双馈异步风力发电机并网运行中的几个热点问题

双馈发电机简介及常见故障一：双馈电机简介及工作原理（1)简介:双馈异步风力发电机（DFIG，Double—Fed Induction Generator）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，转子绕组通过变流器与电网连接，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。

（2）工作原理：双馈感应发电机由定子绕组直连定频三相电网的绕线型感应发电机和安装在转子绕组上的双向背靠背IGBT电压源变流器组成。

“双馈”的含义是定子电压由电网提供，转子电压由变流器提供。

该系统允许在限定的大范围内变速运行。

通过注入变流器的转子电流，变流器对机械频率和电频率之差进行补偿。

在正常运行和故障期间，发电机的运转状态由变流器及其控制器管理。

变流器由两部分组成：转子侧变流器和电网侧变流器，它们是彼此独立控制的。

电力电子变流器的主要原理是转子侧变流器通过控制转子电流分量控制有功功率和无功功率，而电网侧变流器控制直流母线电压并确保变流器运行在统一功率因数（即零无功功率）。

功率是馈入转子还是从转子提取取决于传动链的运行条件：在超同步状态，功率从转子通过变流器馈入电网；而在欠同步状态，功率反方向传送。

在两种情况（超同步和欠同步)下，定子都向电网馈电。

（3)优点：首先，它能控制无功功率,并通过独立控制转子励磁电流解耦有功功率和无功功率控制。

其次，双馈感应发电机无需从电网励磁，而从转子电路中励磁。

双馈异步风力发电机并网运行中的相关问题探究摘要：我国为节约电力系统运行期间的消耗能源量，促进电力企业的长久发展，大力推进新能源发电的开发，风力发电就是现阶段应用非常广泛的新能源发电系统，双馈异步风力发电机是风力发电系统主要的结构之一。

在并网运行过程中有电压电流不稳定、三相不平衡等问题，影响了风力发电质量，本文主要对双馈异步风电发电机并网运行当中存在的问题和解决策略进行探究。

关键词：双馈异步；风力发电机；并网运行；相关问题在经济发展中，人们生活、生产都离不开电力供应，电力需求量不断增加。

因而人们加大了对发电新能源的研发力度，其中风力就是发电的新能源之一，风能源属于可再生能源，可以充分满足电力发展的环保节能理念，但是我国风力发电系统运行的过程中还存在一些问题，特别是双馈异步风力发电机并网运行中的问题尤为明显，需要对其进行进一步的研究。

一、风力发电系统主要特点我国近些年对风力发电系统进行深入的研究，风力发电系统的运行效果得到了有效的优化，在风力发电系统当中主要是由两部分组成，一部分是风力接收转换系统，然后经过发电机与电力运输系统进行连接，完成电力供应传输的过程，其中最重要的结构就是发电机，在风力发电系统当中主要有两种发电机的应用是比较广泛的，分别是垂直轴风力机和水平轴风力机，这两种发电机运行的效果相比，水平轴风力机的运行质量和效果较好。

风力发电系统就是将自然界的风力进行吸收，从而转化为电能，风能源在自然界当中是用之不竭的，而且风能源的分布范围较广，最重要的是风能源利用不会对环境造成污染，是非常环保高效的电力能源。

二、双馈异步风电发电机并网运行当中存在的问题我国风力发电系统运行的经验还是处于不成熟的阶段，双馈异步风电发电机并网的运行期间会出现多种问题，影响风力发电的稳定性，为促进我国风力发电系统的高效运行和技术提升，需要对其中存在的问题进行详细的分析，从而采取相应的措施进行解决，提高风力发电系统运行的可靠性。

双馈风电机组工作原理及常见缺陷原因分析田松涛发布时间：2021-09-07T03:20:51.044Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第11期作者：田松涛[导读] 变桨恒频风电机组通过调节桨距角控制发电机转速，并网后在额定风速以下，通过调整发电机转矩，使得发电机转速随风速变化而变化，获取最大风能。

在额定风速以上，通过调节桨距角，控制发电机转速在额定转速范围，并限制叶轮获取更多能量，保证发电机连续输出额定功率。

大唐四川发电有限公司新能源分公司四川成都 610000摘要：风电机组主要分变速恒频双馈及电力磁/永磁直驱风电机组或半直驱风电机组。

因直驱风机发电机、变频器造价成本高，效能转化略低，因而，目前国内主流机型仍为变桨变速恒频双馈发电机组。

关键词：双馈风力发电机组；缺陷及原因分析一、变桨恒频双馈风电机组工作原理（一）工作原理变桨恒频风电机组通过调节桨距角控制发电机转速，并网后在额定风速以下，通过调整发电机转矩，使得发电机转速随风速变化而变化，获取最大风能。

