双馈发电机的运行方式说明风机控制

双馈式感应发电机（DFIG）简介大明双馈电机（或称为交流励磁电机），它早在四十年代就已经出现。

随着电力电子技术和数字控制技术的发展，双馈电机在电气性能方面所具有的一系列优点和巨大的潜力，已经引起国外的高度重视。

双馈式感应发电机(Doubly-Fed Induction Generator, DFIG) 使用绕线式转子，由于电力可经由转子侧之电力转换器双向流动，因此发电机馈入电力系统的界面同时包括定子侧（Line side）及转子侧（Rotor side），其电力转换器功率仅为发电机额定功率之20~30%，故成本较低，而且发电机可变速围可达同步转速之±30%，因此性能/价格比值最高，为目前大型风力发电机中最普遍采用之组态。

全球前10大风力发电机制造商的产品中有六成以上的变速风力发电机采用双馈式感应发电机，本文将介绍双馈式感应发电机的基本原理与特性。

一、双馈式感应发电机（DFIG）基本原理双馈式感应发电机（DFIG）是在同步发电机和异步发电机的基础上发展起来的一种新型发电机，其转子具有三相励磁绕组结构。

当通以某一频率（转差频率）的交流电时，就会产生一个相对转子旋转的磁场，转子的实际转速加上交流励磁产生的旋转磁场所对应的转速等于同步转速，则在电机气隙中形成一个同步旋转磁场，在定子侧感应出同步频率的感应电势。

从定子侧看，这与同步发电机直流励磁的转子以同步转速旋转时，在电机气隙中形成一个同步旋转的磁场是等效的。

双馈式感应发电机与一般感应发电机不同之处在于联接其转子侧之PWM脉宽调变电力转换器具有四象限之运转能力，电力转换器提供低频（转差频率）的交流电流(或电压)进行励磁，调节励磁电流(或电压)的幅值、频率、相位，来实现定子恒频恒压输出，其定子输出特性与同步发电机十分类似，所以有一些文献指出，双馈式感应发电机可以视为同步发电机与感应发电机之综合体。

从能量流动的特性来看，与采用直流励磁的同步发电机相比，同步发电机励磁的可调量只有直流励磁电流的幅值一个，所以同步发电机励磁一般只能对无效功率进行调节，而双馈式感应发电机，其励磁的可调量除了励磁电流的幅值外，还有励磁电流的频率和相位。

双馈式感应发电机（DFIG）简介刘大明双馈电机（或称为交流励磁电机），它早在四十年代就已经出现。

随着电力电子技术和数字控制技术的发展，双馈电机在电气性能方面所具有的一系列优点和巨大的潜力，已经引起国内外的高度重视。

双馈式感应发电机(Doubly-Fed Induction Generator, DFIG) 使用绕线式转子，由于电力可经由转子侧之电力转换器双向流动，因此发电机馈入电力系统的界面同时包括定子侧（Line side）及转子侧（Rotor side），其电力转换器功率仅为发电机额定功率之20~30%，故成本较低，而且发电机可变速范围可达同步转速之±30%，因此性能/价格比值最高，为目前大型风力发电机中最普遍采用之组态。

全球前10大风力发电机制造商的产品中有六成以上的变速风力发电机采用双馈式感应发电机，本文将介绍双馈式感应发电机的基本原理与特性。

一、双馈式感应发电机（DFIG）基本原理双馈式感应发电机（DFIG）是在同步发电机和异步发电机的基础上发展起来的一种新型发电机，其转子具有三相励磁绕组结构。

当通以某一频率（转差频率）的交流电时，就会产生一个相对转子旋转的磁场，转子的实际转速加上交流励磁产生的旋转磁场所对应的转速等于同步转速，则在电机气隙中形成一个同步旋转磁场，在定子侧感应出同步频率的感应电势。

