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现代变速双馈风力发电机的工作原理就是通过叶轮将风能转变为机械转距（风轮转动质量），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人电网。
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。
用于变速恒频一步双馈风力发电机组，定转子都是线圈，简单说转子有电流后产生的磁场切割定子线圈，定子就发电了，转子是直流时，相当于永磁发电机，转子转速过快的话，就给转子反向的交流电使实际的旋转磁场低于转子机械转速，达到变频，转子过慢的话，就给转子正向交流电，使旋转磁场转速大于实际机械转速，达到变频目的，通过以上方案，定子侧就能实现发电的恒频。
在风力发电机组中多选用绕线转子感应异步发电机，这种发电机在结构上与绕线式异步电机相似，由绕线转子异步发电机和在转子电路上带交流励磁器组成，定子、转子均为三相对称绕组，转子绕组电流由滑环导入，这种带滑环的双馈式电机被称之为有刷双馈发电机。
双馈式电机的定子接入电网，通过PWM(脉宽调制)AC-DC-AC变频器向发电机的转子绕组提供励磁电流，为了获得较好的输出电压电流波形，输出频率一般不超过输入频率的1/3。
其容量一般不超过发电机额定功率的30%，通常只需配置一台1/4功率的变频器。
其原理图如图1所示。
双馈式异步发电机向电网输出的功率由两部分组成，即直接从定子输出的功率和通过变频器从转子输出的功率。
风力机的机械速度是允许随着风速而变化的。
通过对发电机的控制使风力机运行在最佳叶尖速比，从而使整个运行速度的范围内均有最佳功率系数。
双馈式异步发电机的变速运行是建立在异步电机基础上的，众所周知异步电机既可作为电动机运行，也可作为发电机运行。
我们将转子转速n与同步转速ns的差值定义为转差，转差与同步转速之比的百分值定义为转差率。
在作电动机运行时，异步电动机转子的转速只能是略低于同步转速，此时产生的电磁转矩与转向相同，转差率＞0。
而作发电机运行时，转速总是略高于同步转速，其电磁转矩的方向与旋转方向相反，转差率＜0，发电机的功率随该负转差率绝对值的增大而提高。
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。
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。
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。
双馈风力发电机的工作原理
1、双馈风力发电机的工作原理：
是通过叶轮将风能转变为机械转矩，通过主轴传动链，经过齿轮箱增速到异步发电机转速后，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，已达到最大利用风能效果。
2、双馈风力发电的特点：
（1）由于定子直接与电网连接，转子采用变频供电，因此，系统中的变频器容量仅仅取决于发电机运行时的最大转差功率，一般发电机最大转差功率为25%-35%，因而变频器的最大容量仅为发电机容量的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。
双馈式风力发电机运行原理解析根据相关调查显示，在全球各国中，因风力发电项目，每年投入1000亿元资金总额，约有100个国家开始研究、运用风力发电技术。
因此，随着化石燃料逐渐减少，社会生产需要太阳能技术、发电技术和水利技术，这些技术也有可能代替火力发电技术。
对于风力发电技术，加强风力发电机研究和运用具有十分重要的现实意义，大多数选择双馈式设计方式。
笔者结合自身多年的风电企业的从业经验，立足双馈式风力发电机角度，分析其运行原理、发电控制技术。
1 双馈式风力发电机的结构、特点双馈式风力发电机是由英国学者的设想而来，在自级联导发电机研发基础上，逐渐研发而来，双馈式发电机与绕线异步电机有着结构类似性，因定子、转子两部分均可以馈出、馈入电能，所以称之为双馈。
