下载文档原格式
双馈异步风力发电机机组变流器基本运行原理一、引言近年来，随着环保意识的提高和可再生能源的重要性日益凸显，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，受到了广泛的关注和推广。
而风力发电机组作为风力发电系统的核心部件，其稳定性和效率对整个系统的运行影响重大。
双馈异步风力发电机机组变流器作为风力发电机组的关键部件之一，其基本运行原理对整个系统的性能具有重要影响，因此有必要对其进行全面了解和分析。
二、双馈异步风力发电机机组概述双馈异步风力发电机机组是一种常见的风力发电机组类型，其主要由风轮、叶片、主轴、发电机、变流器等组成。
风轮转动驱动主轴旋转，主轴通过传动系统带动发电机工作，发电机将机械能转化为电能输出给电网。
其中变流器起着将发电机输出的交流电转换为直流电，通过逆变器将直流电再转换为交流电，并使得风力发电机组能够与电网实现同步运行的重要作用。
三、双馈异步风力发电机机组变流器基本结构双馈异步风力发电机机组变流器主要由变流器电路、控制系统和通信系统等组成。
其中变流器电路包括整流部分和逆变部分，控制系统负责对变流器进行控制和监测，通信系统用于与上层监控系统进行数据交互。
双馈异步风力发电机机组变流器通常采用IGBT（绝缘栅双极型晶体管）等功率器件，以实现对电流和电压的精确控制。
四、双馈异步风力发电机机组变流器工作原理1.变流器整流部分：发电机输出的交流电首先被变流器整流部分进行整流，将交流电转换为直流电。
这个过程包括整流桥、滤波电路等部分，其主要目的是将交流电转换为基本平稳的直流电，以便后续逆变器的工作。
2.变流器逆变部分：经过整流的直流电被逆变器逆变部分转换为交流电，通过逆变器的PWM控制，将直流电转化为符合电网要求的交流电，并具有同步电网的频率和相位。
逆变部分通过对功率器件的开关控制，将直流电转换为交流电输出到电网。
3.控制系统：变流器的控制系统通过对PWM控制信号的生成和对功率器件的开关控制，实现对变流器的电流和电压的精确控制，使得风力发电机组与电网实现有效的功率传递和稳定的运行。
风力发电机组双馈异步发电机国标（最新版）目录1.风力发电机组概述2.双馈异步发电机的定义及工作原理3.国标对双馈异步发电机的规定4.双馈异步发电机在风力发电中的优势5.双馈异步发电机的国内外现状6.双馈异步发电机的发展趋势正文一、风力发电机组概述风力发电机组是一种可再生能源设备，通过将风能转化为电能，为我国提供清洁的能源来源。
风力发电机组主要由风轮、传动系统、发电机等部分组成。
其中，发电机是风力发电机组的核心部件，其作用是将风轮产生的机械能转化为电能。
二、双馈异步发电机的定义及工作原理双馈异步发电机是一种绕线型电机，其主要由定子和转子两大基础结构组成。
双馈异步发电机的特点是电网负责提供定子绕组所需电压，而转子绕组所需能量则来自于变频器。
通过将定子和转子连接到电网上，实现能量的转化。
三、国标对双馈异步发电机的规定我国国家标准《风力发电机组，双馈异步发电机 (第 1 部分):技术条件》(gb/t,23479.1-2009) 对双馈异步发电机的技术条件进行了详细规定。
该标准由全国风力机械标准化技术委员会归口，永济新时速电机电器有限责任公司、湘潭电机股份有限公司、清华大学、沈阳工业大学等单位参与起草。
四、双馈异步发电机在风力发电中的优势双馈异步发电机在风力发电中具有以下优势：1.提高发电效率：双馈异步发电机通过变频器调整电机的转速和电压，使其始终处于最佳工作状态，从而提高发电效率。
2.降低成本：双馈异步发电机结构简单，且采用增速齿轮箱，使得电机体积小、重量轻，易于安装和维护，从而降低成本。