在额定风速以上，通过调节桨距角，控制发电机转速在额定转速范围，并限制叶轮获取更多能量，保证发电机连续输出额定功率。

变桨恒频双馈发电机组，因采取不同的发电机，并配备励磁变频器，用于提供转子可变的励磁电流。

在风速变化的同时，通过变频器调整转子励磁电流的频率控制发电机定子输出与电网频率、相位、幅值相等的电压。

f1=pn/6+f2f1：定子电压频率；f2：变频器提供的励磁电流频率P:发电机极对数；n:发电机转速变桨恒频双馈风电机组的发电机与转子侧变频器相连，其作用是对发电机进行励磁控制，可以实现对机组有功和无功功率解耦，使转子达到预期的转速。

电网侧变频器与网侧接触器相连，而网侧变频器与机侧变频器通过直流母排相连，实现交直交电压转化，达到直流环节有功功率和与电网间交换的有功功率的平衡，可以控制直流侧电压的稳定和交流侧功率因数。

发电机定子侧连接定子接触器或并网断路器，当转子变频器检测到定子输出电压频率、相位、幅值与电网电压一致时，定子接触器闭合，实现并网。

电力科技2015.12︱301︱双馈异步风力发电机并网运行中的有关问题探析李 航（中电投徐闻风力发电有限公司，524000）【摘 要】如果电网发生率故障，那么就要有相应的技术来解决。

例如Crowbar 技术、低电压穿越技术等，尤其是在电网故障不对称的情况下，必须有不脱网运行控制和与之相关的新型控制器设计等才能有效解决这些问题，本文就针对上述问题进行分析，以此来践行可持续发展战略，为风能的利用打下坚实的基础。

【关键词】双馈异步风力发电机；并网运行中图分类号：TM315 文献标识码：A 文章编号：1006-8465（2015）12-0301-011 电网中的故障类型和危害程度1.1 电网电压的骤降和骤升在进行电力传输过程中，尤其是在高压输电端很容易出现电压故障，经过经验积累主要有四种故障类型：两相对地发生短路故障，相间电压出现故障、单相对地出现短路故障、三相电压出现等幅跌落情况，其中在高电压端所发生的对称故障，也经常容易致使DFIG机端三相电压出现类似对称的骤降问题，同时里面只存在正序电压的成分，而如果发生了另外三种情况，在 DFIG 机端，就会有不同大小的负序分量产生，那么整个风电系统都会受到很大的影响。

为了让其更好的理解电网电压骤降情况，也就是在高压线路的某一时间段内，电压有10%到90%的降低范围，而时间有可能是一分钟，或者是一半的电网周期。

在另一方面如果电网电压骤升其危害程度也是非常大的，尤其会严重威胁到DFIG 风电系统的安全稳定性。

1.2 电网电压出现三相不平衡问题 如果电网中发生两相对地短路，或者是相间电压发生故障以及单相对地发生短路问题，都会影响DFIG 机端电压发生不平衡问题，进而出现正序和负序两种电压成分。

而有关人士就定义了负序电压和正序电压之间的比为不平衡度，通过研究和分析指出，在运行中的电网中，只允许2%的稳态不平衡电压存在，因此这都是问题的重点所在。

这种不平衡电压的经常出现，很容易致使GSC 三相交流电流发生不平衡问题，甚至还会出现和电流的情况。

双馈式风机的常见问题分析及发展文章分析双馈式风机发展的背景，介绍其结构及特点，并以无刷式双馈风力发电机为例介绍其工作原理，分析目前我国双馈式风机在并网运行中的常见问题，展望双馈式风机的未来发展趋势。

标签：双馈式风机；发电机常见问题；发展1引言在全球能源危机和环境恶化的大环境下，我国也在不断调整能源结构，大力开发和利用风能、水能、太阳能等清洁型可再生能源，缓解能源危机并降低对环境的危害。