另外，因双馈式发电机利用转子形成交流，因此，双馈式发电机又叫做交流励磁发电机。
双馈式风力发电机，双馈主要指电机定子、转子，都能完成电力供应。
通常而言，双馈式发电机是由接线盒、转子、定子、冷却系统、滑环系统和传动结构构成。
转子结构一般为散嵌绕组、半线圈与成型绕组构成。
滑环系统包含滑环座、维护罩、碳刷、风扇等构成，滑环环氧浇注式、热套式类型，冷却系统包含水冷式和风冷式方式。
从某种性质来看，双馈式发电机属于异步式发电机范围，这类发电机具有同步式发电机的励磁绕组，一般用于功率因素、励磁过程的调控，所以双馈式发电机具有异步、同步两种优点。
针对双馈式发电机定子贴心，有相同形状凹槽的均匀分布，主要是用于嵌入定子绕组，通过定子三相电流，产生一定旋转磁场。
在转子中，利用嵌入绝缘导线，可组成三相绕组。
在转子上引出三相线，再连接转轴的集电环，通过电刷引出。
通常而言，定子和工频电网能够直接连接，转子通过变换器与电网连接，以便于转子的交流励磁。
同时，双馈式发电机的成本较低、体积较小，调节方式为无功率调节，且抗电磁的干扰能力强，具有简便易行的特点。
发电机励磁过程和供电网络没有直接联系，由转子即可直接完成所处电路。
目前的风电机组多采用恒速恒频系统，发电机多采用同步电机或异步感应电机。
在风电机组向恒频电网送电时，不需要调速，因为电网频率将强迫控制风轮的转速。
在这种情况下，风力机在不同风速下维持或近似维持同一转速。
效率下降，被迫降低出力，甚至停机，这显然是不可取的。
与之不同的是，无论处于亚同步速或超同步速的双馈发电机都可以在不同的风速下运行，其转速可随风速变化做相应的调整，使风力机的运行始终处于最佳状态，机组效率提高。
同时，定子输出功率的电压和频率却可以维持不变，既可以调节电网的功率因数，又可以提高系统的稳定性。
双馈电机的原理目前的风电机组多采用恒速恒频系统，发电机多采用同步电机或异步感应电机。
在风电机组向恒频电网送电时，不需要调速，因为电网频率将强迫控制风轮的转速。
在这种情况下，风力机在不同风速下维持或近似维持同一转速。
效率下降，被迫降低出力，甚至停机，这显然是不可取的。
与之不同的是，无论处于亚同步速或超同步速的双馈发电机都可以在不同的风速下运行，其转速可随风速变化做相应的调整，使风力机的运行始终处于最佳状态，机组效率提高。
同时，定子输出功率的电压和频率却可以维持不变，既可以调节电网的功率因数，又可以提高系统的稳定性。
(1) 双馈电机的工作特性双馈电机的结构类似于绕线式感应电机，定子绕组也由具有固定频率的对称三相电源激励，所不同的是转子绕组具有可调节频率的三相电源激励，一般采用交-交变频器或交-直-交变频器供以低频电流。
当双馈电机定子对称三相绕组由频率为f1(f1=p•n1/60)的三相电源供电时，由于电机转子的转速n＝(l-s)n1(s为转差率，n1为气隙中基波旋转磁场的同步速率)。
为了实现稳定的机电能量转换，定子磁场与转子磁场应保持相对静止，即应满足:ωr＝ω1-ω2其中:ωr是转子旋转角频率;ω1是定子电流形成的旋转磁场的角频率;ω2是转子电流形成的旋转磁场的角频率。
由此可得转子供电频率f2＝s•f1，此时定转子旋转磁场均以同步速n1旋转，两者保持相对静止。
双馈型风力发电机机侧换流器控制分析 （硕电力124班 电机与电器专业） 摘要：本文分析了双馈发电机组运行工作的基本原理，并在建立起双馈发电机在三相静止坐标系下的数学模型和两相同步旋转坐标系下的数学模型，并在两相同步旋转坐标下数学模型的基础上分析了机侧换流器的控制策略。 关键字：双馈风力发电机；数学模型；坐标变换；矢量控制 1 引言 能源是人类生存的基本要素，是人类社会经济发展的基石。随着人类社会的发展和进步， 能源在社会、经济等各个领域的作用和地位越来越突出。目前，世界常规能源主要来自于石油、煤炭以及核能。近十年来，石油资源日渐枯竭，加之受到政治和自然灾害的影响，石油危机已经显现。今天的现代文明是建立在对宝贵而又稀少的化石能源的大量使用的基础上的，现有的能源系统不可持续，在能源安全、环境污染以及气候变化等各个方面都面临着巨大的挑战。 我国人口众多，能源资源相对匮乏。