3.提高系统可靠性：双馈异步发电机采用全功率变频器，具有较强的过载和过流保护能力，可提高整个风力发电系统的可靠性。
五、双馈异步发电机的国内外现状目前，双馈异步发电机在国内外的发展已经取得了长足的进步，广泛应用于风力发电等领域。
然而，一些核心技术仍需进一步完善，以提高发电效率和降低成本。
六、双馈异步发电机的发展趋势随着技术的不断进步和市场需求的不断增长，双馈异步发电机在风力发电领域的应用将更加广泛。
双馈风力发电机的工作原理
双馈风力发电机是一种常见的风力发电机类型，它具有高效、
稳定的特点，被广泛应用于风力发电行业。
它的工作原理主要包括
风能转换、发电机转换和电能输出三个部分。
首先，风能转换是双馈风力发电机的核心。
当风力转动风轮时，风轮上的叶片受到风力的作用而转动，将风能转化为机械能。
这个
过程需要考虑风力的大小、方向和速度等因素，以确保风能能够有
效地被转换为机械能。
其次，机械能被传递到发电机上进行转换。
双馈风力发电机采
用双馈结构，即转子和定子都能够接受电力的输入和输出。
在这个
过程中，机械能被转化为电能，通过发电机的转子和定子之间的电
磁感应原理，产生交流电。
最后，产生的交流电经过电力系统的调节和控制，最终输出为
电能。
这个过程需要考虑电能的稳定性、频率和电压等因素，以确
保电能能够被有效地输送到电网中，供给用户使用。
总的来说，双馈风力发电机的工作原理是将风能转换为机械能，
再将机械能转换为电能，最终输出为电能供给使用。
它的高效、稳定性使得它成为风力发电行业的重要组成部分，对于推动清洁能源发展具有重要意义。
2mw双馈双馈感应风力发电机参数
2MW双馈感应风力发电机参数主要包括额定输出功率、额定电压、转子开路电压、功率因数、额定频率、绝缘等级、防护等级、额定转速、定子接线方式、转子接线方式、转速范围、质量、工作制、安装方式、旋转方向、效率等。
以SKYF2100/4型号的2MW双馈异步发电机为例，其额定输出功率为2100kW，定子额定电压为690V，转子开路电压约1894V，功率因数可在(ind)～～(cap)之间调节，额定频率为50Hz，绝缘等级为H级，防护等级为IP54，额定转速为1780r/min，定子接线方式为Y，转子接线方式也为Y，转速范围在900r/min～2000r/min之间，质量≤。
该电机的安装方式是IM 1001(B3)，旋转方向从轴伸端看为时针CW，效率为%，并网点的电压波形畸变率＜4%。
此外，此电机是空空冷双馈风力发电机，配套于2MW变速型双馈风力发电机组。
电机采用H级绝缘系统、真空压力浸漆，绝缘系统可承受较高的尖峰电压；转子采用高速动平衡技术，可承受突发故障引起的超速运转；采用以特殊通风叶片为主体的低阻风道，有效提高冷却系统效率；通过模态仿真优化与实验验证相结合，实现电机低温升、低噪音、低振动。
如需了解更多参数详情，可以访问生产厂家的官方网站，查看详细的规格说明或技术规格书。
双馈风力发电机书摘要：一、双馈风力发电机的原理与结构二、双馈风力发电机的优缺点三、双馈风力发电机在我国的应用与发展四、双馈风力发电机的运行维护与管理五、双馈风力发电机的未来发展趋势正文：一、双馈风力发电机的原理与结构双馈风力发电机是一种采用双馈传动技术的风力发电机组。
其主要由风轮、传动系统、发电机、变频器和控制系统等部分组成。
双馈风力发电机的原理是利用风力驱动风轮，风轮通过传动系统将动力传递给发电机，发电机发出电能经过变频器调节电压和频率后，输送到电网。
二、双馈风力发电机的优缺点双馈风力发电机具有以下优点：1.高效率：双馈风力发电机的转子与电网直接连接，降低了损耗，提高了发电效率。
2.适应性强：双馈风力发电机具有较强的适应性，可适应不同风速和风况条件。
