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。
双馈异步风力发电机机组变流器基本运行原理一、引言随着清洁能源的发展和利用，风力发电已成为重要的可再生能源之一。
而在风力发电中，双馈异步风力发电机机组变流器被广泛应用。
本文将从双馈异步风力发电机机组基本结构和原理出发，详细介绍其变流器的基本运行原理，以期帮助读者对该技术有更深入的了解。
二、双馈异步风力发电机机组基本结构和原理1.双馈异步风力发电机机组的基本结构双馈异步风力发电机机组由风机、机械变速器、发电机和变流器组成，其中变流器是关键的部件。
双馈异步发电机的名称中“双馈”指的是发电机转子上的两套电枢绕组，一套用于外接到电网上的变流器，另一套用于发电机自身的转子饱和控制。
这种结构使得发电机对风速的变化更具有稳定性和高效性，适应了风能资源的变化。
2.双馈异步风力发电机机组的工作原理双馈异步风力发电机机组的工作原理是利用风机收集风能，并通过机械变速器将风机转子的旋转速度调整为适合发电机组的旋转速度，然后将发电机的输出交流电经过变流器转换为直流电，再通过变流器将直流电转换为符合电网要求的交流电。
在这一过程中，变流器起到了关键作用。
三、双馈异步风力发电机机组变流器基本运行原理1.变流器的功能双馈异步风力发电机机组的变流器是连接风力发电机和电网的关键设备，其主要功能是将发电机输出的交流电转换为符合电网要求的交流电。
在风能转换为电能的过程中扮演了至关重要的角色。
2.变流器的基本构造双馈异步风力发电机机组的变流器包含整流器、中间直流环节和逆变器三部分。
整流器主要将发电机输出的交流电转换为直流电，中间直流环节用于存储和平稳直流电的波动，逆变器则将直流电转换为符合电网要求的交流电。
3.变流器的工作原理变流器通过控制发电机输出的交流电的频率和电压，将其转换为符合电网要求的交流电。
变流器运用了现代电力电子技术，能够实现对发电机输出电流的精确调节，并且保证输出交流电的质量和稳定性。
在变流器的运行过程中，控制系统起到了关键的作用，通过对变流器工作状态的监测和控制，保证了发电机组的安全可靠运行。
双馈风电机组双PWM变换器控制技术的发展1. 引言1.1 双馈风电机组简介双馈风电机组是一种使用双馈变压器作为连接器的风力发电系统，通常由风机、双馈风力发电机、双馈变压器、功率电子器件和控制系统组成。
这种风电机组具有双馈风力发电机速度相对风速变化较小、转矩和功率因数可控性好等特点，因此在风能利用效率和经济性方面有很高的性能。
双馈风电机组在风力发电系统中占据着重要地位，被广泛应用于风力发电场。
双馈风电机组的双PWM变换器技术是指采用了两级PWM变换器进行功率转换的技术，通过控制两级PWM变换器的工作状态来实现对风力发电机组电流和电压的精确控制。
这种技术与传统单级PWM变换器相比，具有更高的功率密度、更低的功率损耗和更高的运行效率。
双PWM变换器技术在双馈风电机组中得到了广泛应用，并取得了显著的成果。
1.2 双PWM变换器技术概述双PWM变换器技术是一种用于控制双馈风电机组的重要技术手段。
双PWM变换器是一种能够实现双馈风电机组各种运行需求的电力电子变换器。
它能够有效地控制双馈风电机组的电流和功率，提高系统的效率和稳定性。
双PWM变换器技术采用了双PWM变换器来实现对双馈风电机组的控制。
通过控制变换器的开关状态和PWM信号的频率和占空比，可以实现对电机的精确控制。
双PWM变换器技术可以有效地降低系统的损耗，提高系统的性能和效率。
双PWM变换器技术在双馈风电机组中具有重要的应用价值。
通过应用双PWM变换器技术，可以提高双馈风电机组的运行性能和可靠性，降低系统的维护成本，提高系统的发电效率。
双PWM变换器技术是未来双馈风电机组控制技术发展的重要方向，将会在未来取得更大的突破和进展。