从定子侧看，这与同步发电机直流励磁的转子以同步转速旋转时，在电机气隙中形成一个同步旋转的磁场是等效的。

双馈式感应发电机与一般感应发电机不同之处在于联接其转子侧之PWM脉宽调变电力转换器具有四象限之运转能力，电力转换器提供低频（转差频率）的交流电流(或电压)进行励磁，调节励磁电流(或电压)的幅值、频率、相位，来实现定子恒频恒压输出，其定子输出特性与同步发电机十分类似，所以有一些文献指出，双馈式感应发电机可以视为同步发电机与感应发电机之综合体。

从能量流动的特性来看，与采用直流励磁的同步发电机相比，同步发电机励磁的可调量只有直流励磁电流的幅值一个，所以同步发电机励磁一般只能对无效功率进行调节，而双馈式感应发电机，其励磁的可调量除了励磁电流的幅值外，还有励磁电流的频率和相位。

双馈风力发电机运行原理及发电控制技术研究摘要：随着化石燃料储量的减少，在电力工业中风能发电技术变得越来越重要，而风力发电机也因此得到了广泛的应用。

但目前，我国风力发电机的相关技术、应用广度和发展速率与国外相比仍存在明显差距。

为了迅速推广风力发电机的应用与发展，本文将以双馈风力发电机为例，向读者简要介绍其运行原理及相关控制技术。

关键词：双馈风力发电机；运行模式；控制技术中图分类号：tm315 文献标识码：a 文章编号：1001-828x（2013）06-0-01据调查，世界各国在风力发电中每年投入的资金总额已接近一千亿美元。

全球范围内，已开始进行研究和采用风力发电技术的国家约有一百个。

由此可见，在化石燃料日渐减少的现状下，风力发电技术极有可能与其它可再生能源（比如太阳能、水力等）发电技术一同取代火力发电。

在风力发电技术研究中，最基本的一个环节就是风力发电机的研究与应用。

到目前为止，常见的风力发电机有定桨定速型、变浆变速型等多种类型，而在后一种类型中，大部分都采用了双馈式设计。

下面，笔者将以此类风力发电机为例，简明扼要地介绍其组成结构、优点、运行原理以及相关控制技术。

一、双馈风力发电机的结构与特点顾名思义，“双馈”指的就是电机的定子与转子均可完成电力供应过程。

一般来说，双馈式发电机的主要部件有定、转子及其接线盒，传动机构、滑环系统与冷却设备等。

其中，转子结构主要存在成型绕组、矩形半线圈、散嵌绕组等形式；滑环系统主要包括碳刷、刷架、滑环、滑环风扇、滑环座、滑环维护罩等部分，而滑环又分为热套式和环氧浇注式两种类型；冷却设备主要分为风冷式、水冷式等多种形式。

从性质上区分，双馈式发电机应当归入异步式发电机的范畴，但这类发电机又拥有与同步式发电机相似的激磁绕组来调控励磁过程及功率因数。

因此，这种发电机兼有同步和异步式发电机的优点。

这类发电机体积小、成本低、无功功率的调节方式简便易行、抗电磁干扰能力较强。

同时，发电机的励磁过程与所连接的供电网络关系不大，可以直接由转子所处电路完成。

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：n1 =60 f1 /p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：n2= 60f2/p，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。