3.结构紧凑：双馈风力发电机采用双馈传动技术，使得发电机尺寸较小，降低了整个机组的体积和重量。
4.可靠性较高：双馈风力发电机的传动系统相对简单，维护方便，运行可靠性较高。
然而，双馈风力发电机也存在一定的缺点：1.对风速要求较高：双馈风力发电机的最佳工作效率对应于一定风速范围，当风速低于或高于这个范围时，效率会降低。
2.噪音较大：由于传动系统的存在，双馈风力发电机的噪音较直驱风力发电机较大。
3.投资成本较高：与直驱风力发电机相比，双馈风力发电机的投资成本和维护成本较高。
三、双馈风力发电机在我国的应用与发展我国双馈风力发电机的技术水平世界领先，已成为全球最大的双馈风力发电机市场。
近年来，我国政府高度重视新能源产业的发展，双馈风力发电机在我国得到了广泛应用。
根据统计数据，我国双馈风力发电机的装机容量持续增长，占全部风力发电装机容量的绝大部分。
四、双馈风力发电机的运行维护与管理为确保双馈风力发电机的稳定运行和延长机组寿命，运行维护与管理至关重要。
主要包括以下几个方面：1.定期检查：定期对双馈风力发电机的各个部件进行检查，确保机组处于良好状态。
2.故障排查：发现故障及时进行排查，分析原因并进行修复。
浅谈双馈式风力发电机组的市场应用概况和发展趋势可再生资源风能的开发利用越来越受到瞩目，风力发电就是风能应用最大的一个实例，市场上应用最多的为双馈式发电机组，本文在简介双馈式发电机组概念、特点、工作原理的基础上，重点分析了双馈式发电机组国内外的应用现状，并对未来发展趋势进行了简述。
关键字：风能，双馈式发电机组，应用现状，发展趋势随着经济的快速发展，资源日渐短缺，可再生资源的开发利用受到广大的关注。
风能以其清洁、无污染、可再生的特点受到人们的广泛关注，是一种非常有潜力的绿色新能源，最近利用率非常高，其中风力发电就是风能利用的最直接的一个表现。
一、双馈式风力发电机组简介1.1 双馈式发风力发电机组的定义通常意义下的双馈异步发电机实际上是一种绕线式转子电机，因为它的定子和转子都可以向电网反馈电，所以简单的称其为双馈电机，也叫做异步化同步电机。
双馈式风力发电机组的叶轮是通过惰齿轮增速箱进行驱动发电，这种发电机实际上就是异步感应电机的变异产品，它的主要结构包括轮、传动装置、发电机、变流器系统、控制系统等。
1.2双馈式风力发电机组特点双馈式风力发电机组具有以下四个特点：（1）技术成熟、质量可靠。
而这种传动方式也成为了技术最成熟并且非常主流的一种方式。
叶轮+齿轮箱+发电机的这样的传动拉链结构既简单又对各类载荷分配合理化，提高了整体质量的可靠性。
（2）效率高、性价比优。
双馈式发电机组的技术通过采用高速比齿轮箱来提升电机的转速，有效的对机械传动系统和发电系统的参数配置进行了有效分配，大大提高了电机的效率。
（3）可维护性好。
双馈式风力发电机组通常都是采用一种叶片+轮毂+齿轮箱+联轴器+发电机的结构，这样的结构由于部件独立，可以对其进行分开维护和修理。
现场维修容易，时间响应及时。
（4）电能质量好，低电压穿越能力强。
双馈式风力发电机组70%以上的电能都能通过定子输送给电网，由于其采用的是双馈式感应电机和部分功率变流技术，所以产生的谐波比较小，电能的质量也比较高。
双馈异步风力发电机机组变流器基本运行原理双馈异步风力发电机机组是目前常见的大型风力发电机组之一，其变流器是其重要组成部分之一。
本文将从双馈异步风力发电机机组的基本原理、变流器的作用及基本运行原理进行全面阐述。
一、双馈异步风力发电机机组基本原理双馈异步风力发电机机组由双馈异步发电机、变流器、控制系统和发电机基础组成。
其基本原理是运用风能带动叶片转动，带动机组转子旋转产生机械能，通过双馈异步发电机将机械能转化为电能，并通过变流器将发电机产生的交流电转化为直流电，最后将直流电送入电网并通过控制系统实现对发电机的控制。