2. 正文2.1 传统双馈风电机组控制技术传统双馈风电机组控制技术是双馈风电机组的最早期控制技术，其主要特点是通过传统的PID控制器实现转子的位置控制，并通过变频器控制转子的转速。
传统双馈风电机组控制技术的优点是控制简单、稳定可靠，在风力发电行业起步阶段具有一定的应用优势。
双馈风力发电机的运行方式双馈风力发电机运行方式主要有两种：一种是独立运行的供电系统，也称离网运行；另一种是作为常规电网的电源，与电网并联运行。
由于风能的随机性，独立运行供电系统中一般要配备储能装置，同时配备为储能装置充电的控制器。
而对于并联运行的风力发电系统，只要配上适合的并网控制器，能把风力发电机发出的电送到电网即可。
一、独立运行的风力发电机组1.分类独立运行发电机组按其运行方式所选用的发电机、储能方式和系统总线方式可以划分为很多类型。
目前最常见的是直流总线型和交流总线型两种。
（1）直流总线型独立运行风力发电机组。
直流总线型独立运行风力发电机组由风力发电机、充电控制器、塔架、蓄电池组和直流—交流逆变器（如果系统内有交流负载）等主要部件组成。
风力发电机发出的交流电经充电控制器一方面向直流负载供电或通过逆变器向交流负载供电，同时将多余的电能储存在蓄电池内，以备无风时使用。
所有的发电设备和电控设备都在直流端汇合，成为直流总线。
直流总线是一个很大的汇流排，目前大部分离网独立发电站都采用直流总线。
（2）交流总线型独立运行风力发电机组。
交流总线型独立运行风力发电机组中所有的部件都通过交流总线汇合。
交流总线型独立运行风力发电机组与直流总线型独立运行风力发电机组最大的区别是电控器（充电控制器和逆变器），交流总线型独立运行风力发电机组中最主要的是引入了AC/DC双向逆变器。
当发电设备发电时，可以通过逆变器向蓄电池充电（AC/DC转换），而蓄电池向设备充电时，蓄电池中的直流电通过该逆变器向设备提供交流电（DC/AC转换）。
2.性能指标风力发电机组的主要技术性能指标对风力发电机组的选择十分重要。
常见的离网型风力发电机组在选择性能指标参数时必须重点考虑以下方面：（1）切入风速与切出风速。
在低风速下，风力发电机虽然可以旋转，但由于发电机转子的转速很低，并不能有效地输出电能，当风速上升到切入风速时，风力发电机才能正常工作。
双馈风力发电机的特点与功能分析摘要：风力是重要的清洁能源，风力所具备的可再生性以及无污染性使得其受到广泛关注和应用，双馈发电机的并网控制方法和异步发电机相似，主要原理是通过滑差率来调节负荷，发电机的转速和输出功率近似成线性关系，所以只要保持发电机的转速和同步转速相接近就能实现并网。
基于此，本文对双馈风力发电机概述以及双馈式双馈风力发电机控制的措施进行了分析。
关键词：双馈风力发电机；概述；措施1 双馈风力发电机概述双馈感应发电机(DoublyFedInductionGenera-tor，DFIG)集同步发电特性和异步发电特性于一体，可通过定子和转子向电网实现双向馈电。
当前双馈风力发电机大体可以分为同步电机好异步电机两类，实际应用中可以细分为鼠笼异步发电机、双馈发电机、同步发电机以及永磁同步发电机。
双馈风力发电机是一种绕线式感应发电机，属于异步发电机。
由于双馈异步电动机的定子绕组直接同电网相连接，转子绕组通过变流器和电网连接，并由变频器实现对饶子绕组电源电压、相位以及频率和幅值的自动调控，因而在运行中，机组可以在不同的转速下维持恒频发电。
然而，虽然双馈发电机具备机械承受应力小、运行噪音小、变频器容量小以及启动效率高的特点，但双馈发电机的电气损耗较大，还需配备齿轮箱，造价较为昂贵。
不过相比同步双馈风力发电机，双馈风力发电机能够更好的实现电能稳定输出，实用性较强。
2 双馈式双馈风力发电机控制的措施2.1 混合储能模块特性及控制策略混合储能模块经响应速度为ms级的变流器与直流母线相连，可快速响应功率变化。
混合储能改变直流母线上的功率大小，影响双馈风机的输出功率。
当系统发生功率波动时，双馈风机为系统提供惯量支撑和参与系统的一次调频，提供相应的有功补偿，吸收直流母线上多余功率。
