上端装有指针和燕尾形平衡锤 以及阻尼片。可动部分在线圈 6 内部可以灵活转动。
· ·
图 0 1 $（% 4）中示出了 6$ 和 63 的电流相量 8$、83。适当选择附加电阻，
使 — !"! —
图
! "
#电磁式同步表内部结构示意图
（%）顶视图
图! " &电磁式同步
表接线图
·
·
中性点’偏移至’(，便可使)
* 与)
+
相位差为&,-。当同步表接入同期电
压回路
时，表内产生两个磁场：一个是由.*、.+产生的空间上幅值不变的圆形旋转磁场；另一个是由. 产生的脉动磁场，此磁场的轴线位置不改变，只是磁场强度及
方向按正弦规律变化。
使用手动准同期操作发电机并网过程中，同步表有以下三种指示。
（*）待并发电机电压与运行系统电压同期。/(
/01 中的电流)(/0超前于/
相电压5,-。
线圈. 产生的磁场使6 形铁片磁化。被脉动磁场磁化的铁片处于幅值不变的旋转磁场之中，铁片上磁性的强弱受到旋转磁场和脉动磁场的共同作用。因此可动铁片的停留位置是由磁场之间的作用来决定的。由于铁片本身具有惯性，磁片不能时刻跟随旋转磁场不停地旋转，两磁场共同作用的结果是使铁片保持在磁场最强的位置上，也就是停留在脉动磁场最大值与旋转磁场的轴线方向一
图 ! " #$ 电磁式同步表相量图
（
%）
线
圈
&#
和 &
’
中
电流
（(）线圈 ) 中电流相量；
·
·
·
（*）+,-
滞后
于 +
.（0）++/超前于 +.+/
致的位置上。当磁片处于这一位置之后，旋转磁场仍继续旋转，而移动位置脉动 磁场的磁性也同步的逐渐减弱，使两磁极间吸力减弱，且有拉动铁片旋转的趋 势。但由于铁片的惯性，还未来得及旋转时，旋转磁场已转至接近 #1$2位置，这 时两磁极间的作用是使铁片反转的趋势。这种交变的作用力使 3 形铁片不能旋 转，只能停留在磁场最强的位置上。在完全同期时刻，铁片及固定于同一转轴上 的指针，将停留在某一固定位置不动，此位置即为整步表的同期点，对于已制成 的同步表，其内部参数不变，同期点是固定的。在表盘上，同期点有明显的线条 标志。 （’）待并发电机电压及频率与系统电压及频率相等，但相位角不相等。即 4. 5 4，+.+/ 5 ++/，!6!!
7。若待并发电机电压滞后于运行系统电压为"角，则脉动 磁场比同步时刻提前"角达到最大值。磁片为了占据磁场最强的位置，与旋转 磁场轴线保持一致，也随之带着指针偏离同期点并向“慢”的方向偏转一角度，其 相量图如图 ! "$ *）
所示。 同
理，
若待并发电机电
应该指出，如果待并发电机的频率与运行系统的频率长期保持绝对相等，而
仅相位角不相等（8）待并发电机的电压与运行系统电压相等，而频率持续不相等，即 +9: 5 +.9:，4!4.。在这种情况，3 形铁片被脉动磁场交变磁化一次的时刻，旋转磁场不 是恰好转一周，指针也就不可能停留在一个固定的位置上。若 4 ; 4.，则脉动磁
场交变一次时旋转磁场已转过一圈多，! 形铁片在磁化最强的瞬间，力图与旋转 磁场轴线重合，必须带着指针偏离原来相遇位置，向“快”方向偏一角度。等到下 一周期，磁片又要在上次位置的基础上，再向“快”的方向偏一角度。这个过程是 连续的，人们只能从表盘上看到指针向“快”的方向不停的旋转。同理，若 " # "$， 则指针就向“慢”的方向旋转。当频率差相差相当微小时，同步表指针旋转得非 常慢，当指针转至同期点时，可实现难同期并网。但当频率差较大时，由于表外 可动部分的机械惯性，指针不再旋转而是不停地摆动。如果频差太大，指针则不 动。所以对电磁式同步表，只有当频差小于 % & ’(! 时，才允许将同步表投入电路 使用。
二、组合式同步表
发电厂广泛采用的 )! * +% 型组合式同步表，有三相式和单相式两种，三相 式同步表外形及内部电路如图 , * ++ 及图 , * +- 所示。该同步表由频率差表、 电压差表和同步表三部分组成。
图 , * ++ )! * +% 型组合式同步表外形布置图
（
.）正
面
布（/）背面接线端子图 频率差表（01）的表头为双向指示的电磁式微安表。利用稳压管 23+ 别将 输入的正弦电压波削波后形成方波电压，
再由电容 4+ 和电阻 5+ 组成微分电路 和整流电路将交流电压转换成与电路频率成正比的直流电流。4- 为滤波电容。 待并发电机侧的电流与系统侧的电流反方向流经 01 表头线圈。当待并发电机 与运行系统的频率相同时，两电流大小相等，方向相反，01 表头线圈内电流为 零，表针指示在中间的零位置。因电容器的容抗与频率成反比，所以当待并发电 机频率大于系统频率时，电容器 4（+ 左侧）的容抗值小于 4+（右侧）的容抗值，经 整流管 26（+ 左侧）流入 01 表头线圈的电流大于经整流管 26（+ 右侧）流入 01 表 头的电流，则指针向正方向偏移。反之则指针向反方向偏转。
— "!! —
图! " #$ %& " #’型组合式三相同步表内部接线图
电压差表() 的测量机构也是双向指示的电磁式微安表。由整流管)*+分别将待并发电机和运行系统的交流电压整流后反极性流入电压差表头线圈，若两侧电压根等，则整流后的电流也相等，表头线圈内电流为零，表针指示在零位置。当待并发电机电压大于系统电压时，指针向正方向偏转，反之向反方向偏转。
同步表(, 的工作原理与前述#-#" , 型同步表基本相同。组合式同步表准确度高，体积小，但不能指示同期点两侧频率和电压的数
值。
若同期系统未装设切换开关#,.,/［见图! " $（0）］，应将同步表的端子1
2
与13
’。相连接，)
2
与)3
’
相连接，见图+ " ##（4）。这种情况下，同期操作过程
中不分粗调与细调。
%& " #’型单相式同步表的工作原理与三相式同步表基本相同，所不同的只是同步表采用单相同期电压，使同期电压回路接线简化。使用时只需从同期点两侧引来单相同期电压即可。
单相式同步表内部接线如图! " #5 所示。表计的内部结构与三相式同步表相同，只是在外电路利用电容、电阻裂相法将单相电压裂相成两个相位差为6’7 的电流分别送入8#、8$线圈。
三、同步检查继电器
为了保证同期点在满足准同期条件时合闸，在同期系统中装设有同步检查
3
图 ! " #$ 单相式同步表内部接线图
继电器 %&’，以便在不满足同期条件时闭锁合闸回路。其作用主要是防止同期 点两侧电压根位差过大时合闸。
同步检查继电器的构造与一般电磁式电压继电器相同。它的两个线圈（见 图 ! " #(）参数相同，分别接在系统电压 )*+, 和待并发电机电压 )+, 上，但它们的 接线极性相反。当加入同期电压时，每个线圈中产生一个磁通，而合成磁通!为 此二磁通之和，其大小与两线圈所受电压之差成正比。因为在准同期操作过程 中两电压数值基 本 相 等，电 压 差 !) 的 大 小 主 要 与 它 们 之 间 的 相 位 差 "有 关。 又因为在准同期操作过程中两电压的频率不可能长时间的保持相等，即两个电 ·