双馈异步发电机是其核心部件，其转子由两部分组成，一部分是固定在转子上的定子线圈，另一部分是通过刷子环连接到外部电路的转子线圈。
通过这样的设计，可以实现转子侧的双重馈送电，提高了发电机的效率和稳定性。
二、变流器的作用变流器是双馈异步风力发电机机组中至关重要的部件，其作用主要体现在以下几个方面：1.将发电机产生的交流电转化为直流电：双馈异步发电机产生的电能是交流电，而电网所需的电能是直流电，通过变流器可以将交流电转化为直流电，从而满足电网的需求。
2.控制发电机输出电压和频率：变流器可以实现对发电机输出电压和频率的精确控制，保证发电机的输出电能符合电网的要求。
3.实现电机的无级调速控制：通过控制变流器输出的电流和电压，可以实现对发电机的无级调速控制，更好地适应风速的变化，提高发电机的工作效率和稳定性。
三、变流器基本运行原理变流器是由功率电子器件、控制电路和滤波器组成的，其基本运行原理可以概括为以下几个步骤：1.采集电机参数：变流器需要采集发电机的电压、电流、转速等参数，并通过控制系统实时监测和分析，以便实现对发电机的精确控制。
2.实现电能转换：发电机产生的交流电首先经过整流器进行整流，将其转化为直流电；然后通过逆变器将直流电再次转化为交流电，控制其电压、频率和相位，最终输出给电网。
3.控制系统实现闭环控制：控制系统根据发电机的实时参数和外部指令进行分析和处理，通过调节变流器的工作状态，实现对发电机的闭环控制，以达到稳定、高效地发电。
双馈异步风力发电机工作原理
双馈异步风力发电机是一种常用于大型风力发电机组的变频风力发电机。
它的工作原理基于异步电动机的双馈结构。
该发电机由主发电机和辅助发电机组成。
主发电机采用三相异步电动机构造，由高速轴驱动。
辅助发电机由低速轴驱动。
两个发电机之间通过转子传动部件（通常为液力变矩器）相连接。
当风向风速改变时，风力发电机组需要迅速跟踪变化，并同时提供稳定的输出电力。
双馈异步风力发电机通过调节主发电机电流和辅助发电机电流的相位和幅值来实现这一目标。
当风速低于额定风速时，辅助发电机通过其低速轴产生电势，然后通过转子传动部件和主发电机的电动势连接到电网。
主发电机旋转并与电网同步运行，将产生的电能通过转子传动部件传递给辅助发电机，然后送回电网。
当风速大于额定风速时，主发电机无法提供足够的电能，此时辅助发电机扮演更重要的角色。
主发电机和辅助发电机之间的转子传动部件通过传递转矩将未被主发电机转化为电能的机械能传递给辅助发电机，然后再通过辅助发电机将其转化为电能并送回电网。
通过调节主发电机和辅助发电机之间的相位和幅值，双馈异步风力发电机可以实现对电能输出的灵活控制，提高风力发电机组的响应速度和效率。
双馈发电机原理双馈发电机是一种常用于大型风力发电机组的电机类型。
它具备高转速、高功率密度和低成本等优势，被广泛应用于风力发电领域。
本文将详细介绍双馈发电机的原理及其工作过程。
一、双馈发电机概述双馈发电机，又称为异步双馈发电机，是一种由转子和永磁体绕组组成的电机。
与传统的感应电机不同，双馈发电机在转子上额外增加了一个功率输出装置，该装置通常由电流互感器和功率变流器组成。
该装置的主要作用是将一部分电流经过功率变流器控制并重新注入到绕组中，从而实现对电机的控制和调节。
因此，双馈发电机在工作时可以通过改变转子上的电流来调整输出功率和电机的性能。
二、双馈发电机的原理基于转子上的功率输出装置。
当风力发电机叶片转动时，叶片产生的机械能被转化为转子上的电能。
转子上的电能被分为两部分，一部分经过转子的绕组直接注入电网；另一部分则经过功率输出装置控制后重新注入绕组。
功率输出装置主要由电流互感器和功率变流器组成。
