《双馈异步发电机》PPT课件
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有刷双馈式异步发电机有刷双馈式异步发电机双馈式异步发电机实际是异步感应电机的一种变异,双馈异步发电机通常为4极或6极,转速为1500r/min、1000r/min,如此高的转速是通过多级增速齿轮箱来实现的。
这种发电机始于上世纪80年代,日本日立公司、东芝公司和前苏联在这种发电机的研制和开发中都作出了显著的贡献。
目前美国GE能源、德国Fuhrländer等公司的很多风力发电机产品,采用变速双馈风力发电的技术方案。
我国甘肃兰州电机有限责任公司、北车集团永济电机厂、四川东风电机厂有限公司也都先后研制成功了兆瓦级双馈式异步发电机。
双馈式电机分鼠笼式和绕线式两种。
但是,鼠笼式感应发电机因其无法最大限度地利用风能,在风力发电机组中没有得到广泛应用。
在风力发电机组中多选用绕线转子感应异步发电机,这种发电机在结构上与绕线式异步电机相似,由绕线转子异步发电机和在转子电路上带交流励磁器组成,定子、转子均为三相对称绕组,转子绕组电流由滑环导入,这种带滑环的双馈式电机被称之为有刷双馈发电机。
双馈式电机的定子接入电网,通过PWM(脉宽调制)AC-DC-AC变频器向发电机的转子绕组提供励磁电流,为了获得较好的输出电压电流波形,输出频率一般不超过输入频率的1/3。
其容量一般不超过发电机额定功率的30%,通常只需配置一台1/4功率的变频器。
其原理图如图1所示。
双馈式异步发电机向电网输出的功率由两部分组成,即直接从定子输出的功率和通过变频器从转子输出的功率。
风力机的机械速度是允许随着风速而变化的。
通过对发电机的控制使风力机运行在最佳叶尖速比,从而使整个运行速度的范围内均有最佳功率系数。
双馈式异步发电机的变速运行是建立在异步电机基础上的,众所周知异步电机既可作为电动机运行,也可作为发电机运行。
我们将转子转速n与同步转速ns的差值定义为转差,转差与同步转速之比的百分值定义为转差率。
在作电动机运行时,异步电动机转子的转速只能是略低于同步转速,此时产生的电磁转矩与转向相同,转差率>0。
双馈异步发电机交流励磁发电机又被人们称之为双馈发电机.交流励磁发电机由于转子方采用交流电压励磁,使其具有灵活的运行方式,在解决电站持续工频过电压、变速恒频发电、抽水蓄能电站电动-发电机组的调速等问题方面有着传统同步发电机无法比拟的优越性。
交流励磁发电机主要的运行方式有以下三种:1) 运行于变速恒频方式;2) 运行于无功大范围调节的方式;3) 运行于发电-电动方式。
关于双馈异步风力发电机:双馈异步风力发电机是一种绕线式感应发电机,是变速恒频风力发电机组的核心部件,也是风力发电机组国产化的关键部件之一。
该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[1]。
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。
双馈异步发电机原理:目前的风电机组多采用恒速恒频系统,发电机多采用同步电机或异步感应电机。
在风电机组向恒频电网送电时,不需要调速,因为电网频率将强迫控制风轮的转速。
在这种情况下,风力机在不同风速下维持或近似维持同一转速。
效率下降,被迫降低出力,甚至停机,这显然是不可取的。
与之不同的是,无论处于亚同步速或超同步速的双馈发电机都可以在不同的风速下运行,其转速可随风速变化做相应的调整,使风力机的运行始终处于最佳状态,机组效率提高。
同时,定子输出功率的电压和频率却可以维持不变,既可以调节电网的功率因数,又可以提高系统的稳定性。
双馈异步发电机的工作特性:双馈电机的结构类似于绕线式感应电机,定子绕组也由具有固定频率的对称三相电源激励,所不同的是转子绕组具有可调节频率的三相电源激励,一般采用交-交变频器或交-直-交变频器供以低频电流。
双馈异步风力发电机(西莫讲堂)主讲人:Edinburgh关键词:双馈异步风力发电机会议摘要:1. 引言:风力发电机组主要包括变频器,控制器,齿轮箱(视机型而定),发电机,主轴承,叶片等等部件,在这些部件中发电机目前国产化程度最高,它的价格约占机组的10%左右。
发电机主要包括2种机型:永磁同步发电机和异步发电机。
永磁同步发电机低速运行时,不需要庞大的齿轮箱,但是机组体积和重量都很大,1.5MW的永磁直驱发电机机舱会达到5米,整个重量达80吨。
同时,永磁直驱发电机的单价较贵,技术复杂,制造困难,但是这种机型的优点是少了个齿轮箱,也就少了个故障点。
异步发电机是由风机拖动齿轮箱,再带动异步发电机运行,因为叶片速度很低,齿轮箱可以变速100倍,以让风机在1500RPM下运行,目前流行的是双馈异步发电机,主要有1.25MW,1.5MW,2MW三种机型,异步发电机的机组单价低,1KW大概需6000元左右,而且技术成熟,国产化高。
2.双馈异步发电机的原理:所谓双馈,可以理解为定子、转子同时可以发出电能,发电机原理理论上说只要有动力带动电动机,在电动机的定子侧就能直接发出电能。
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矩(即风轮转动惯量),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。
双馈发电机正是由叶片通过齿轮箱变速,带动电机高速旋转,同时转子接变频器,通过变频器PWM 控制以达到定子侧输出相对完美正弦波,同时在额定转速下,转子侧也能同时发出电流,以达到最大利用风能效果。
通俗的讲,就是要变频器控制转子电流,反馈到定子上面,保证定子发出相对完美的正弦无谐波电能,同时在额定转速下,转子也能发出功率出来。
有个大致感觉是1.5MW发电机的定子发电量大概1200KW,转子大约300KW,转子侧发出的功率要在30%以下,总之越少越好这样可以让变频器功率小点。