以系统电压跌落导致的LVRT为例，暂态过程中可认为风速近似不变，此时双馈风电机组吸收功率不变，而向电网输出功率减少，功率失衡，导致能量过剩。
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风力发电领域中应用较为广泛的一种发电机组。
其基本构成包括风机叶片、发电机、变流器等部件。
其中，变流器是整个系统中至关重要的部分，它可以将发电机产生的交流电转换为直流电，并根据系统的需要进行变压和逆变操作，实现最终的电能输送。
下面将详细介绍双馈异步风力发电机机组变流器的基本运行原理。
1. 实现双馈异步发电机的功率控制在双馈异步风力发电机机组中，双馈发电机在转动时由于风速的变化和负载的不同，其输出的电压和频率也会有所变化。
为了保证输出电能的稳定性和可控性，需要通过变流器对发电机输出的电流进行调节和控制。
变流器将发电机产生的交流电转换为直流电，并通过内置的控制系统实现对输出电流的调节和功率的控制，从而满足电网接入的需求。
2. 实现双馈异步发电机的无级变速双馈异步风力发电机机组的另一个特点是可以实现无级变速。
当风速发生变化时，变流器可以通过调节发电机的转速来实现风机的功率匹配，从而最大化系统的发电效率。
变流器通过控制发电机的转矩和速度，使得发电机的输出功率和风机转速保持在一个合适的工作范围内，同时确保整个系统的稳定性和可靠性。
3. 实现双馈异步发电机的无功功率调节双馈异步风力发电机机组在接入电网时，需要满足电网的无功功率调节需求。
变流器可以通过控制发电机的功率因数来实现无功功率的调节，从而维持整个系统的功率平衡和稳定运行。
变流器可以根据电网的要求调节发电机的无功功率输出，使得风力发电机机组可以在不同电网情况下灵活运行，并实现无功功率的补偿。
总的来说，双馈异步风力发电机机组变流器的基本运行原理是通过将发电机输出的交流电转换为直流电，并通过内置的控制系统实现对输出电流、功率、转速和功率因数的调节和控制，从而保证整个系统的稳定运行和高效发电。
变流器在风力发电系统中发挥着至关重要的作用，是风力发电技术不断发展和完善的关键技术之一。
双馈风力发电技术基本概念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。
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。
双馈式风力发电机组具有以下特点：1.技术成熟、质量可靠。
自工业化革命以来，齿轮传动已经成为技术最成熟、最主流的传动方式，广泛应用于航空、航天、船舶、汽车、钟表等工业和生活领域。
风力发电机组工作环境恶劣，对机组可靠性要求很高。
双馈机组采用的大功率大速比齿轮箱技术从20世纪90年代起已经开始应用，其在风电中的故障率已低于电气系统和发电机系统。
叶轮+齿轮箱+发电机的传动链结构简单，各类载荷分配合理，整体质量可靠性高。
2.效率高、性价比优。
该技术有效分配了机械传动系统和发电系统的参数配置，通过高速比齿轮箱提高电机转速，大幅提高发电机效率。
同时该机型仅有占额定功率1/5～1/3的转差功率通过变流器，变流器的能量损失小。
整机效率高、性价比优。
3.可维护性好。
双馈式风力发电机组一般采用叶片+轮毂+齿轮箱+联轴器+发电机的传动结构，这种结构各主要部件相对独立，可以分别进行维护和维修。
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采用双馈式感应电机和部分功率变流技术，发出的70%以上的电能通过定子输送到电网，产生的谐波小、电能质量好。
同时，该技术具有功率因数可调、有功功率和无功功率控制方便，低电压穿越性能好等特点，可实现电网友好型接入。
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。