第三章双馈型变速恒频风力发电系统运行控制机组主结构及控制系统运行区域及控制目标总体控制方案励磁变换器结构及原理DFIG控制（机侧变换器控制）网侧变换器控制变桨机构及其控制偏航机构及其控制其他机构及控制、保护一. 机组主结构及控制系统机组主结构：主要的机电设备控制系统：微机控制软、硬件（一）机组主结构风轮系统传动链系统发电机系统偏航/解缆系统刹车系统辅助系统机组主结构示意图1. 风轮系统桨叶轮毂变距（桨距）机构2. 传动链系统低速轴齿轮箱多级变速，变比较大（接近100）采用行星齿轮和正（斜）齿轮实现多级变速润滑油冷却或加温机构高速轴联轴器通用标准型膜片联轴器连接齿轮箱和发电机补偿轴向、径向和角度偏差易于装拆维护实现电绝缘力矩限定传动链系统布局3. 发电机系统DFIG发电机本体冷却系统保护系统励磁变流器四象限运行能力、输入、输出特性优良设计容量为机组容量30％IGBT器件，PWM调制技术动作频率为数kHz-十几kHz并网机构4.偏航/解缆系统偏航机构风向标偏航伺服电机（或液压马达）减速装置偏航液压制动器偏航行星齿轮对风/解缆操作根据风向标控制对风计算机控制的自动解缆纽缆开关控制的安全链动作报警及人工解缆偏航的作用对风，获取最大发电量减少斜风给机组带来的不平衡载荷5.刹车系统机械抱闸刹车液压驱动和电气驱动通过制定卡钳和连轴器上制动盘配对实现，一般在气动刹车后转速降低后采用安装位置：高速轴，低速轴气动刹车变桨控制变桨控制系统控制桨距角为90度偏航控制电磁刹车通过控制发电机电磁阻转矩实现6.辅助系统塔架机舱罩机舱底盘变压器防雷系统及电气保护装置冷却系统发热部件液压系统齿轮箱发电机变频器冷却方式：空气冷却，液体冷却，混合冷却其他部分（二）控制系统1. 概述与一般工业控制过程不同，风力发电机组的控制系统是综合性控制系统。

它不仅要监视电网风况和机组运行参数，而且还要根据风速与风向的变化，对机组进行优化控制，以提高机组的运行效率和发电量。

双馈式风力发电机【摘要】随着地球能源的日益紧缺，环境污染的日益加重，风能作为可再生绿色能源越来越被人们重视，风力发电技术成为世界各国研究的重点。

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。

通过调节发电机转子电流的大小、频率和相位，从而实现转速的调节。

而其中双馈发电机构成的风力发电系统已经成为目前国际上风力发电的必然趋势。

关键词：风能风力发电变速恒频双馈式发电机一、风力发电风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。

风力发电：把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。

风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；中国也在西部地区大力提倡。

我国的风力资源极为丰富，绝大多数地区的平均风速都在每秒3米以上，特别是东北、西北、西南高原和沿海岛屿，平均风速更大；有的地方，一年三分之一以上的时间都是大风天。

在这些地区，发展风力发电是很有前途的。

风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染。

风力发电的原理：是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。

依据目前的风车技术，大约是每秒三米的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。

风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13〜25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。

然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。

风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。

这种风力发电机组，大体上可分风轮（包括尾舵）、发电机和铁塔三部分。

风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件，它由两只（或更多只）螺旋桨形的叶轮组成。

当风吹向浆叶时，桨叶上产生气动力驱动风轮转动。

桨叶的材料要求强度高、重量轻，目前多用玻璃钢或其它复合材料（如碳纤维）来制造。

（现在还有一些垂直风轮，s型旋转叶片等，其作用也与常规螺旋桨型叶片相同）由于风轮的转速比较低，而且风力的大小和方向经常变化着，这又使转速不稳定；所以，在带动发电机之前，还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱，再加一个调速机构使转速保持稳定，然后再联接到发电机上。

