变频器对风电系统轴电压和轴电流的影响研究 张春晓

风力发电机轴电压轴电流对轴承影响及改进措施发布时间：2021-01-13T14:56:35.190Z 来源：《中国电业》2020年第27期作者：李新富[导读] 风力发电机轴承是经常发生故障的零部件之一，我们在经过不断的研究和调查分析发现，李新富福建省福能新能源有限责任公司，福建省莆田市 351100摘要：风力发电机轴承是经常发生故障的零部件之一，我们在经过不断的研究和调查分析发现，找到了影响风力发电机轴承故障的主要因素为发电机变频驱动造成的轴承过电流以及电腐蚀、润滑、磨损等。

本文主要阐述了风力发电机轴电压轴电流对轴承影响的原因，制定了科学合理的改进措施，促进风力发电机的可持续发展。

关键词：风力发电机；轴电压；轴电流；轴承目前我国对于环境污染问题高度重视，节能减排成为首要的任务和目标，风能是我国最近经常使用的一种绿色可再生资源，在我国资源中起到了十分重要的作用，风能转换为电能的过程中，风力发电机是重要的设施之一，其中轴承又是风力发电机中的重要组成部分，因此找到风力发电机轴承故障的影响因素，是保障风力发电机正常工作运行的关键。

1 发电机轴承损坏原因分析1.1 润滑润滑是保障滚动轴承稳定运行的重要条件之一，在轴承工作中润滑剂能够有效的起到保护作用，形成保护膜避免金属与金属之间直接接触，因此如果润滑效果不理想，轴承的磨损程度就会增加，轴承的使用寿命就会受到影响。

1.2 发电机与齿轮箱轴不对中一旦齿轮箱与发电机轴不在同一垂直线上，就会造成同步轴振动，引发联轴器一起振动，长时间的振动会造成发电机轴承的间隙变大，影响发电机轴承的正常工作运行。

1.3 轴承安装工艺与材质问题轴承在安装或者运输的过程中，一定要保障其包装符合要求，避免存在大力磕碰的现象，轴承一旦在运输和安装中出现质量问题，就会在后期的使用中出现故障，导致失效。

1.4 电腐蚀当电流从一个滚道流到另外一个滚道的时候，轴承就会发生电腐蚀现象，轴承受到电腐蚀的程度与放电量以及持续时间有着密切的关系，在长时间的电腐蚀影响下，轴承的使用寿命肯定会受到影响，轴承起到的作用就会随之下降。

变频器在风力发电系统中的运用风力发电是一种利用风能转换为电能的可再生能源发电方式。

随着清洁能源的发展，风力发电系统的运用越来越广泛。

而变频器作为风力发电系统中的重要组成部分，发挥着至关重要的作用。

本文将探讨变频器在风力发电系统中的运用及其对系统性能的影响。

一、变频器的基本原理变频器是一种能够调节电机转速的电气设备。

其基本原理是通过改变输入电源的频率和电压，控制电机的转速。

变频器一般由整流器、中间直流环节、逆变器等组成。

通过改变逆变器的输出频率和电压，可以实现对电机转速的精确控制。

二、变频器在风力发电系统中的作用1. 风能转换：风力发电系统中的风轮将风能转换为机械能，进而驱动发电机产生电能。

而变频器则起到调节风轮转速的作用，确保风轮在不同风速下都能高效运转，实现最大发电效率。

2. 电力送出：风力发电系统产生的电能经过发电机生成交流电，但由于风速的波动性，发电机输出频率也会波动。

这时候，变频器可以通过调节输出频率和电压，将风力发电系统产生的电能转换为稳定的交流电，以供电网使用。

3. 健康保护：风力发电系统中的风轮需要根据风速的变化调整转速，避免超速或者低速运转。

而变频器可以根据系统实时监测到的风速情况，快速调整风轮转速，保护风轮健康运行，延长系统寿命。

4. 电网支持：在某些情况下，风力发电系统可能需要通过变频器将电能注入电网。

变频器可以实现与电网的频率和电压匹配，确保电能的平稳注入，减少对电网的影响。

三、变频器对风力发电系统性能的影响变频器的运用对风力发电系统性能有着显著的影响，具体表现在以下几个方面：1. 提高发电效率：通过调节风轮转速，使之始终处于最佳状态，风力发电系统的发电效率可以得到明显提高。

