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 n1称为同步转速，它与电网频率 f1 及电机的极对数 p的关系如下： Pfn1160

同样在转子三相对称绕组上通入频率为f2 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：

Pfn2260

由上式可知，改变频率 f2，即可改变 n2,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f1 不变。

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：

n1

60 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：

n2

60 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

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第 5 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

气隙中形成一个旋转的磁场，这个旋转磁场的转速 n1 称为同步转速，它与电网频率 (完整word版)双馈风力发电机工作原理

f1 及电机的极对数 p 的关系如下：

n1 60 f 1 （3-1） p

双馈风力发电机的基本运行原理和特点

双馈风力发电机的基本运行原理和特点

摘要：双馈风力发电机由于其的优点,己成为并网型风力发电机的主流机型之一。本文对双馈感应风力发电机的基本运行原理和特点进行了简单的阐释。

关键词：双馈风力发电机 运行原理 运行特点

正文：

一、 什么是双馈风力发电

风力发电简单说就是把风的动能转变成机械能，再把机械能转化为电能。目前在风力发电领域，双馈电机的应用逐渐占有重要地位。双馈发电的意思就是指感应电机的定子，转子可以同时发出电能，双馈发电机其转子和定子都最终连于电网，转子与定子都参与励磁；此外，其定子，转子都可以与电网有能量交换

二、双馈异步风力发电机的原理

双馈异步风力发电机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。

双馈异步发电机原理图如下：

三、双馈发电机的特点

1、由于定子直接与电网连接，转子采用变频器供电，因此，系统中的变频器容量仅取决于发电机运行时的最大转差功率，一般发电机的最大转差率为25%--35%，因而变频器的最大容量仅为发电机额定容量的1/4--1/3。这样，系统的总体配置费用就比较低。

2、具有变速恒频的特性。

3、可以实现有功功率和无功功率的调节。

四、如何实现变速恒频？

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，会在电机的气隙中形成一个旋转的磁场，这个旋转磁场的转速n1称为同步转速， 它与电网频率f1及电机的极对数p的关系如下：