电流互感器用于检测电流信号，并将信号传输给功率变流器。
功率变流器负责将电流信号转换为适当的电压和频率，然后将其注入到绕组中。
通过调节功率输出装置的参数，可以达到对电机功率输出的控制和调节。
三、双馈发电机工作过程双馈发电机在工作时，首先通过输入端子引入定子绕组的感应电流。
随后，该感应电流通过转子绕组和功率输出装置注入到转子上。
在此过程中，转子上的电流与输入电压之间存在一定的相位差。
转子上的电流与输入电压的相位差会导致一部分电能通过功率输出装置注入到绕组中，而不是直接输出到电网上。
这样一来，双馈发电机的输出电功率和频率就可以通过调节功率输出装置的参数进行控制和调节。
四、双馈发电机的优点1. 高转速：双馈发电机的转速通常比直联发电机要高，能够更好地适应风力发电机组的工作要求。
2. 高功率密度：双馈发电机采用双馈线圈结构，使得发电机的功率密度更高，可以实现更大的功率输出。
3. 低成本：由于双馈发电机采用了较简单的控制装置，相比其他类型的发电机，其成本相对较低。
双馈风力发电机组
一前言
风力发电作为清洁、丰富、可再生能源,日益受到全世界广泛重视,特别就是在近年得到了迅猛发展。
当风流过风力机叶片,带动风力机转动时,风能转化为机械能,风力机又拖动发电机转子旋转,发电机向电网供电,机械能转化为电能。
采用双馈绕线型异步发电机的变速恒频风力发电系统与传统的恒速恒频风力发电系统相比具有显著优势:风能利用系数高,不但能吸收由风速突变所产生的能量波动且避免主轴及传动机构承受过大的扭矩与应力,还可以自由调整有功与无功功率,改善系统的功率因数,可实现对频率与电压的方便调节等。
目前,双馈风力发电技术就是应用最为广泛的风力发电技术之一。
二双馈绕线型异步风力发电系统的组成
变速恒频VSCF(Variable Speed Constant Frequency)双馈绕线型异步风力发电系统主要由风力机、增速齿轮箱、双馈绕线型异步发电机DFIG(Doubly-fed Induction Generator)、双向变频器与控制单元等组成。
双馈发电机定子绕组接工频电网,转子绕组接“交—交”、“交—直—交”或“矩阵式”双向变频器,该变频器可实现对转子绕组的频率、相位、幅值与相序等调节控制。
控制系统采用正弦波脉宽调制技术SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation)与绝缘栅双极晶体管控制技术IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),可四象限运行,变速运行范围一般在同步转速的±35 %左右。
三实现变速恒频的两种基本方式
实现变速恒频的基本方式一般有两种:一种就是采用传统直流电励磁或永磁同步发电机(以及笼型异步发电机等),另一种就是采用交流励磁的同步化双馈绕线型异步发电机。
当系统采用传统直流电励磁或永磁同步发电机(以及笼型异步发电机等)时,变频器
设置在发电机定子侧。
随着转速不断变化,发电机发出变频交流电,经整流与逆变,最终转换成恒频电源再并网发电,永磁直驱同步发电机系统结构如图1(永磁半直驱同步发电机系统须在风力机与发电机之间增加增速齿轮箱):
(2)省去了增速用齿轮箱或仅需一级低速齿轮箱;
(3)永磁同步发电机无需集电环与刷架系统,维护更加方便。
其主要缺点如下:
(1)需要对发电机输出的全部功率进行变频控制,故需配备全功率变频器,
变频器成本较高,控制系统体积庞大;
(2)永磁发电机使用高导磁率的钕铁硼与钐钴等,这些磁性材料价格很高;
(3)永磁发电机功率因数特性差,必须由变频器来进行补偿;
(4)要求永磁材料具有很高的稳定性,而高温以及电枢反应等原因可能导致
永磁材料失磁。