占世界人口1/5的中国，煤炭储量占世界储量的 11%， 石油占 2.4%，而天然气仅占 1.2%。中国目前已是世界上第三大能源生产国和第二大能源消费国。相对应所产生的环境问题也是非常严峻的，目前我国在环境污染和温室气体排放等方面均居世界前列。相关部门报告，目前环境污染所造成的损失直接占到我国国民生产总值的10%左右。因此采用清洁无污染的可再生能源代替常规能源对于经济的发展以及解决环境问题都有着非常重要的意义。 风能是一种清洁无污染的可再生能源，且资源丰富，取之不尽。相对于煤炭、天然气等常规能源，采用风能发电，不受资源短缺的影响，同时不会对环境造成污染。此外，风资源储量充分且分布广泛，据理论计算全球大气中风能总能量是1710 kW，而且是可以再生的，估计大约有123.5×10kW 的蕴藏风能可以被开发利用。正因为风能具有以上诸多优势，目前全球各国都在争相发展风电，风力发电技术也是各国学者研究的热点。1996 年以后风电在全球年均增长速度超过 30%，已经成为发展最快的清洁电源。随着各国对风力发电技术研究的深入以及大规模风场的建设，风力发电成本也逐渐下降，目前在风资源相对充足的风场，风电价格大约为 4 美分/kWh，只是上世纪八十年代风电价格的 20%。由于资源充足，各国的重视以及技术的成熟，风电的发展远远超过预期，2011年全球风机容量已达238GW，预计2015年将到600GW，2020年将超过1500GW。 2 国内外发展现状与发展趋势 2.1 国外风电发展现状 在世界范围内,人类开发风能的热情越来越高,技术也越来越成熟,尤其在丹麦、荷兰、德国等欧洲发达国家风能的开发利用己相当普及。作为全球风能开发利用的佼佼者，在风能的利用史上，丹麦几乎引领了世界100多年，是世界上最早进行风力发电研究和应用的国家，丹麦人早在1891年就研制出了风力发电机，并建成了世界上第一座风力发电站，但是由于各方面原因，在之后的很长一段时间里风力发电在丹麦并没有得到大规模的推广应用，直到20世纪70年代，丹麦94%的能源消耗还是石油，随着第一次石油危机的爆发，迫使丹麦政府不得不寻找替代品，而风能的开发利用也迅速进入了高速发展期。至上世纪末，丹麦政府共投入1亿美元进行风能的研究与开发，并对风电设备实施补贴政策鼓励风机制造业的发展。截至2009年底,丹麦的风电设备在全球所占份额达到了近40%，位居世界第一位。2006年风力发电占丹麦全国总发电量的23%，预计2030年将达到75%，届时丹麦将真正成为“风驱动国家”随着风力发电技术的不断发展，最近几年欧洲国家的风力发电能力大大增加，风电成本大大降低，近二十年间减少了近80%。在目前世界范围内的风力发电市场中，从单位容量投资、年发电量、运行费用及运行稳定性等指标衡量，MW级风电机组都具有较大的竞争优势,且其功率等级还在不断增大。根据2009年国家发改委能源研究所发布的数据,1998年至2008年10年时间内，全球风电年平均增长速度达到了惊人的61%。2008年，北美地区新增装机888.1万千瓦，欧洲地区新增装机887.7万千瓦，亚洲地区新增装机858.9万千瓦，成为拉动世界风电发展的三个极，其装机容量占世界风电总装机容量的90%以上。 2.2国内风电发展现状 我国从二十世纪八十年代才开始发展并网型风力发电，规模远不及欧美，尚处于探索阶段。由于中国已经具备规模化发展可再生能源的条件，同时政府对新能源发展的支持，进入二十世纪九十年代以来，我国风电发展势头强劲，年平均增长速度在 20%以上，成为我国发展速度最快的能源工业。2011年中国新增安装风电装机容量17.6GW ，累计风电装机容量62.3GW，居世界首位。按照我国“十二五”规划纲要，2015年的风电总装机容量为1亿千瓦，即未来每年的新增风电装机容量应保持在1000万瓦以上。建设千万千瓦级风电基地思路的提出和实施，落实“建设大基地，融入大电网”的发展方针，以使中国到2020年非石化能源占一次能源比重达到15%，这是巨大工程，巨大的挑战。在我国，安装的大型风电机组中，90%依靠进口，严重束缚了我国民族风电产业的健康发展，成为影响我国风电规模持续发展的瓶颈。想要从根本上改变这种状况，最为有效的途径就是推进大型风电机组国产化进程。 