这对于提高清洁能源利用效率，降低发电成本具有重要意义。

2. 实现无级调速：风力发电系统中的风轮转速需要根据风速的变化进行调整，变频器提供了无级调速的功能，可以实现更精确的风轮控制，提高系统的运行稳定性。

变频电机轴电压与轴电流产生机理及其抑制变频电机轴电压与轴电流产生机理及其抑制1 引言当电动机在正弦波电源驱动下运行时,通过电机轴的交变磁链产生轴电压。

这些磁链是由转子和定子槽、分离铁心片之间的连接部分、磁性材料的定向属性和供电电源不平衡等因素引起磁通不平衡而产生的[1]。

到90年代，以IGBT为功率器件的PWM逆变器作为电机驱动电源时，电机轴电流问题更加严重，且其产生机理与正弦波电源驱动时完全不同。

文献[1]指出，具有高载波频率（例如10kHz以上）的IGBT逆变器导致电动机的轴承比低载波频率的逆变器驱动时损坏更快。

Busse较为详细地分析了轴承电流的产生及轴承电流密度与轴承损坏之间的关系[2]，并建立了PWM驱动下的轴承电流电路模型，但该模型未能体现出轴承电流与逆变器开关频率之间的关系。

为讨论高频PWM脉冲电压驱动时电机轴电压与轴电流的产生机理，本文在建立轴电压与轴电流电路模型的基础上，分析轴电流产生的条件及形式，并针对逆变器输出电压的特性变化以及电机端有无过电压等情况，通过仿真分析得到不同情况下的轴电压与轴承电流波形。

在抑制轴承电流方面，文献[1]给出的办法用正弦波滤波器将PWM电压转换成正弦波电压，使电机工作在正弦波供电状态下，但该方法所串电感大，系统动态响应慢，同时电感上的压降和功耗增大。

本文在逆变器输出端串小电感并辅以RC吸收网络，可有效抑制PWM逆变器驱动下出现的轴电流。

2 共模电压与轴电压一般认为，磁路不均衡、单极效应和电容电流是电机中产生轴电压的主要原因[3]。

在电网供电的普通电机中，人们一般比较重视磁路不平衡的影响。

但在逆变器供电的电机中轴电压主要由电压不平衡，即电源电压的零序分量产生。

由于电路、元器件、连接和回路阻抗的不平衡，电源电压将不可避免地产生零点漂移，该电压将在系统中产生零序电流，轴承则是电机零序回路的一部分。

正弦波电源驱动时，通过计算可知 =0。

在PWM逆变器驱动下，的值取决于逆变器开关状态，且变化周期与逆变器载波频率一致。

风力发电系统机械变频控制技术风力发电是一种利用风能转化为电能的清洁能源，而风力发电系统的机械变频控制技术是其中至关重要的部分。

机械变频控制技术可以有效地调节风力发电机组的输出功率，保证风力发电系统的稳定运行和高效发电。

本文将对风力发电系统的机械变频控制技术进行介绍和分析，以期能更好地了解这一技术在风力发电领域的应用和意义。

一、风力发电系统的组成和工作原理风力发电系统一般由风力机、发电机和控制系统组成。

风力机通过风力转动，带动发电机发电，而控制系统则负责监测风力机的转速和输出功率，从而保证风力发电系统的稳定运行。

风力机是风力发电系统的核心部件，主要包括叶片、轴承、转子、塔架和润滑系统等。

当风力机叶片受到风力作用时，叶片便会旋转，转动的动能最终转化为电能。

而发电机则是将风力机转动的机械能转化为电能的关键设备，通过转子和定子的相对运动产生交变电流，从而实现电能的生成。

控制系统则通过监测风速、叶片转速和输出功率等参数，并根据实时情况调节叶片的角度和发电机的输出功率，以实现风力发电系统的稳定运行和高效发电。

二、机械变频控制技术的作用和意义机械变频控制技术的应用可以大大提高风力发电系统的发电效率和经济性，同时也可以降低对能源的依赖，减少对环境的影响。

机械变频控制技术还可以提高风力发电系统的稳定性和可靠性，减少系统的运行成本，并且具有更好的适应性和灵活性，能够适应不同风速下的运行需求，从而更好地满足电网和用户的需求。