近年来我国的风力发电行业得到了迅速的发展，风力电机装机容量已经居世界首位，但是由于风力发电技术的飞速发展，现代化的风力发电行业对双馈异步风力发电机的并网运行控制策略和保护方案也有着较高的要求，而我国由于相关经验的欠缺和技术的不足，導致目前风力发电机在并网运行中存在着诸多问题，需要在分析双馈式风机特点和原理的基础上，研究其常见的问题以及探索其未来的发展趋势。

2双馈式风机的概况2.1双馈式风机的特点双馈式风机即双馈式异步风力发电机，是一种绕线式的转子电机，双馈指的是发电机的定子和转子都能向电网提供反馈电。

其主要由发电机、变流器系统。

叶轮、控制系统和传动装置组成，在风力发电机组中，由风能带动叶轮转动并通过齿轮增速箱进行驱动发电的。

双馈式风力发电机具有以下特点：一是此种发电机生产的电能质量比较高，并具有较高的低压穿透能力。

采用双馈风机的风电系统可以通过部分功率变流技术和双馈式感应电机来对其产生的谐波进行缩小，从而提高其产生电能的质量，增强其低压穿透能力；二是具有较高的性价比和运行效率。

此种风力发电机采用高速比齿轮箱作为辅助装置，在将其应用于风电机组时可以对其发电系统参数和机械传动系统参数进行科学配置和优化，从而大大提高其发电效率；三是此种风力发电机具有较为成熟的设计、制造与应用技术。

其采用的是发电机、叶轮和齿轮相互配合而形成的较为成熟的拉链式传动方式，此种传动结构既能够对各类荷载进行合理分配，而且能够提高风机运行的稳定性，并大大简化其结构；四是由于此种风机的结构较为简单，操作也较为简便，并具有良好的维修性。

风电机组并网后需要关注的主要问题分析1、电能质量根据国家标准，对电能质量的要求有五个方面：电网高次谐波、电压闪变与电压波动、三相电压及电流不平衡、电压偏差、频率偏差。

风电机组对电网产生影响的主要有高次谐波和电压闪变与电压波动。

2、电压闪变风电机组大多采用软并网方式，但是在起动时仍然会产生较大的冲击电流。

当风速超出切出风速时，风电机组会从额定出力状态自动退出运行。

如果整个风电场所有风电机组几乎同时动作，这种冲击对配电网的影响十分明显，容易造成电压闪变与电压波动。

3、谐波污染风电给系统带来谐波的途径主要有两种。

一种是风电机组本身配备的电力电子装置可能带来谐波问题。

对于直接与电网相连的恒速风电机组，软起动阶段要通过电力电子装置与电网相连，因此会产生一定的谐波，不过过程很短。

对于变速风电机组是通过整流和逆变装置接入系统，如果电力电子装置的切换频率恰好在产生谐波的范围内，则会产生很严重的谐波问题，不过随着电力电子器件的不断改进，这个问题也在逐步得到解决。

另一种是风电机组的并联补偿电容器可能和线路电抗发生谐振，在实际运行中，曾经观测到在风电场出口变压器的低压侧产生大量谐波的现象。

当然与闪变问题相比，风电并网带来的谐波问题不是很严重。

4、电网稳定性风电领域，经常遇到的一个难题是，薄弱的电网短路容量、电网电压的波动和风电机组的频繁掉线。

尤其是越来越多的大型风电机组并网后，对电网的影响更大。

在过去的20年间，风电场的主要特点是采用异步发电机，装机规模较小，与配电网直接相连，对系统的影响主要表现为电能质量。

随着电力电子技术的发展，大量新型大容量风电机组开始投入运行，风电场装机达到可以与常规机组相比的规模，直接接入输电网，与风电场有关的电压、无功控制、有功调度、静态稳定和动态稳定等问题越来越突出。

这需要对电力系统的稳定性进行计算、评估。

要根据电网结构、负荷情况，决定最大的发电量和系统在发生故障时的稳定性。

国内外对电网稳定性都非常重视，开展了不少关于风电并网运行与控制技术方面的研究。

双馈风力发电机组故障分析及防范措施摘要：为保证双馈风力发电机组安全稳定的运行，本文在概述双馈风力发电机组工作原理及结构的基础上，分析了双馈风力发电机组故障及相应的处理措施，并提出了故障的预防措施，以供参阅。