·
压根量实为相对旋转。设 )*+,为不动，而 )+,以角速度!#。旋转，故"角在不断 改变。当"- #./0时，!) 最大。此时两电压大小相等，方向相反。在回路接线 中，由于两线圈是反极性连接输入电压的，所以此时两线圈产生的磁通方向一 致，数值相加，合成磁通最大。同理当"- /0时，!) -
/，合成磁通为零。 设 )*+, - - )+,则有
图 ! " #( 同期检查继电器示意图
（
1
）
内
部结
!) -
3)+,·456 " 电磁式同步检查继电器的转矩与其铁芯中的合成磁通的平方成正比。当磁
通为零时，由于反作用弹簧的作用，舌片落下，动断触点闭合。当磁通增加并超过整定值时，舌片两端被吸至铁芯磁极，动断触点断开。利用继电器的刻度盘把手，可调节继电器反作用弹簧的拉力，就可以将继电器整定在一定的角度!时起动或返回。
同步检查继电器构成的闭锁回路如图! " #（$）所示。在同期合闸小母线
%&’(与#&’(之间，串入了同步检查继电器)’*的动断触点，当同期点两侧电压的相位差大于整定值时，该继电器动作，其动断触点断开，切断合闸回路，以免发生非同期合闸。
同步检查继电器)’*的触点由转换开关%’+’(控制。只有在%’+’(置于“细调”位置时，同期合闸回路才能经过%’+’(的触点#," ! 接通合闸小母线%&’(。
在)’- 闭锁回路中，)’-的触点两端并联着转换开关’+.的触点% " /，它是为了在特殊情况下解除闭锁作用而设置的。例如，在系统侧无电压的情况下，需要同期点断路器合闸向母线及馈电线路送电，就需要利用’+.的切换将)’- 的触点短接。
四、自动准同期装置
自动准同期装置的作用是代替准同期并列过程中的手动操作，以实现迅速、准确的准同期并列。因在有关教科书中对自动准同期装置的原理已有详细的说明，这里仅以001 " , 型自动准同期装置为例介绍其有关的二次回路。
001 " , 型自动准同期装置是功能较为齐全的自动准同期装置，它具有两种功能："自动检查待并发电机与运行系统之间的电压差及频率差，并在此二量满足难同期合闸条件时，自动提前发出合闸脉冲，使同期点断路器主触头在两侧电压相位差为零的瞬间闭合；#当电压差和频率差过大时，对待并发电机进行调压或调频，以加快并列过程。
001 " , 型自动准同期装置由合闸部分、调频部分、调压部分组成，如图! " %,所示。当使用该装置时，只需合上#’+’(开关，则同期并列过程可自动完成。在#’+’(投入瞬间，由于装置内部电容元件充电，可能引起出口合闸继电
器%)( 误抖动，从而导致错误发出合闸命令。为防止发生这种现象，电源投入时，装置自动闭锁#2 后开始工作。装置内部设置有整流电源设备，无需外加直流
操作电
源。
图! " #$ %%& " $ 型自动准同期装置接线示意图
在合闸部分，首先将发电机电压’
(和运行系统电压’
)
变换成方波并形成
三角波形的线性整步电压’
*
，然后进行鉴别：当频率差和电压差均小于整定值
时，以提前时间+
,-
起动出口中间继电器#./，其触点起动外电路合闸继电器./0
并发出合闸脉冲［参见
2）］。
合闭闭锁由逻辑回路实现，而电压差闭锁量!’由调压部分引入。调频部分的作用是自动鉴别发电机的频率和系统的频率，并向待并发电机
发出调速脉冲，使待并发电机的频率接近系统频率。调速脉冲由出口继电器1./、3./的触点传递至待并发电机的调速器。为了使待并发电机的频率迅速接近系统频率，同时又不发生过调现象，该自动装置能按比例调节。当频差!, 值较大时，单位时间内送出的调节脉冲数较多，随着!, 逐渐减小，单位时间内送出的调节脉冲数逐渐减少。同时为了适应各种不同性能的调速器，调速脉冲的
变速恒频双馈风力发电机的原理和优点研究 变速恒频发电技术 变速恒频发电技术是一种新型风力发电技术，其主要优点在于风轮以变速运行。这一调速系统和变桨距调节技术环节结合起来，就构成了变速恒频风力发电系统。其调节方法是：起动时通过调节桨距控制发电机转速；并网后在额定风速以下，调节发电机的转矩使转速跟随风速变化，保持最佳叶尖速比以获得最大风能；在额定风速以上，采用失速与桨距双重调节、减少桨距调节的频繁动作，限制风力机获取的能量，保证发电机功率输出的稳定性和良好的动态特性，提高传动系统的柔性。上述方式目前被公认为最优化的调节方式，也是未来风电技术发展的主要方向。其主要优点是可大范围调节转速，使风能利用系数保持在最佳值；能吸收和存储阵风能量，减少阵风冲击对风力发电机产生的疲劳损坏、机械应力和转矩脉动，延长机组寿命，减小噪声；还可控制有功功率和无功功率，改善电能质量。尽管变速系统与恒速系统相比，风电转换装置中的电力电子部分比较复杂和昂贵，但成本在大型风力发电机组中所占比例并不大，因而大力发展变速恒频技术将是今后风力发电的必然趋势。 目前，采用变速恒频技术的风力发电机组，由于采用不同类型的发电机，并辅之相关的电力电子变流装置，配合发电机进行功率控制，就构成了形式多样的变速恒频风力发电系统。主要有以下几类：鼠笼型异步发电机变速恒频风力发电系统、绕线式异步发电机变速恒频风力发电系统、同步发电机变速恒频风力发电系统、双馈发电机变速恒频风力发电系统。其中，由双馈发电机构成的变速恒频控制方案是在转子电路实现的，采用双馈发电方式，突破了机电系统必须严格同步运行的传统观念，使原动机转速不受发电机输出频率限制，而发电机输出电压和电流的频率、幅值和相位也不受转子速度和瞬时位置的影响，变机电系统之间的刚性连接为柔性连接。基于诸多优点，由双馈发电机构成的变速恒频风力发电系统已经成为目前国际上风力发电方面的研究热点和必然的发展趋势。