机械变频控制技术主要通过变频器和控制器实现，其原理是根据风力机转速和输出功率等实时参数，通过变频器控制发电机的转速，并调节发电机的输出功率，以实现风力发电系统的稳定运行和高效发电。

机械变频控制技术的实现方式主要有直驱发电机系统和传动式发电机系统两种。

直驱发电机系统直接将风力机转动的动能转化为电能，由发电机输出电能，省去了传统机械传动系统的机械部件，从而减少了系统的损耗和维护成本。

传动式发电机系统则采用传统的机械传动系统，通过齿轮箱和发电机将风力机的转动动能转化为电能。

浅析变频器在双馈异步风力发电机的应用摘要：当前我国面临着一系列发电方面的问题。

为了解决双馈异步风力发电机组的变频器发生的各种问题，我们必须注重实际操作的性能将有效解决双馈异步风力发电机组的变频器产生速度跟不上风速的问题。

这篇文章结合实际主要从双馈异步风力发电机组的变频器的原理及应用方面进行探讨希望给予读者一些借鉴。

关键词：双馈异步风力发电机组；变频器原理；应用1针对双馈异步风力发电机组的变频器的原理双馈异步风力发电机组的变频器在其具体的运作中要结合发电机转子转速大小来确定这对于双馈异步风力发电机组来讲是通过发电机的频率、转速和定子电流频率控制在合理的范围内就得利用好发电机的频率来有效的控制电机电流励磁的大小关系，从而更好的做到电流频率发生在可控制的范围内。

通常情况下，为了将发电机转子转速nl控制在合理的区间就得从保证风力发电免受外界的干扰从而将采取有力的措施逐步解决风力不够带来的发电动力不足的问题。

之前我们是处于设备落后的具体环境下一些措施受到其他各方面的影响，从而很难实现风力发电，这对于异步发电机的工作状态有很大的影响，主要体现在这三种不同的工作形态，即：工作趋于整体化、不太饱和持续工作状态方面。

为了使得变频器的工作状态开展工作的顺利就得抓好双馈异步风力发电机组的变频器的原理。

1.1双馈异步发电机运行的速度我们在研究具体的机组运行工作时要结合一定的发电机转子转速，这也是一种有效防止发电机出现故障的前提条件。

在一般情况下只有结合发电机组的实情，才能找到切实可行的有效方案，这对于发电机转子的运行，意义重大。

我们必须抓住发电机转动所产生的功率来确定其研究的方向这也是通过对转子电流产生的旋转磁场的新的认识要结合一定的认识，从防止不必要的并网的条件来调节好风力发电机的能量我们要控制好一定的范围内的风力这是有效研究双馈异步发电机运行于亚统一速度的关键。

1.2 双馈异步发电机运行于统一的速度现阶段我们在研究双馈异步风力发电机组的变频器的原理时要依据风速大小来做好发电条件的有效利用条件，这也是我们将发电机转子转速调整的过程。

基于双馈风力发电机组轴电流抑制与释放的研究发布时间：2021-11-04T09:28:17.673Z 来源：《中国科技人才》2021年第21期作者：付志鹏张斌[导读] 双馈风力发电作为新兴能源在国内的战略能源结构中扮演着重要角色。

中车永济电机有限公司山西运城 044000摘要：当前，伴随着我国城市化建设的高速发展，推动了各个领域的发展都得到了突飞猛进的提高，基于此，在电力领域中，双馈型风力发电机组PWM变频调制过程中产生的共模电压与发电机内部杂散电容耦合形成的轴电流，如果不能有效抑制和释放，将会严重威胁机组的安全稳定运行。