关键词：双馈风力发电机组；故障；处理；防范措施1双馈风力发电机组工作原理及结构1.1双馈风力发电机组工作原理变速风电机组通过风轮输入的风能转化为机械能，然后通过齿轮轴，把机械能传递到双馈发电机，发电机将机械能转化成电能输出到电网中。

发电机与电网间通过两个变流器相连，一个是转子侧变换器AC/DC，转子侧变换器相当于在转子回路中串联一个电压向量，其作用是是对发电机进行励磁控制，可以实现对机组有功和无功功率解耦，使转子达到预期的转速。

而电网侧的变换器DC/AC可以实现直流环节的有功功率和与电网间交换的有功功率的平衡，可以控制直流侧电压的稳定和交流侧功率因数。

1.2双馈风力发电机组结构双馈风力发电机是一种新型的设备，其主要是应用在变速恒频风力发电系统中，其结构与绕线式异步发电机有着较大的相似性。

双馈风力发电机的定子与转子两侧都可以馈送电能，其定子绕组直接与电网连接，而转子绕组是利用双向变流器与电网连接，根据系统运行的要求，对电压幅值、相位以及频率进行调节，从而实现变速恒频运行。

双向变流器是由网测变流器以及机侧变流器构成的，二者具有独立控制的特点，结合双PWM可逆整流控制系统，可以将直流测电容两端的电压保持恒定。

双馈风力发电机组的结构满足了电网自动化并网和运行的要求，但是为了保证电能供给的质量，技术人员还需要对双馈风力发电机组进行不断的优化。

2双馈风力发电机组故障分析及处理措施本文以某省份2135台2MW双馈风力发电机组为例，简要说明双馈风力发电机组常见故障与处理措施。

2.1双馈发电机振动故障分析与处理发电机是风力发电系统中进行能量转换的主要器件，但在长时间运行下，过大的振动会导致发电机零件损坏，轴承断裂，电机飞车，甚至导致滑环与碳刷之间打火放电等故障，不仅影响风力发电系统的稳定性，而且还会危及人身的安全。

关于风力发电机组并网技术问题探讨摘要：我国整体经济建设的快速发展离不开各行业的大力支持和国家政策的扶持。

由于我国人口庞大，所需能源较多，尤其是电力系统，风能资源无污染、可再生，能够为国民提供清洁性能源，提高国民生活质量，因此我国对风能资源开发十分重视，所以中国在2014年就已经成为风能资源开发的大国，直至今日仍然在不断发展。

关键词：风力发电；发电机组；风能资源；并网技术引言：我国电力行业发展至今，其建设技术和建设规模处于世界领先水平，为我国基础建设贡献力量。

最近几年来，我国经济呈现高速发展的趋势，人们对日常生活的要求越来越高。

电能已经成为人们必不可少的能源，我国对新能源的关注度越来越高，尤其是“可持续发展战略”提出以来，人们对如何提高风能、水能等新能源的利用率展开了研究。

1风力发电并网技术1.1同步风力发电机组并网技术第一种是同步风力发电机组并网技术，这类技术的应用原理是可以将风力发电机组与同步发电机组进行有效的融合，在确保工作正常进行的情况下，提高风电发电的性能，通过对有关的资料进行调查，我们可以知道，同步风力发电机组的并网技术可以提高对风能的利用率，提高风能在发电机组中的应用效率。

现阶段，市场上对同步风力发电机组的并网技术的使用范围较为广泛，这项技术在风能行业中的使用可以最大程度的提高发电的容量，带动相关的设备工作。

除此之外，风速过大会导致发电机组产生过大的波动情况，影响机组的正常工作。

为了提高相关工作的效率，技术人员应该将机组之间进行结合，分析电网以及发电机组之间的关系，最大程度的提高电网发电的质量。

1.2异步风力发电机组异步风力发电机组与同步风力发电机组不同的地方在于，异步风力发电机组在并网过程中不需要进行同步操作，便可进行并网。

异步风力发电机组只需要风力发电机组的相位、频率、电压大小处于一定范围内，就可轻松实现并网发电，十分便捷，最重要一点是可以保证并网发电稳定性。

1.异步风力发电机组的并网方式，异步风力发电机组机组在采用的并网方式，主要是双向晶闸管控制的软启动方法，也可将其称之为软投入法，主要运作方式是，利用风力机与发电机运行速度，在运行过程中断路闭合器是在发电机的输出端，将其与双向晶闸管和电网连接，即可达到双向晶闸管运行增大效果，实现异步风力发电机组的并网。