第六章同期系统 将一台单独运行的发电机投入到运行中的电力系统参加并列运行的操作，称为发电机的并列操作。同步发电机的并列操作，必须按照准同期方法或自同期方法进行。否则，盲目地将发电机并入系统，将会出现冲击电流，引起系统振荡，甚至会发生事故、造成设备损坏。 准同期并列操作，就是将待并发电机升至额定转速和额定电压后，满足以下四项准同期条件时，操作同期点断路器合闸，使发电机并网。 （!）发电机电压相序与系统电压相序相同； （"）发电机电压与并列点系统电压相等； （#）发电机的频率与系统的频率基本相等； （$）合闸瞬间发电机电压相位与系统电压相位相同。自同期并列操作，就是将发电机升速至额定转速后，在未加励磁的情况下合 闸，将发电机并入系统，随即供给励磁电流，由系统将发电机拉入同步。自同期法的优点：!合闸迅速，自同期一般只需要几分钟就能完成，在系统 急需增加功率的事故情况下，对系统稳定具有特别重要的意义；"操作简便，易于实现操作自动化。因为在发电机未加励磁电流时合闸并网，不存在准同期条件的限制，不存在准同期法可能出现的问题；#在系统电压和频率因故降低至不能使用难同期法并列操作时，自同期方法将发电机投入系统提供了可能性。 自同期法的缺点是：未加励磁的发电机合闸并入系统瞬间，相当一个大容量的电感线圈接入系统，必然会产生冲击电流，导致局部系统电压瞬间下降。一般自同期法使用于水轮发电机及发电机—变压器组接线方式的汽轮发电机。在采用自同期法实施并列前，应经计算核对。 发电厂发电机的并列操作断路器，称为同期点。除了发电机的出口断路器之外在一次电路中，凡有可能与发电机主回路串联后与系统（或另一电源）之间构成唯一断路点的断路器，均可作为同期点。例如，发电机—变压器组的高压侧断路器，发电机—三绕组变压器组的各侧断路器，高压母线联络断路器及旁路断
双馈异步发电机 双馈异步发电机是一种绕线式感应发电机，按转子类型分为有刷和无刷两种，无刷发电机即为鼠笼型发电机，由于鼠笼型风力发电机励磁控制困难，无法最大限度的利用风能，所以目前很少应用；有刷发电机即为双馈异步发电机，具备易于控制转矩和速度、能工作在恒频变速状态、电机可以超同步和超容量运行、驱动变流器的总额定功率可以降低到电机容量的1/4等方面的优点，是本文介绍的重点。 双馈异步发电机变速恒频风力发电机的核心部件。此类发电机主要由电机本体和冷却系统两大部分组成。电机本体由定子、转子和轴承系统组成，冷却系统分为水冷、空空冷和空水冷三种结构。 双馈异步发电机的定子绕组直接与电网相连，转子绕组通过变频器与电网连接，转子绕组电源的频率、电压、幅值和相位按运行要求由变频器自动调节，机组可以在不同的转速下实现恒频发电，满足用电负载和并网的要求。由于采用了交流励磁，发电机和电力系统构成了"柔性连接"，即可以根据电网电压、电流和发电机的转速来调节励磁电流，精确的调节发电机输出电压，使其能满足要求。 异步电动机运行时，电磁转矩和转向相同，即转差率>0；异步发电机运行时，电磁转矩和转速方向相反，转差率<0，发电机的功率随该负转差率绝对值的增大而提高。当双馈发电
机的转子绕组通过三相低频电流时，在转子中会形成一个低速旋转磁场，这个磁场的旋转速度与转子的机械转速相叠加，使其等于定子的同步转速，从而在发电机定子绕组中感应出相应于同步转速的工频电压。当风速变化时，转速随之而变化，相应地改变转子电流的频率和旋转磁场的速度，就会使定子输出频率保持恒定。 双馈发电机通过控制转子励磁，使定子的输出频率保持在工频。当发电机的转速低于气隙旋转磁场的转速时，发电机处于亚同步速运行，为了保证发电机发出的频率与电网频率一致，需要变频器向发电机转子提供正相序励磁，给转子绕组输入一个其旋转磁场方向与转子机械方向相同的励磁电流，此时转子的制动转矩与转子的机械转向相反，转子的电流必须与转子的感应电动势反方向，转差率减小，定子向电网馈送电功率，而变频器向转子绕组输入功率。当发电机的转速高于气 五一长假除了旅游还能做什么？辅导补习美容养颜家庭家务加班须知
第七章双馈风力发电机工作原理 我们通常所讲的双馈异步发电机实质上是一种绕线式转子电机，由于其定、转子都能向电网馈电，故简称双馈电机。双馈电机虽然属于异步机的范畴，但是由于其具有独立的励磁绕组，可以象同步电机一样施加励磁，调节功率因数，所以又称为交流励磁电机，也有称为异步化同步电机。 同步电机由于是直流励磁，其可调量只有一个电流的幅值，所以同步电机一般只能对无功功率进行调节。交流励磁电机的可调量有三个：一是可调节的励磁电流幅值；二是可改变励磁频率；三是可改变相位。这说明交流励磁电机比同步电机多了两个可调量。 通过改变励磁频率，可改变发电机的转速，达到调速的目的。这样，在负荷突变时，可通过快速控制励磁频率来改变电机转速，充分利用转子的动能，释放或吸收负荷，对电网扰动远比常规电机小。 改变转子励磁的相位时，由转子电流产生的转子磁场在气隙空间的位臵上有一个位移，这就改变了发电机电势与电网电压相量的相对位移，也就改变了电机的功率角。这说明电机的功率角也可以进行调节。所以交流励磁不仅可调节无功功率，还可以调节有功功率。 交流励磁电机之所以有这么多优点，是因为它采用的是可变的交流励磁电流。但是，实现可变交流励磁电流的控制是比较困难的，本章的主要内容讲述一种基于定子磁链定向的矢量控制策略，该控制策略可以实现机组的变速恒频发电而且可以实现有功无功的独立解耦控制，当前的主流双馈风力发电机组均是采用此种控制策略。 一、双馈电机的基本工作原理 设双馈电机的定转子绕组均为对称绕组，电机的极对数为p，根据旋转磁场理论，当定子对称三相绕组施以对称三相电压，有对称三相电流流过时，会在电机的 n称为同步转速，它与电网频率气隙中形成一个旋转的磁场，这个旋转磁场的转速 1
计算分析题 =================================================== 1、某发电机采用自动准同期并列方式与系统进行并列，系统的参数为已归算到以发电机额定容量为基准的标么值。一次系统的参数为：发电机交轴次暂态电抗''q X 为0.128；系统等值机组的交轴次暂态电抗与线路之和为0.22；断路器合闸时间为s t QF 4.0=，它的最大可能误差时间为QF t 的%20±；自动并列装置最大误差时间为s 05.0±；待并发电机允许的冲击电流值为GE h I i 2''max .=。求允许合闸相角差ey δ、允许滑差sy ω与相应的脉动电压周期。 2、同步发电机等值电路如下，试绘制其矢量图。 3、在某电力系统中，与频率无关的负荷占25%，与频率一次方成比例的负荷占40%，与频率二次方成比例的负荷占15%，与频率三次方成比例的负荷占20%。当系统频率由50Hz 下降到48Hz 时，系统KL*值为多少？ 4、某电力系统用户总功率为Pfhe=2500MW ，系统最大功率缺额Pqe=800MW ，负荷调节效应系数KL*=1.8。自动减负荷装置接入后，期望恢复频率为ffh=48 Hz 。试计算： 5、AB 两电力系统由联络线相连。已知A 系统Hz MW K GA /800=，Hz MW K LA /50=， MW P LA 100=?；B 系统Hz MW K Hz MW K LB G B /40,/700==MW P LB 50=?。求在下列情 况下系统频率的变化量△f 和联络线功率的变化量△P ab 。 （1）两系统所有机组都参加一次调频； （2）A 系统机组参加一次调频，而B 系统机组不参加一次调频； (1) 残留的频率偏差标幺值Δf fh* (2) 接入减负荷装置的总功率P JH (3) 在图中标出P fhe 及P qe 位置和大小 I G X d