针对这一技术难题，研究分析了双馈机组轴电流的成因及产生的危害，提出了采用共模扼流圈和多点接地的方案抑制并释放轴电流，并利用案例进行了实施效果验证。

研究得出，共模扼流圈和多点接地的方案可有效保护发电机轴承免受损坏。

在变频器与发电机之间传输电缆安装共模扼流圈，可有效降低IGBT开关过程中产生的du/dt高频EMI，衰减并抑制共模电流。

同时，利用发电机驱动端安装多点接地碳刷，以串联的方式接入到接地回路，对降低轴电压具有显著效果。

关键词：双馈风力；发电机组轴电流抑制；释放的研究引言双馈风力发电作为新兴能源在国内的战略能源结构中扮演着重要角色。

其中双馈风力发电量仅次于火电和水电，排在发电量的第三位。

随着双馈风力发电产业的迅速发展，国内大型双馈风力发电机组制造技术已经趋向成熟，其中双馈发电机的变速恒频控制方法是在转子电路实现的，双馈发电模式，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，双馈风力发电机是目前风力发电的主要机型。

1轴电流产生的机理及避免发电机轴电流的方法要阐明轴电流的产生机理，必须先弄清楚轴电压的形成，关于水轮发电机轴电压，形成原因如下。

变频器在风力发电系统中的作用是什么在当今全球能源转型的大背景下，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，正发挥着越来越重要的作用。

而在风力发电系统中，变频器是一个至关重要的组成部分，它对于提高风力发电的效率、稳定性和可靠性有着不可或缺的作用。

首先，我们来了解一下什么是变频器。

简单来说，变频器是一种能够改变电源频率的电气设备。

在风力发电系统中，由于风速的不断变化，风轮的转速也会随之改变。

而发电机需要在相对稳定的转速下才能高效地输出电能，这时候变频器就派上了用场。

变频器在风力发电系统中的首要作用是实现变速恒频运行。

风力是一种不稳定的能源，风速的大小和方向随时都在变化。

如果没有变频器，当风速变化时，风轮的转速会直接影响发电机输出电能的频率，导致电能质量下降，无法直接并入电网。

而变频器能够根据风速的变化，实时调整发电机的转速，使其输出的电能频率始终保持恒定，满足电网的要求。

这样一来，风力发电系统就能在不同的风速条件下稳定运行，大大提高了风能的利用率。

其次，变频器能够实现对风力发电机的功率控制。

当风速较低时，变频器可以控制发电机输出较小的功率，避免过度损耗和机械部件的疲劳；当风速较高时，变频器能够限制发电机的输出功率，防止过载和损坏。

通过这种精确的功率控制，不仅可以延长风力发电设备的使用寿命，还能提高整个系统的可靠性和安全性。

再者，变频器有助于优化风力发电系统的效率。

在不同的风速下，风轮和发电机都有各自的最佳运行点。

变频器可以根据风速和负载情况，调整电机的转速和转矩，使风轮和发电机始终工作在最佳效率点附近，从而最大限度地提高能量转换效率。

这对于提高风力发电的经济性具有重要意义。

此外，变频器还能提供良好的电网适应性。

随着电网对电能质量和稳定性的要求越来越高，风力发电系统需要能够快速响应电网的变化。

变频器能够实现有功和无功功率的灵活调节，改善电能的功率因数，减少电网谐波，从而降低对电网的冲击，提高风力发电在电网中的兼容性。

风力发电系统机械变频控制技术【摘要】风力发电系统机械变频控制技术是风力发电领域的关键技术之一。

本文首先介绍了风力发电系统的基本原理与结构，然后重点讨论了机械变频控制技术在风力发电中的应用及优势。

接着分析了该技术的关键技术和发展趋势，指出了其在提高风力发电系统效率和可靠性方面的重要性。

文章结尾展望了风力发电系统机械变频控制技术的未来，强调了其在持续推动风力发电产业发展方面的潜力和重要性。

通过本文对风力发电系统机械变频控制技术进行系统性的介绍和分析，读者可以更全面地了解该技术的作用、优势以及未来发展方向，为相关领域的研究人员提供了重要的参考和启示。

