雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)原理及功率分析

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1、-雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)原理及功率分析摘要：文章詳細(xì)介紹了雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的機(jī)構(gòu)組成、工作原理，分析了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作特性，詳盡分析了含雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)中功率的流向以及流動(dòng)過(guò)程。關(guān)鍵字：雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)、原理、功率thestructureandprincipleandpoweranalysisofdoubly—fedinductiongeneratorbaiwenjun（chinathreegorgesuniversity，collegeofelectricalengineering&renewableenergy，yichang443002，china）absrta

2、ct：thispaperdescribethestructureandprincipleofthedoubly—fedinductiongeneratorindetail，andthenanalysistheoperatingcharacteristicsofthedoubly—fedinductiongeneratorinthewindpowergenerationsystem，atthelast，analysistheflowandliquidityofthepowersystemwhichcontainthedoubly—fedinductiongenerator.keywords：do

3、ubly—fedinductiongenerator，structure，power0.---引言隨著人們對(duì)可再生能源的重視和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，風(fēng)電正受到越來(lái)越多的關(guān)注，其在整個(gè)電力系統(tǒng)中所占的比重也日益增加。眾所周知，風(fēng)電的產(chǎn)生正是通過(guò)風(fēng)力推動(dòng)槳葉轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能從而產(chǎn)生電能，然而，風(fēng)速卻不是恒定不變的，這就造成槳葉的轉(zhuǎn)速的不穩(wěn)定，導(dǎo)致了發(fā)電機(jī)所發(fā)出的電能的電壓和頻率的波動(dòng)，因此，怎樣使風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出穩(wěn)定的電能是困擾了人們多年的問(wèn)題。為了使風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)能夠發(fā)出穩(wěn)定的電能，人們從多種科學(xué)角度對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行了控制，包括：通過(guò)對(duì)風(fēng)機(jī)采用變槳距控制，改變風(fēng)機(jī)的槳距角（即風(fēng)機(jī)葉

4、片與風(fēng)輪平面的夾角），從而改變風(fēng)機(jī)葉片的迎風(fēng)角度，調(diào)整風(fēng)機(jī)對(duì)風(fēng)能的利用率的方式；利用槳葉翼型的本身所具有的失速特性，讓風(fēng)機(jī)在風(fēng)速大于額定風(fēng)速的情況下，利用氣流的攻角增大到失速的條件下，在槳葉的表面產(chǎn)生渦流，從而使風(fēng)機(jī)的效率降低，由此來(lái)限制發(fā)電機(jī)的輸出功率的方式等等。隨著雙饋式發(fā)電機(jī)的出現(xiàn)及應(yīng)用，其在很大程度上改善了風(fēng)力發(fā)電不穩(wěn)定的情況，為風(fēng)機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行做出了很大的貢獻(xiàn)。1雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)雙饋發(fā)電機(jī)（doubly—fedinductiongenerator，簡(jiǎn)稱dfig）最初的設(shè)想來(lái)自于一位英國(guó)學(xué)者，是在自級(jí)聯(lián)異步電機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)的。其在結(jié)構(gòu)上與繞線異步電機(jī)較為類似，由于其轉(zhuǎn)子和定子兩部

5、分都能饋入或饋出能量，因此得名“雙饋”.---，同時(shí)，由于雙饋式發(fā)電機(jī)是通過(guò)轉(zhuǎn)子來(lái)產(chǎn)生交流磁場(chǎng)，所以，雙饋式發(fā)電機(jī)也被形象的稱為交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)。雙饋式發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)一般是由轉(zhuǎn)子、定子和氣隙三個(gè)組成的。在雙饋式電機(jī)定子的鐵心上，均勻的分布著同形狀的凹槽，它的主要作用就是用來(lái)嵌入定子繞組，使得通過(guò)定子的三相電流能夠產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，同樣，在轉(zhuǎn)子中也有嵌入用絕緣導(dǎo)線組成的三相繞組，如圖1，從示意圖中可以清楚的看到，轉(zhuǎn)子上引出的三相線先連接到位于轉(zhuǎn)軸上的集電環(huán)上，然后再由電刷引出。一般情況下，定子是直接接到工頻電網(wǎng)上，而轉(zhuǎn)子則通過(guò)變換器連接到電網(wǎng)上，以用于轉(zhuǎn)子進(jìn)行交流勵(lì)磁用。2雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的原理在分析雙

6、饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作原理之前，先引入雙饋式電機(jī)交流勵(lì)磁變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)，這樣能更好的幫助我們分析雙饋式發(fā)電機(jī)在系統(tǒng)中是如何工作的以及其在整個(gè)系統(tǒng)中的作用。圖2所示即為雙饋式發(fā)電機(jī)交流勵(lì)磁變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)的基本組成示意圖。圖的最左端為風(fēng)機(jī)的槳葉，當(dāng)槳葉通過(guò)風(fēng)力的推動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，連桿經(jīng)過(guò)齒輪箱的變速后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)風(fēng)速發(fā)生變化時(shí)，勢(shì)必帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，此時(shí)，可以通過(guò)變頻器有針對(duì)的控制輸入到轉(zhuǎn)子側(cè)的勵(lì)磁電流的頻率，來(lái)改變轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度，這樣，就能使定子側(cè)感應(yīng)出同步轉(zhuǎn)速，將變速恒頻發(fā)電變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。我們可以用一個(gè)數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)表示這種關(guān)系：（2—.---1）式中各符號(hào)意義如下：f為電網(wǎng)頻率；fr

7、為轉(zhuǎn)子的電流頻率；nm為發(fā)電機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)速；np為電機(jī)的極對(duì)數(shù)。發(fā)電機(jī)的機(jī)械角速度ωr與電機(jī)的極對(duì)數(shù)np以及電角速度ωm之間的關(guān)系為：ωr=npωm。由以上關(guān)系式可以推斷，當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí)，即式2—1中的發(fā)生變化時(shí)，要保持電網(wǎng)的頻率不發(fā)生變化，我們可以通過(guò)控制轉(zhuǎn)子的電流頻率，即fr來(lái)確保f恒定不變，達(dá)到變速恒頻的目的。當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速小于同步轉(zhuǎn)速，即ωrω1時(shí)，該發(fā)電機(jī)處于超同步狀態(tài)之下，在此