我们通常所讲的双馈异步发电机实质上是一种绕线式转子电机， 由于其定、转子都能向电网馈电，故简称双馈电机。双馈电机虽然属 于异步机的范畴，但是由于其有独立的励磁绕组，可以像同步电机一 样施加励磁，调节功率因数，所以又称为交流励磁电机，也有称为异步 化同步电机。 同步电机由于是直流励磁，其可调量只有一个电流的幅值，所以 同步电机一般只能对无功功率进行调节。交流励磁电机的可调量有三个：一是可调节励磁电流幅值；二是可改变励磁频率；三是可改变相位。这 说明交流励磁电机比同步电机多了两个可调量，通过改变励 磁频率，可改变电机的转速，达到调速的目的。这样，在负荷突变时，可通过快速控制励磁频率来改变电机转速，充分利用转子的动能，释 放或者吸收负荷，对电网扰动远比常规电机小。改变转子励磁的相位时，由转子电流产生的转子磁场在气隙空间的位置上有一个位移，这 就改变了发电机电势与电网电压相量的相对位置，也就改变了电机的 功率角。这说明电机的功率角也可以进行调节。所以交流励磁不仅 可以调节无功功率，也可以调节有功功率。 双馈电机的定转子绕组均为对称绕组，电机的极对数为p, 根据 旋转磁场理论，当定子对称三相绕组施以对称三相电压，有对称三相 电流流过时，会在电机的气隙中形成一个旋转的磁场，这个旋转磁场的 转速 n 1称为同步转速，它与电网频率 f 1及电机的极对数 p 的关系如下：
n160 f 1 P 同样在转子三相对称绕组上通入频率为 f 2的三相对称电流，所产生的旋转磁场相对于转子本身的旋转速度为： n260 f 2 P 由上式可知，改变频率 f 2，即可改变 n 2, 而且若改变通入转子三相电流的相序，还可以改变此转子旋转磁场的转向。因此，若设 n1为对应于电网频率为 50Hz 时双馈发电机的同步转速，而 n 为电机转子本身的旋转速度，则只要维持 n±n2=n1=常数，则双馈电机定子绕组 的感应电势，如同在同步发电机时一样，其频率将始终维持为 f 1不变。 n±n2=n1=常数 n1n S 双馈电机的转差率n1，则双馈电机转子三相绕组内通入的电流频率应为： Pn 2P（ n1n） Pn1n1n f 2 6060n1sf 1 60 根据上式表明：在异步电机转子以变化的转速转动时，只要在转子的三相对称绕组中通入转差频率（即 f 1S）的电流，则在双馈电机的定子绕组中就能产生50Hz 的恒频电势。所以根据上述原理，只要控制好转子电流的频率就可以实现变速恒频发电了。 根据双馈电机转子转速的变化，双馈发电机可有以下三种运行状态：（1）亚同步运行状态。在此种状态下 n 双馈发电机原理讲解 一．双馈发电机原理讲解 二．风力发电机的主要类型 1．异步发电机 ●笼鼠式异步发电机 特点：应用于早期的风力发电机，离网型的小型发电机，结构简单，性能稳定，成本低。 缺点：并网运行时，转速必须超过同步转速，在风速较小的时候效率很差。一般做成大小两个发电机，或者改变定子绕组以改变同步转速，按照风速段转换。 ●绕线转子异步发电机 特点：转子绕组外接电阻，在风速变化的时候，改变外接电阻的大小以控制输出的功率。风速大的时候多余的能量可以消耗在转子电阻上。 ●双馈异步发电机 特点：使用双馈变频器对转子进行交流励磁，随着转子物理转速的变化，改变交流励磁的交流电的频率，幅值，相序以及相位，以使定子输出的电压幅值和电流频率保持恒定，同时可以向电网输出感性或容性的无功。 2．同步发电机 ●永磁同步发电机 特点：转子由永磁材料制成，结构简单，不易损坏和维护方便，容量可以做到很大。转子可以做成很多级，这样可以使其同步转速降低，配合全功率变流器，在低风速的时候也可以发电。一般用于海上风机。 ●直流励磁同步发电机 特点：现在的水力和火力发电机组使用的形式，转子由直流励磁，改变励磁电流的大小，可以调节输出的功率大小和因数。 三． 双馈异步发电机原理 1． 旋转磁场 旋转磁场就是一种极性和大小不变，且以一定转速旋转的磁场。从理论分析和实践证明，在对称三相绕组中流过对称三相交流电时会产生这种旋转磁场。 三相对称绕组就是三个外形、尺寸、匝数都完全相同、首端彼此互隔120o、对称地放置到定子槽内的三个独立的绕组 由电网提供的三相电压是对称三相电压，由于对称三相绕组组成的三相负 载是对称三相负载，每相负载的复阻抗都相等，所以，流过三相绕组的电流也必定是对称三相电流。 2． 旋转磁场的转速和转向 以异步电动机为例，说明旋转磁场的转速和方向同励磁电流的关系。 ① ωt=0 o时，合成磁场方向：向下 () () ?-=?-==240sin 120sin sin t I i t I i t I i m C m B m A ωω ω 准同期并列 将同步发电机并入电力系统的合闸操作通常采用准同期并列方式。准同期并列要求在合闸前通过调整待并机组的电压和转速，当满足电压幅值和频率条件后，根据“恒定越前时间原理”，由运行操作人员手动或由准同期控制器自动选择合适时机发出合闸命令，这种并列操作的合闸冲击电流一般很小，并且机组投入电力系统后能被迅速拉人同步。根据并列操作的自动化程度不同，又分为手动准同期、半自动准同期和全自动准同期三种方式。 正弦整步电压是不同频率的两正弦电压之差，其幅值作周期性的正弦规律变化。它能反映两个待并系统间的同步情况，如频率差、相角差以及电压幅值差。线性整步电压反映的是不同频率的两方波电压间相角差的变化规律，其波形为三角波。它能反映两个待并系统间的频率差和相角差，并且不受电压幅值差的影响，因此得到广泛应用。 手动准同期并列，应在正弦整步电压的最低点（相同点）时合闸，考虑到断路器的固有合闸时间，实际发出合闸命令的时刻应提前一个相应的时间或角度。 自动准同期并列，通常采用恒定越前时间原理工作，这个越前时间可按断路器的合闲时间整定。准同期控制器根据给定的允许任差和允许频差，不断地检查准同期条件是否满足，在不满足要求时闭锁合闸并且发出均压均频控制脉冲。当所有条件均满足时，在整定的越前时刻送出合闸脉冲。 自同期并列 自同期也是一种并列操作过程，但它不同于准同期其操作过程是这样的：先将水轮 发电机组转动起来，当转速上升至稍低于机组的额定转速时，就将断路器闭合，这时电力 系统给发电机定子绕组送进三相冲击电流形成旋转磁超然后励磁系统再给发电机转子 绕组送进直流电流产生磁超使电力系统将发电机拉入同步运行状态 在并列过程中，发电机因有冲击电流而受到一定的损伤是自同期的缺点优点是并 列过程比较迅速，特别是在电力系统中发生事故或系统电压、频率发生剧烈波动时，采用 准同期费时间多而且很困难，甚至不可能实现并列，但采用自同期方式就有可能较迅速地 实现并列 双馈发电机工作原理 双馈风力发电机是时下应用比较广泛的风机，它的特殊之处在于其定子绕组和转子绕组都直接或间接地与电网相连，定子侧绕组产生的工频交流电直接馈入电网，转子侧的功率通过整流逆变装置上网。