双馈型风力发电变流器及其控制随着环保意识的日益增强和可再生能源的广泛应用，风力发电技术得到了快速发展。

双馈型风力发电变流器作为风力发电系统中的关键设备之一，在提高风能利用率和电能质量方面具有重要作用。

本文将介绍双馈型风力发电变流器的工作原理、特点优势及其控制方式。

双馈型风力发电变流器是一种交直流变换设备，可将风力发电机发出的交流电转换为直流电，再供给电力系统使用。

其工作原理是采用双馈（交流和直流）线路，通过电力电子器件（如IGBT、SGCT等）的开关动作，控制交流和直流电流的双向流动，实现能量的交直流转换。

高效性：双馈型风力发电变流器具有较高的能量转换效率，可实现风能的最大化利用。

灵活性：双馈型风力发电变流器可通过控制开关器件的占空比，调节输出电流的幅值、频率和相位，满足不同风速和负荷条件下的运行需求。

稳定性：双馈型风力发电变流器可有效平抑风速波动带来的影响，提高电力系统的稳定性。

维护性：双馈型风力发电变流器采用模块化设计，便于维护和检修，降低了运维成本。

矢量控制：通过控制交流侧电流的幅值和相位，实现有功功率和无功功率的解耦控制，提高电力系统的稳定性。

直接功率控制：采用瞬时功率采样，通过控制逆变侧电流的幅值和相位，直接控制有功功率和无功功率，具有快速的动态响应。

神经网络控制：利用神经网络技术，建立风力发电变流器数学模型，实现自适应控制和优化运行。

模糊控制：基于模糊逻辑理论，通过模糊控制器对变流器进行非线性控制，具有良好的鲁棒性和适应性。

双馈型风力发电变流器作为风力发电系统的关键设备之一，具有高效、灵活、稳定和维护简便等特点及优势。

其控制方式多种多样，包括矢量控制、直接功率控制、神经网络控制和模糊控制等，可根据实际应用场景选择合适的控制方式以实现最优运行。

随着风电技术的不断发展，双馈型风力发电变流器在未来将发挥更加重要的作用，为可再生能源的广泛应用和绿色能源转型提供强有力的支持。

随着环境保护和可持续发展的日益重视，风力发电作为一种清洁、可再生的能源，越来越受到人们的。

双馈风力发电机及控制原理1. 引言随着环境保护和可再生能源的重要性越来越被人们所认识，风力发电作为一种清洁能源发电方式受到了广泛的关注。

双馈风力发电机作为一种较为常见的风力发电机类型，具有较高的效率和可靠性，被广泛应用于风力发电场。

本文将介绍双馈风力发电机及其控制原理，以帮助读者更好地理解和应用双馈风力发电机技术。

2. 双馈风力发电机原理双馈风力发电机是由风力发电机、功率变换装置和控制系统组成的。

其工作原理如下：1.风力发电机：风力发电机是将风能转化为机械能的装置。

其主要部件有叶片、轴承、传动装置等。

当风经过叶片时，叶片会受到空气的推力，使得转子旋转，进而驱动主轴转动。

2.功率变换装置：功率变换装置将发电机产生的机械能转化为电能，并连接到电网中。

双馈风力发电机使用的是双馈变流器，它包括一个转子侧变频器和一个电网侧变频器。

转子侧变频器将转子输出的电能转化为交流电，并传输到电网侧变频器。

电网侧变频器则将交流电转化为电网所需的电能，并与电网进行连接。

3.控制系统：控制系统是对双馈风力发电机进行监测和控制的装置。

它通过传感器将双馈风力发电机的状态信息传输给控制器，控制器根据预设的运行参数对发电机进行调控。

例如，控制器可以根据风速变化调整发电机的转速，以最大限度地提高发电机的效率。

3. 双馈风力发电机的优势相比于其他类型的风力发电机，双馈风力发电机具有以下几个优势：•高效率：双馈风力发电机在部分负载工况下能保持较高的效率，有效提高了发电机能量转换的效率。

•抗风干扰能力强：双馈风力发电机控制系统具有较强的抗风干扰能力，能够稳定运行并输出稳定的电能。

•可靠性高：双馈风力发电机采用的双馈变流器能够有效避免发电机因电网故障等原因引起的故障，提高了发电机的可靠性。

4. 双馈风力发电机控制原理双馈风力发电机控制系统主要通过控制器对发电机的调速、电压和功率进行控制。

其控制原理如下：1.风速检测和采集：通过风速传感器检测风速，并将风速数据传输给控制器。