3 双馈风力发电系统介绍 按照发电机转速的不同，风力发电系统可分为定转速、受限变转速和变转速3种。在定转速和受限变转速发电情况下风力机只能在某一风速下工作于最大出力点，不能实现最大风能捕获，利用效率低，且可靠性不高。变速发电机采用同步电机或双馈电机，在风速变化时，转速也随之改变，保证在不同转速下，风力机都处于风能的最大捕获状态，并将发电机所产生的电能通过电力电子变流器传送至恒频恒压电网。双馈型风力发电系统和直驱型风力发电系统是目前变速恒频风力电场上的主流机型。 3.1 双馈风力发电机组构成 风力发电系统一般主要由风轮、齿轮箱、发电机、变流器等设备以及控制系统构成。典型的双馈风力发电系统构成如图1所示。风轮首先捕获波动的风能并转换为旋转的机械能，再由发电机将机械能转化为电能后经由变压器馈入电网。
图1 双馈风力发电系统 其中双馈电机在结构上与三相绕线式异步电机相类似，其定子侧直接接入工频电网，转子绕组通过转差功率变流器与电网连接。所谓变速恒频是指，稳态运行时，转差功率变流器根据所检测到的电机转速调节流入双馈电机转子绕组的励磁电流频率以保证定转子电流所产生的旋转磁场在空间上保持相对静止，实现定子侧感应电势的频率与电网频率相同。 转差功率变流器也称双馈变流器，如图1所示，是由两个“背靠背”连接的电压型PWM变换器构成。在该风电系统中，控制转子励磁的双馈变流器是系统的核心，它应具备： 1） 保证能量能够双向流动。 2） 输出电流幅值、频率、相位连续可调，以控制定子的电压频率、有功功率、无功功率，实现发电系统的顺利并网和最佳叶尖速比控制。 3） 输出频率满足双馈电机的调速范围要求。70%同步速至130%同步速连续可调，滑差频率±30%同步速调节。 3.2 双馈风力发电机工作基本原理 双馈发电机稳态运行时，满足：
11rpmsrns
（1）
其中， r为转子机械旋转的电角度，pn为发电机的极对数， m为转子机械角速度，s为转子电流电角度，s为转差率。
双馈发电机运行状况分为三种：当发电机的转速小于同步转速时，即1r时，系统处于亚同步状态，电网通过双馈变流器向发电机转子回路提供转差功率；当1r时，系统处于超同步状态，发电机转子侧通过双馈变流器向电网馈送能量；当1r时，系统处于同步状态，双馈变流器给电机转子提供直流励磁。根据不同运行情况，双馈发电机与电网通过双馈变流器实现能能量的双向流动。
转子旋转磁场相对于转子的旋转角速度为s，则稳态时，转子励磁电流频率即为转差频率，即有：
12pmfnff （2）
其中1f为电网频率，mf为转子旋转频率，2f为转子电流频率。 由式（2）知，当风速发生变化，相应的mf发生变化时，通过调节2f使得电网频率维持在50Hz不变，从而实现变速恒频运行。 3.3 双馈风力发电机的数学模型 双馈电机有两套绕组:定子三相绕组和转子三相绕组"转子绕组如果施以三相对称电时，转子电流就会在空间产生旋转磁场,旋转磁场切割定子绕组产生三相电动势进而产生三相电流；定子电流也会在空间产生旋转磁场，同时对转子电流产生影响。因此，从本质上讲，双馈电机是一个非线性、强耦合、多变量的系统。为便于分析，对双馈电机作初步假设：假设双馈电机定转子绕组三相对称，忽略空间谐波；忽略磁饱和，忽略铁芯损耗；忽略电机参数的非线性变化；转子绕组的各参数都归算到定子侧。 3.3.1 双馈发电机在静止坐标系下的数学模型
将双馈电机定转子绕组等效为星型，电路如图2所示，左侧为定子侧，右侧围转子侧，定转子绕组均取电动机惯例，输入电流为正，则可得到三相静止坐标下的电压方程、磁链方程、转矩方程如下：
图2 双馈电机定转子等效电路图 1）电压方程 三相定子绕组电压方程：
AAsA
BBsB
CCsC
duRidtduRidtduRidt
（3）
三相转子绕组归算到定子侧的电压方程：
aara
bbrb
ccrc
duRidtduRidtduRidt
（4）
其中：Au，Bu，Cu为定子侧相电压瞬时值；au，bu，cu为转子侧相电压瞬时值；Ai， Bi，Ci为定子侧相电流；A，B，C，a，b，c为定转子每相绕组磁链；sR为定
子每相绕组电阻，rR为转子每相绕组电阻。 将以上（3）（4）两式写成矩阵形式：