与一般的异步发电机相比，双馈风机允许发电机转速在一定范围内波动，因为转子侧（相当于励磁绕组）中电流的大小和频率可以通过整流逆变装置进行调节，从而在转速发生变化的情况下，维持定子侧输出功率频率的恒定。 暂态建模资料 摘要 随着风力发电并网容量的快速增加，风电接入对电网运行性能的影响越加 明显。联网运行双馈感应风电机组的运行特性对电网的安全稳定运行有着重要 的影响。 本文对联网运行双馈感应风电机组的仿真建模、运行控制及模型的有效性 进行了研究分析，主要包括以下内容： 分析了两相同步旋转坐标系下双馈感应风电机组数学模型的特点，建立了 双馈感应风电机组联网运行电磁暂态模型，对不同运行条件下双馈感应风电机 组的运行特性进行了仿真模拟，深入了解了双馈感应风电机组的联网运行特性。 建立了联网运行双馈感应风电机组运行控制策略，在此基础上，构建了控 制系统传递函数模型，分析了PI控制器参数选择对控制系统性能的影响，提出 了PI控制器参数设置的方法。 提出了电网发生对称性故障时双馈感应风电机组的短路电流计算简化模 型，为评估双馈感应风电机组短路对电网继电保护装置的影响提供了有效的计 算模型。 设计了风电机组联网短路试验方案，分析了短路试验数据识别出风电机组 厂家未提供的风电机组撬杠保护动作值，并仿真重现了风电机组联网短路试验， 仿真数据与试验数据相吻合，验证了所构建系统模型和仿真系统的有效性。 研究现状 由于风能是一种随即性很强的一种能源，不能像火力发电、水力发电那样 可以预先调度，因此大规模的风力发电的接入对电网的经济、安全、稳定运行 带来了诸多不利的影响，对系统调频、调压、调峰带来了困难。同时由于风电 机组大多包含有对运行条件要求很高的电力电子变流器，在一些运行方式下电 网的扰动对风电机组的正常运行也会带来一定的影响，严重时可能会引起风电 机组跳闸，造成电网功率大幅波动，威胁着电网的运行安全，而从系统持续运 行的角度考虑，通常希望风电机组具有一定的故障穿越能力，能够在一定的故 障情况下持续联网运行，因此对联网运行风电机组的运行特性，需要进行深入 的研究。 目前联网运行的风电机组可分为恒速恒频风电机组(CSCF)及变速恒频风 电机组(VSCF)两种，恒速恒频风电机组是指在发电过程中保持转速不变的风 电机组，所采用的发电机主要是同步发电机及鼠笼式感应发电机，前者运行于同步转速， 双馈发电机原理讲解 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】 一．双馈发电机原理讲解 二．风力发电机的主要类型 1．异步发电机 笼鼠式异步发电机 特点：应用于早期的风力发电机，离网型的小型发电机，结构简单，性能稳定，成本低。 缺点：并网运行时，转速必须超过同步转速，在风速较小的时候效率很差。一般做成大小两个发电机，或者改变定子绕组以改变同步转速，按照风速段转换。 绕线转子异步发电机 特点：转子绕组外接电阻，在风速变化的时候，改变外接电阻的大小以控制输出的功率。风速大的时候多余的能量可以消耗在转子电阻上。 双馈异步发电机 特点：使用双馈变频器对转子进行交流励磁，随着转子物理转速的变化，改变交流励磁的交流电的频率，幅值，相序以及相位，以使定子输出的电压幅值和电流频率保持恒定，同时可以向电网输出感性或容性的无功。 2．同步发电机 永磁同步发电机 特点：转子由永磁材料制成，结构简单，不易损坏和维护方便，容量可以做到很大。转子可以做成很多级，这样可以使其同步转速降低，配合全功率变流器，在低风速的时候也可以发电。一般用于海上风机。 直流励磁同步发电机 特点：现在的水力和火力发电机组使用的形式，转子由直流励磁，改变励磁电流的大小，可以调节输出的功率大小和因数。 三． 双馈异步发电机原理 1．旋转磁场 旋转磁场就是一种极性和大小不变，且以一定转速旋转的磁场。从理论分析和实践证明，在对称三相绕组中流过对称三相交流电时会产生这种旋转磁场。 三相对称绕组就是三个外形、尺寸、匝数都完全相同、首端彼此互隔120o 、对称地放置到定子槽内的三个独立的绕组 由电网提供的三相电压是对称三相电压，由于对称三相绕组组成的三相负载是 对称三相负载，每相负载的复阻抗都相等，所以，流过三相绕组的电流也必定是对称三相电流。 2．旋转磁场的转速和转向 以异步电动机为例，说明旋转磁场的转速和方向同励磁电流的关系。 ① ωt=0 o 时，合成磁场方向：向下 ② ωt=60o 时，合成磁场方向顺时针转过60o 。 ③ωt=120o 时，合成磁场方向顺时针又转过60o ，共120 o 。 ④ωt= 180o 时，合成磁场方向顺时针又转过60o ，共180 o 。 当三相对称电流通入三相对称绕组，必然会产生一个大小不变，且在空间以一定的转速不断旋转的旋转磁场。一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°。则一个电流周期，旋转磁场在空间转过360°。 则160f n s =/P （转/分） 旋转磁场的旋转方向由通入三相绕组中的电流的相序决定的。即当通入三相对称绕组的对称三相电流的相序发生改变时，即将三相电源中任意两相绕组接线互换，旋转磁场就会改变方向。 3．变速恒频发电原理 () () ?-=?-==240sin 120sin sin t I i t I i t I i m C m B m A ωω ω 同步发电机准同期并列实验 一、实验目的 1．加深理解同步发电机准同期并列原理，掌握准同期并列条件； 2．掌握微机准同期控制器及模拟式综合整步表的使用方法； 3．熟悉同步发电机准同期并列过程； 4．观察相关参数。 二、实验项目和方法 （一）机组启动与建压 1．检查调速器上“模拟调节”电位器指针是否指在0位置，如不在则应调到0位置； 2．合上操作电源开关，检查实验台上各开关状态：各开关信号灯应绿灯亮、红灯熄。调速器面板上数码管显示发电机频率，调速器上“微机正常”灯和“电源正常”灯亮； 3．按调速器上的“微机方式自动/手动”按钮使“微机自动”灯亮； 4．励磁调节器选择它励、恒UF运行方式，合上励磁开关； 5．把实验台上“同期方式”开关置“断开”位置； 6．合上系统电压开关和线路开关QF1，QF3，检查系统电压接近额定值380V； 7．合上原动机开关，按“停机/开机”按钮使“开机”灯亮，调速器将自动启动电动机到额定转速； 8．当机组转速升到95%以上时，微机励磁调节器自动将发电机电压建压到与系统电压相等。 （二）手动准同期 将“同期方式”转换开关置“手动”位置。在这种情况下，要满足并列条件，需要手动调节发电机电压、频率，直至电压差、频差在允许范围内，相角差在零度前某一合适位置时，手动操作合闸按钮进行合闸。 观察微机准同期控制器上显示的发电机电压和系统电压，相应操作微机励磁调节器上的增磁或减磁按钮进行调压，直至“压差闭锁”灯熄灭。 观察微机准同期控制器上显示的发电机频率和系统频率，相应操作微机调速器上的增速或减速按钮进行调速，直至“频差闭锁”灯熄灭。 此时表示压差、频差均满足条件，观察整步表上旋转灯位置，当旋转至0o位置前某一合适时刻时，即可合闸。观察并记录合闸时的冲击电流。 具体实验步骤如下： （1）检查调速器上“模拟调节”电位器指针是否指在0位置，如不在则应调到0位置； （2）合上操作电源开关，检查实验台上各开关状态：各开关信号灯应绿灯亮、红灯熄。调速器面板上数码管显示发电机频率，调速器上“微机正常”灯和“电源正常”灯亮； （3）按调速器上的“模拟方式”按钮按下，使“模拟方式”灯亮。合上原动机开关，按下“停机/开机”按钮，开机指示灯亮； 一．双馈发电机原理讲解 二．风力发电机的主要类型 1．异步发电机 笼鼠式异步发电机 特点：应用于早期的风力发电机，离网型的小型发电机，结构简单，性能稳定，成本低。 缺点：并网运行时，转速必须超过同步转速，在风速较小的时候效率很差。一般做成大小两个发电机，或者改变定子绕组以改变同步转速，按照风速段转换。 绕线转子异步发电机 特点：转子绕组外接电阻，在风速变化的时候，改变外接电阻的大小以控制输出的功率。风速大的时候多余的能量可以消耗在转子电阻上。 双馈异步发电机 特点：使用双馈变频器对转子进行交流励磁，随着转子物理转速的变化，改变交流励磁的交流电的频率，幅值，相序以及相位，以使定子输出的电压幅值和电流频率保持恒定，同时可以向电网输出感性或容性的无功。 2．同步发电机 永磁同步发电机 特点：转子由永磁材料制成，结构简单，不易损坏和维护方便，容量可以做到很大。转子可以做成很多级，这样可以使其同步转速降低，配合全功率变流器，在低风速的时候也可以发电。一般用于海上风机。 直流励磁同步发电机 特点：现在的水力和火力发电机组使用的形式，转子由直流励磁，改变励磁电流的大小，可以调节输出的功率大小和因数。 三． 双馈异步发电机原理 1． 旋转磁场 旋转磁场就是一种极性和大小不变，且以一定转速旋转的磁场。从理论分析和实践证明，在对称三相绕组中流过对称三相交流电时会产生这种旋转磁场。 三相对称绕组就是三个外形、尺寸、匝数都完全相同、首端彼此互隔120o 、对称地放置到定子槽内的三个独立的绕组 由电网提供的三相电压是对称三相电压，由于对称三相绕组组成的三相负载是对 称三相负载，每相负载的复阻抗都相等，所以，流过三相绕组的电流也必定是对称三相电流。 2． 旋转磁场的转速和转向 () () ?-=?-==240sin 120sin sin t I i t I i t I i m C m B m A ωωω 文件编号：GD/FS-7614 A Specific Measure To Solve A Certain Problem, The Process Includes Determining The Problem Object And Influence Scope, Analyzing The Problem, Cost Planning, And Finally Implementing. 编辑：_________________ 单位：_________________ 日期：_________________ （解决方案范本系列） 发电机自动准同期并列不成功原因的初步分析详细 版 发电机自动准同期并列不成功原因 的初步分析详细版 提示语：本解决方案文件适合使用于对某一问题，或行业提出的一个解决问题的具体措施，过程包含确定问题对象和影响范围，分析问题，提出解决问题的办法和建议，成本规划和可行性分析，最后执行。，文档所展示内容即为所得，可在下载完成后直接进行编辑。 8月24日3：13运行人员准备发电机采用D-AVR自动升压，发电机自动准同期并列，当操作执行第26步在DCS上将“ASS START/STOP”按钮选择在“ON”位置和第27步在DCS上将“CONFIRM”按钮选择“ON”位置，即将发电机自动准同期装置投入后，自动准同期装置开始自动检同期，经过一段时间后，自动准同期装置发出告警信号，装置闭锁，发电机自动准同期并网失败。 5：10发电机采用D-AVR自动升压，发电机手动准同期并列成功。 原因初步分析 发电机自动准同期装置发出的告警信号为“滑差太小”。根据发电机自动准同期装置内部特性，当发电机与系统之间滑差<0.02Hz、时间大于30秒后，装置将发出闭锁，本次同期并网失败告警。 根据特性，当发电机的频率与系统的频率不一致时，装置将自动向DEH发出增速或减速信号，发出的信号脉冲宽度与发电机与系统频差大小相反，即发电机与系统频差越大，增、减速信号脉冲宽度越宽，相反，发电机与系统频差越小，增、减速信号脉冲宽度越小。而DEH接受的最小信号宽度为200ms,即当发电机与系统频差小于一定值以后，自动准同期装置向DEH发出的最小信号宽度将小于DEH接受的最小信号宽度,使汽轮机不能增、减转速，最终使发电机自动同期失败。 防范措施 1.本次实验的目的和要求 1 ）加深理解同步发电机准同期并列原理，掌握准同期并列条件。 2）掌握自动准同期装置的工作原理及使用方法。 3）熟悉同步发电机准同期并列过程。 2.实践内容或原理 自动准同期并列装置设置与半自动准同期并列装置相比，增加了频差调节和压差调节功能，自动化程度大大提高。 微机准同期装置的均频调节功能，主要实现滑差方向的检测以及调整脉冲展宽，向发电机组的调速机构发出准确的调速信号，使发电机组与系统间尽快满足允许并列的要求。 微机准同期装置的均压调节功能，主要实现压差方向的检测以及调整脉冲展宽，向发电机的励磁系统发出准确的调压信号，使发电机组与系统间尽快满足允许并列的要求。此过程中要考虑励磁系统的时间常数，电压升降平稳后，再进行一次均压控制，以使压差达到较小 的数值，更有利于平稳地进行并列。 3.需用的仪器、试剂或材料等 THLZD-2型电力系统综合自动化实验平台 4.实践步骤或环节 选定实验台上面板的旋钮开关的位置：将“励磁方式”旋钮开关打到“微机励磁”位置; 将“励磁电源”旋钮开关打到“他励”位置；将“同期方式”旋钮开关打到“自动”位置。 微机励磁装置设置为“恒U g”控制方式；“自动”方式。 1）发电机组起励建压，使n=1480rpm ；U g=400V。（操作步骤见第一章） 2 ）查看微机准同期各整定项是否为附录八中表1的设置（出厂设置）。