【关键词】风力发电系统、机械变频控制技术、基本原理、结构、应用、优势、关键技术、发展趋势、重要性、展望、未来。

1. 引言1.1 风力发电系统机械变频控制技术概述风力发电系统机械变频控制技术是一种重要的控制技术，可以有效提高风力发电系统的稳定性和效率。

这项技术通过调节发电机的转速和功率输出，实现对风能的高效利用。

在风力发电系统中，机械变频控制技术可以根据风速的变化自动调整叶片角度和转速，确保发电机始终运行在最佳工况下。

通过实时监测风速和风向，机械变频控制技术可以调整发电机的输出功率，保证系统的稳定性和安全性。

机械变频控制技术的应用不仅可以提高风力发电系统的发电效率，还可以降低系统的运行成本。

传统的固定转速控制技术难以适应风速波动较大的情况，而机械变频控制技术可以更加灵活地响应风速的变化，最大限度地提高发电效率。

机械变频控制技术还可以减少系统的机械磨损，延长设备的使用寿命，提高系统的可靠性和稳定性。

风力发电系统机械变频控制技术是提高系统效率、降低成本、保障系统稳定运行的重要技术。

随着技术的不断进步和发展，相信这项技术将在未来得到更广泛的应用和推广。

2. 正文2.1 风力发电系统的基本原理与结构风力发电系统是利用风能转换为机械能，再通过发电机将机械能转换为电能的装置。

变频器在风力发电系统中的应用随着清洁能源的重要性日益凸显，风力发电系统成为了可再生能源领域的重要组成部分。

而在风力发电系统中，变频器的应用发挥着重要的作用。

本文将探讨变频器在风力发电系统中的应用，并对其优势进行阐述。

一、变频器的概述变频器，又称频率变换器，是一种能改变电源频率而提供可调速的电力设备。

它通过控制交流电源的频率和电压来实现电动机的调速，并且能够提供更高的效率和稳定性。

在风力发电系统中，变频器可以控制风力发电机组的转速，使其能够适应不同的风速和负荷要求。

二、变频器在风力发电系统中的作用1. 风能转换优化：变频器可以根据风力的变化来调节风力发电机组的转速，使其保持在最佳的转速范围内。

这样可以最大限度地提高风能的转换效率，实现风力发电系统的优化。

2. 提高可靠性：风力发电机组在草原、海上等等恶劣环境中工作，受到的风速和气候条件都是不确定的。

变频器通过实时监测风力机组的运行状态和风速情况，能够及时做出调整，从而提高风力发电系统的可靠性和稳定性。

3. 降低损耗：传统的风力发电系统往往使用固定转速的发电机组，这样会导致在风速较低的情况下，转子的转速较高，造成能量的浪费。

而变频器可以实现风力发电机组的可调速，使转子转速与风速匹配，从而降低风力发电系统的损耗。

4. 实现无网运行：在一些偏远地区，缺乏传统的电网供电，需要依靠风力发电系统来为当地提供电力。

变频器可以将直流输出的风力发电系统转换为交流输出，满足当地电力需求。

三、变频器在风力发电系统中的技术要求1. 安全性：变频器应具备过载保护、短路保护等安全性能，确保风力发电系统的稳定运行。

2. 效率：变频器应具备高效率的特点，以降低能源的浪费和系统的损耗。

3. 可靠性：变频器应具备高度的可靠性和稳定性，避免因故障导致风力发电系统的停止运行。

4. 谐波抑制：变频器应具备抑制电网谐波等功率质量问题，确保风力发电系统对电网的影响在一定范围内。

四、变频器在风力发电系统中的应用案例1. 案例一：某风力发电场使用了先进的变频器技术，实现了风机组的智能控制和优化调速。

环球市场工程管理/浅析变频器在双馈异步风力发电机的应用肖世华华电(福清)风电有限公司摘要：当前，随着经济的发展，对于节能的要求也逐渐提高。

变频器调速技术在发电机中的节能应用也同样被关注，要想使得变频器调速技术能够发挥其重要的作用，需要对变频器调速原理及特点进行了解。

为此，针对双馈异步风力发电机组的变频器的原理进行分析，同时要保证发电机组能跟上风速的频繁变化，从而有效降低对电网的冲击，这才是研究的重点。

基于此，文章就变频器在双馈异步风力发电机的应用进行简要的分析，希望可以提供一个有效的借鉴。

关键词：变频器；双馈异步；风力发电机；应用1.变频器变频器是通过电力半导体器件的通断将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。

目前使用的变频器主要采用交-直-交方式(VVF变频或矢量控制变频)，先将工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再将直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源，以供给电动机。

变频器的电路一般由整流、逆变、中间直流环节和控制4个部分组成，其中，整流部分为三相桥式不可控整流器；逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形；中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。

2.双馈异步风力发电机的运行原理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。

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。

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。

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f1S)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。