双馈异步风力发电机并网运行中的几个热点问题近年来，随着改革开放政策不断深入发展，我国经济得到了长足发展，经济发展的同时对于能源需求越来越高。

因此对于新能源的开发将成为今后能源市场竞争的重点，风力发电作为一种天然的无污染能源，其符合当前环保理念的要求。

风能具有无污染、分布广、可循环利用等特点，因此其对于环境保护具有非常重要的作用。

双馈异步风力发电机作为风力发电的重要组成，其在并网运行的过程中存在着很多问题，本文针对一些热点问题进行探讨，希望能够对双馈异步风力发电机的并网运行有更加深入的了解。

标签：双馈异步；风力发电机；并网运行；热点问题0 引言经过国人的不断努力，我国的风力电机装机容量已经荣居世界首位，但是在风机并网运行过程中缺乏相应经验，造成了风力发电并网运行出现瓶颈。

为了满足我国对于新能源的需求必须加深对双馈异步风力发电机并网运行控制策略、保护方案等研究。

本文针对双馈异步风电发电机并网运行过程中存在着的热点问题进行探讨，以期增强风力机组并网运行能力。

1 风力发电系统简介风力机作为风力发电系统的必要设备，市场现存设备的风力机的样式和设备种类很多，根据风力机的风轮结构、气流位置等可以分为两种结构：垂直轴风力机和水平轴风力机。

垂直轴风力发电机风向和风轮旋转的平面互相垂直，水平轴发电机风力机的风轮围绕着一个水平轴旋转。

由于水平轴风电机叶片相对较小，相同输出功率下风速风机比低速风力机轻，更加适合于发电。

垂直轴风力机可以接收不同方向的风发电，不需要对风吹发电，但垂直轴风力机无法自动启动且效率普遍较低。

2 双馈异步风电发电机并网运行危害2.1 电网电压低落与骤升電网故障一般出现在电力输出系统之中，其故障的类型一般分为：单相对地短路、三相电压等幅跌落、两相对地故障以及相间电压故障。

高压端堆成故障使得DFIG低端三相电压呈现出对称跌落，并且还存在着正序电压成分。

电网电压跌落会使得电力系统的高压端某处电压出现瞬时骤降10%～90%。

双馈异步风力发电系统穿越电网故障运行研究一、本文概述随着全球对可再生能源需求的持续增长，风力发电作为其中的一种主要形式，正在全球范围内得到广泛的应用和深入研究。

双馈异步风力发电系统（Doubly Fed Induction Generator, DFIG）作为风力发电技术中的一种重要形式，因其高效率、高可靠性以及良好的电网适应性等特点，在风力发电领域占有重要地位。

然而，随着电网规模的扩大和电力电子设备的广泛应用，电网故障的发生概率也在不断增加，这对双馈异步风力发电系统的稳定运行提出了更高的挑战。

本文旨在深入研究双馈异步风力发电系统在电网故障下的穿越运行能力，分析其在电网故障过程中的动态行为，探讨其故障穿越策略，以提高双馈异步风力发电系统在电网故障下的稳定性和可靠性。

本文首先对双馈异步风力发电系统的基本原理和特性进行概述，然后详细分析电网故障对双馈异步风力发电系统的影响，接着探讨双馈异步风力发电系统在电网故障下的穿越运行策略，最后通过仿真和实验验证所提策略的有效性。

本文的研究不仅有助于深入理解双馈异步风力发电系统在电网故障下的运行特性，而且可以为双馈异步风力发电系统的设计和优化提供理论支持和实践指导，对于提高风力发电系统的整体性能和稳定性，促进可再生能源的发展具有重要的理论和现实意义。

二、双馈异步风力发电系统基本原理双馈异步风力发电系统（Doubly Fed Induction Generator，DFIG）是一种在风力发电领域广泛应用的技术。

其基本原理基于异步发电机和电力电子转换器的结合，使得风力发电机能够在风速变化的条件下，保持稳定的输出功率，并且有效地与电网进行能量交换。

DFIG主要由风力机、异步发电机和背靠背变换器（Back-to-Back Converter）三部分组成。

风力机负责将风能转换为机械能，驱动异步发电机旋转，进而产生电能。

而背靠背变换器则负责将发电机产生的电能进行转换和控制，使其适应电网的需求。