如果不符，则 进行相关修改。然后，修改准同期装置中的整定项： “自动调频”：投入；“自动调压”：投入。 实验自动准同期并网实验 图1自动准同期并列装置的原理框图 “自动合闸”：投入。 3)在自动准同期方式下，发电机组的并列运行操作 在这种情况下，要满足并列条件，需要微机准同期装置自动控制微机调速装置和微机励磁装置，调节发电机电压、频率，直至电压差、频差在允许范围内，相角差在零度前某一合适位置时，微机准同期装置控制合闸按钮进行合闸。 ⑴微机准同期装置的其他整定项(导前时间整定、允许频差、允许压差)分别按表1，2，3修改。 注：QFO合闸时间整定继电器设置为t d- (40?60ms )。t d为微机准同期装置的导前时 间设置。微机准同期装置各整定项的设置方法可参考附录四(微机准同期装置使用说明) 、实验三(压差、频差和相差闭锁与整定)等实验内容。 ⑵ 操作微机励磁装置上的增、减速键和微机励磁装置升、降压键，U g=410V , n=1515 rpm，待电机稳定后，按下微机准同期装置投入键。 观察微机准同期装置当“升速”或“降速”命令指示灯亮时，微机调速装置上有什么反应；当“升压”或“降压”命令指示灯亮时，微机励磁调节装置上有什么反应。 微机准同期装置“升压”、“降压”、“增速”、“减速”命令指示灯亮时，观察本记录旋转 灯光整步表灯光的旋转方向、旋转速度，以及发出命令时对应的灯光的位置。 微机准同期装置压差、频差、相差闭锁与“升压”、“降压”、“增速”、“减速”灯的对应 点亮关系，以及与旋转灯光整步表灯光的位置。 注：当一次合闸过程完毕，微机准同期装置会自动解除合闸命令，避免二次合闸。此时若要再进行微机准同期并网，须按下“复位”按钮。 5.教学方式 老师先进行实验原理及步骤的讲解，演示操作过程，并且提醒学生在实验过程当中的注 意事项。同时，根据每个实验的不同，提出相关问题，激发学生的创新思维，提高学生 解决实际问题的能力。 6.考核要求学生根据实验要求和步骤完成实验任务，按照实验报告的要求和格式按成实验报 双馈发电机原理讲解 GE GROUP system office room 【GEIHUA16H-GEIHUA GEIHUA8Q8- 一．双馈发电机原理讲解 二．风力发电机的主要类型 1．异步发电机 笼鼠式异步发电机 特点：应用于早期的风力发电机，离网型的小型发电机，结构简单，性能稳定，成本低。 缺点：并网运行时，转速必须超过同步转速，在风速较小的时候效率很差。一般做成大小两个发电机，或者改变定子绕组以改变同步转速，按照风速段转换。 绕线转子异步发电机 特点：转子绕组外接电阻，在风速变化的时候，改变外接电阻的大小以控制输出的功率。风速大的时候多余的能量可以消耗在转子电阻上。 双馈异步发电机 特点：使用双馈变频器对转子进行交流励磁，随着转子物理转速的变化，改变交流励磁的交流电的频率，幅值，相序以及相位，以使定子输出的电压幅值和电流频率保持恒定，同时可以向电网输出感性或容性的无功。 2．同步发电机 永磁同步发电机 特点：转子由永磁材料制成，结构简单，不易损坏和维护方便，容量可以做到很大。转子可以做成很多级，这样可以使其同步转速降低，配合全功率变流器，在低风速的时候也可以发电。一般用于海上风机。 直流励磁同步发电机 特点：现在的水力和火力发电机组使用的形式，转子由直流励磁，改变励磁电流的大小，可以调节输出的功率大小和因数。 三． 双馈异步发电机原理 1． 旋转磁场 旋转磁场就是一种极性和大小不变，且以一定转速旋转的磁场。从理论分析和实践证明，在对称三相绕组中流过对称三相交流电时会产生这种旋转磁场。 三相对称绕组就是三个外形、尺寸、匝数都完全相同、首端彼此互隔120o 、对称地放置到定子槽内的三个独立的绕组 由电网提供的三相电压是对称三相电压，由于对称三相绕组组成的三相负载是 对称三相负载，每相负载的复阻抗都相等，所以，流过三相绕组的电流也必定是对称三相电流。 2． 旋转磁场的转速和转向 () () ?-=?-==240sin 120sin sin t I i t I i t I i m C m B m A ωωω 第六章同期系统 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 第六章同期系统 将一台单独运行的发电机投入到运行中的电力系统参加并列运行的操作，称为发电机的并列操作。同步发电机的并列操作，必须按照准同期方法或自同期方法进行。否则，盲目地将发电机并入系统，将会出现冲击电流，引起系统振荡，甚至会发生事故、造成设备损坏。 准同期并列操作，就是将待并发电机升至额定转速和额定电压后，满足以下四项准同期条件时，操作同期点断路器合闸，使发电机并网。 （!）发电机电压相序与系统电压相序相同； （"）发电机电压与并列点系统电压相等； （#）发电机的频率与系统的频率基本相等； （$）合闸瞬间发电机电压相位与系统电压相位相同。自同期并列操作，就是将发电机升速至额定转速后，在未加励磁的情况下合 闸，将发电机并入系统，随即供给励磁电流，由系统将发电机拉入同步。自同期法的优点：!合闸迅速，自同期一般只需要几分钟就能完成，在系统 急需增加功率的事故情况下，对系统稳定具有特别重要的意义；"操作简便，易于实现操作自动化。因为在发电机未加励磁电流时合闸并网，不存在准同期条件的限制，不存在准同期法可能出现的问题；#在系统电压和频率因故降低至不能使用难同期法并列操作时，自同期方法将发电机投入系统提供了可能性。 自同期法的缺点是：未加励磁的发电机合闸并入系统瞬间，相当一个大容量的电感线圈接入系统，必然会产生冲击电流，导致局部系统电压瞬间下降。一般自同期法使用于水轮发电机及发电机—变压器组接线方式的汽轮发电机。在采用自同期法实施并列前，应经计算核对。 发电厂发电机的并列操作断路器，称为同期点。除了发电机的出口断路器之外在一次电路中，凡有可能与发电机主回路串联后与系统（或另一电源）之间构成唯一断路点的断路器，均可作为同期点。例如，发电机—变压器组的高压侧断路器，发电机—三绕组变压器组的各侧断路器，高压母线联络断路器及旁路断 技术研发部 编写 双馈发电机原理 一．风力发电机的主要类型 1．异步发电机 ●笼鼠式异步发电机 特点：应用于早期的风力发电机，离网型的小型发电机，结构简单，性能稳定，成本低。 缺点：并网运行时，转速必须超过同步转速，在风速较小的时候效率很差。一般做成大小两个发电机，或者改变定子绕组以改变同步转速，按照风速段转换。 ●绕线转子异步发电机 特点：转子绕组外接电阻，在风速变化的时候，改变外接电阻的大小以控制输出的功率。风速大的时候多余的能量可以消耗在转子电阻上。 ●双馈异步发电机 特点：使用双馈变频器对转子进行交流励磁，随着转子物理转速的变化，改变交流励磁的交流电的频率，幅值，相序以及相位，以使定子输出的电压幅值和电流频率保持恒定，同时可以向电网输出感性或容性的无功。 2．同步发电机 ●永磁同步发电机 特点：转子由永磁材料制成，结构简单，不易损坏和维护方便，容量可以做到很大。转子可以做成很多级，这样可以使其同步转速降低，配合全功率变流器，在低风速的时候也可以发电。一般用于海上风机。 ●直流励磁同步发电机 技术研发部编 写 特点：现在的水力和火力发电机组使用的形式，转子由直流励磁，改变励磁电流的大小，可以调节输出的功率大小和因数。 二． 双馈异步发电机原理 1．旋转磁场 旋转磁场就是一种极性和大小不变，且以一定转速旋转的磁场。从理论分析和实践证明，在对称三相绕组中流过对称三相交流电时会产生这种旋转磁场。 三相对称绕组就是三个外形、尺寸、匝数都完全相同、首端彼此互隔120o、对称地放置到定子槽内的三个独立的绕组 由电网提供的三相电压是对称三相电压，由于对称三相绕组组成的三相负载是 对称三相负载，每相负载的复阻抗都相等，所以，流过三相绕组的电流也必定是对称三相电流。 2．旋转磁场的转速和转向 以异步电动机为例，说明旋转磁场的转速和方向同励磁电流的关系。 ① ωt=0 o时，合成磁场方向：向下 ()() ?-=?-==240sin 120sin sin t I i t I i t I i m C m B m A ωωω 第六章同期系统将一台单独运行的发电机投入到运行中的电力系 统参加并列运行的操作，称为发电机的并列操作。同 步发电机的并列操作，必须按照准同期方法或自同期 方法进行。否则，盲目地将发电机并入系统，将会出现 冲击电流，引起系统振荡，甚至会发生事故、造成设备 损坏。 准同期并列操作，就是将待并发电机升至额定转速和额定电压后，满足以下四项准同期条件时，操作同期点断路器合闸，使发电机并网。 （!）发电机电压相序与系统电压相序相同； （"）发电机电压与并列点系统电压相等； （#）发电机的频率与系统的频率基本相等； （$）合闸瞬间发电机电压相位与系统电压相位相 同。自同期并列操作，就是将发电机升速至额定 转速后，在未加励磁的情况下合 闸，将发电机并入系统，随即供给励磁电流，由系统将发电机拉入同步。自同期法的优点：!合闸迅速，自同期一般只需要几分钟就能完成，在系统 急需增加功率的事故情况下，对系统稳定具有特别重要的意义；"操作简便，易 于实现操作自动化。因为在发电机未加励磁电流时合闸并网，不存在准同期条 件的限制，不存在准同期法可能出现的问题；#在系统电压和频率因故降低至不能使用难同期法并列操作时，自同期方法将发电机投入系统提供了可能性。 自同期法的缺点是：未加励磁的发电机合闸并入系统瞬间，相当一个大容量的电感线圈接入系统，必然会产生冲击电流，导致局部系统电压瞬间下降。一般自同期法使用于水轮发电机及发电机—变压器组接线方式的汽轮发电机。在采用自同期法实施并列前，应经计算核对。 发电厂发电机的并列操作断路器，称为同期点。除了发电机的出口断路器之外在一次电路中，凡有可能与发电机主回路串联后与系统（或另一电源）之间 双馈发电机的运行方式说明风机控制 1.双馈风力发电机的分类 双馈风力发电机按转子类型分为有刷和无刷两种，无刷发电机即为鼠笼型发电机。由于鼠笼型风力发电机励磁控制困难，无法最大限度的利用风能，所以目前很少应用。 2.双馈发电机的优点 1 .容易对转矩和速度进行控制； 2.能工作在恒频变速状态； 3 .驱动变流器的总额定功率可以降低，性价比大大提高； 4 .电机可以超同步和超容量运行 3.双馈发电机的变流器一般选用电机总容量的四分之一即可，这样可以很大程度的减少整机变流成本。和直驱风力发电机相比，双馈风力发电机增加了齿轮箱，在成本方面要考虑直驱发电机和它的全功率变流器的总成本和双馈风力发电机加齿轮箱的综合成本，除此之外，还要考虑他们的功率曲线以及维护成本。 4.控制机理 双馈发电机通过控制转子励磁，使定子的输出频率保持在工频。 大家知道，异步电动机运行时，电磁转矩和转向相同，即转差率>0.当作为电动机运行时，电磁转矩和转速方向相反，转差率<0. 发电机的功率随该负转差率绝对值的增大而提高。当双馈发电机的转子绕组通过三相低频电流时，在转子中会形成一个低速旋转磁场，这个磁场的旋转速度与转子的机械转速相叠加，使其等于定子的同步转速，从而在发电机定子绕组中感应出相应于同步转速的工频电压。当风速变化时，转速随之而变化，相应地改变转子电流的频率和旋转磁场的速度，就会使定子输出频率保持恒定。 当双馈发电机的转子绕组通过三相低频电流时，在转子中会形成一个低速旋转磁场，这个磁场的旋转速度与转子的机械转速相叠加，使其等于定子的同步转速，从而在发电机定子绕组中感应出相应于同步转速的工频电压。当风速变化时，转速随之而变化，相应地改变转子电流的频率和旋转磁场的速度，就会使定子输出频率保持恒定。 当发电机的转速低于气隙旋转磁场的转速时，发电机处于亚同步速运行，为了保证发电机发出的频率与电网频率一致，需要变频器向发电机转子提供正相序励磁，给转子绕组输入一个其旋转磁场方向与转子机械方向相同的励磁电流，此时，转子的制动转矩与转子的机械转向相反，转子的电流必须与转子的感应反电动势反方向，转差率减小，定子向电网馈送电功率，而变频器向转子绕组输入功率；当发电机的转速高于气隙旋转磁场的转速时，发电机处于超同步速运行，为了保证发电机发出的频率与电网频率一致，需要给转子绕组输入一个其旋转磁场方向与转子机械方向相反的励磁电流，此时变频器向发电机转子提供负相序励磁，以加大转差率，变频器从转子绕组吸收功率；当发电机的转速等于气隙旋转磁场的转速时，发电机处于同步速运行，变频器应向转子提供直流励磁，此时，转子的制动转矩与转子的机械转向相反，与转子感生电流产生的转矩同方向，定子和转子都向电网馈送电功率。 为了实现风力机组的最大能量的追踪和捕获，满足电网对输入电力的要求，风力发电机必须变速恒频运行；为了控制发电机转速和输出的功率因数，必须对发电机有功功率、无功功率进行解耦控制。这一过程是采用磁场定向的矢量变换控制技术，通过对用于励磁的PWM 变频器各分量电压、电流的调节来实现。 调节励磁电流的幅值、频率、相序，确保电发电机输出功率恒压。同时采用矢量换控制技术，实现发电机有功功率、无功功率的独立调节。调节有功功率可调节风力机转速，进而实现最大风能捕获追踪控制；调节无功功率可调节电网功率因数，提高风电机组及所并电网系统的动、静态动行稳定性。双馈发电机原理讲解
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