当系统采用交流励磁的同步化双馈绕线型异步发电机时,变频器设置在转子侧,变速恒频双馈绕线型异步风力发电机系统结构如图2:
步转速,有利于系统最大限度捕获风能。
其主要缺点如下:
(1)需要采用双向变频器,变速恒频控制回路多,控制技术复杂,维护成本高;
(2)发电机需安装集电环与刷架系统,且须定期维护、检修或更换。
四双馈异步风力发电机变速恒频控制的基本原理
VSCF风力发电系统主要由风力机、增速箱、双馈发电机、双向变频器与控制器组成。
双馈发电机可在不同的转速下运行,其转速随风速的变化可作适当的
调整,使风力机的运行始终处于最佳状态,以提高风能的利用率。
当电机的负载与转速变化时,通过调节馈入转子绕组的电流,不仅能保持定子输出的电压与频率不变,而且还能调节发电机的功率因数。
双馈异步发电机的结构类似绕组感应发电机,其定子绕组直接接入电网,转子绕组由一台频率、电压可调的低频电源(一般采用交-交变频器或交-直-交变频器)供给三相低频电流,下面给出这种系统的原理框图。
当转子绕组通过三相低频电流时,在转子中形成一个低速旋转磁场,这个磁场的旋转速度(n 2)与转子的机械转速(n)相叠
加,使其等于定子的同步转速(n 1),即
21n n n ±=
从而在发电机定子绕组中感应出相应与同步转速的工频电压。
由上面转速关系可以推出风力发电机转速与定、转子绕组电流频率的关系,即
式中 f1、f2、n 与p 分别为定子电流频率、转子电流频率、发电机的转速与
极对数。
因定子与电网相连,故定子频率即为电网频率;当风速变化时,转速随之而变化。
由式(1)可知,当转速n 发生变化时,若调节f221()f sf =±相应变化,可使f1保持恒定不变,即与电网频率保持一致,实现风力发电机的变速恒频(VSCF)控制。
当风力发电机处于亚同步速运行时,式(1)取正号;当风力发电机处于超同步速运行时,式(1)取负号;同步速运行时,f2=0,变流器向转子提供直流励磁电流。
五 双馈绕线型异步风力发电机定子、转子功率流向
对于双馈绕线型异步风力发电机,在忽略定子与转子铜耗、铁耗等各种损耗,且定子取发电机惯例,转子取电动机惯例情况下:P em1＝P em2＋P mech
P em1—发电机定子电磁功率
P em2—发电机转子电磁功率
P mech —发电机转轴输入的总机械功率
发电机转子电磁功率P em2=s ×P em1
转差率s ＝(n N -n )/n N
n N —发电机同步转速
n —发电机实际运行转速
由于P mech =P em1-P em2=(1-s )×P em1,可见当0<s <1,即发电机在低于同步转速(亚同步转速)运行时,此时转子电磁功率P em2>0,发电机转轴输入的总机械功率P mech <P em1,这说明定子电磁功率分别由转子与风力机提供,此时转子从电网吸收功率。
s =0,f 2=0时,变频器将向转子提供直流励磁,此时该异步发电机作为同步发电机状态运行在同步转速n N 。
而当s <0,即发电机高于同步转速(超同步转速)运行时,转子电磁功率P em2<0,P mech >P em1,这说明转子从风力机吸收一个转差功率s ×P em1回馈电网,此时风力机供给发电机的总功率增加至(1+|s |)×P em1。
双馈风力发电机的功率流向如图3所示:
(2)当定、转子电压的相位角与转子励磁电压保持不变时,转差率较大时发电机欠励,定子从电网吸收感性无功功率;当转差率较小时发电机过励,定子从电网吸收容性无功功率。
(3)当转子励磁电压及转差率保持不变时,定、转子电压的相位角的变化也将引起无功功率的变化。
定、转子电压的相位角较小时发电机欠励,定子从电网吸收感性无功功率;定、转子电压的相位角较大时发电机过励,定子从电网吸收容性无功功率。
