變速雙饋風力發(fā)電機工作原理

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1、變速雙饋風力發(fā)電機工作原理現(xiàn)代變速雙饋風力發(fā)電機的工作原理就是通過葉輪將風能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械轉(zhuǎn)距（風輪轉(zhuǎn)動慣量），通過主軸傳動鏈，經(jīng)過齒輪箱增速到異步發(fā)電機的轉(zhuǎn)速后，通過勵磁變流器勵磁而將發(fā)電機的定子電能并入電網(wǎng)。如果超過發(fā)電機同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子也處于發(fā)電狀態(tài)，通過變流器向電網(wǎng)饋電。最簡單的風力發(fā)電機可由葉輪和發(fā)電機兩部分構(gòu)成，立在一定高度的塔干上，這即是小型離網(wǎng)風機。最初的風力發(fā)電機發(fā)出的電能隨風變化，時有時無，電壓和頻率不穩(wěn)定，沒有實際應用價值。為了解決這些問題，現(xiàn)代風機增加了齒輪箱、偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等。齒輪箱可以將很低的風輪轉(zhuǎn)速（1500kW的風機通常為12?22r/

2、min）變?yōu)楹芨叩陌l(fā)電機轉(zhuǎn)速（發(fā)電機同步轉(zhuǎn)速通常為1500r/min）。同時也使得發(fā)電機易于控制，實現(xiàn)穩(wěn)定的頻率和電壓輸出。偏航系統(tǒng)可以使風輪掃掠面積總是垂直于主風向。要知道,1500kW的風機機艙總重50多t,葉輪301,使這樣一個系統(tǒng)隨時對準主風向也有相當?shù)募夹g(shù)難度。風機是有許多轉(zhuǎn)動部件的，機艙在水平面旋轉(zhuǎn)、隨時偏航對準風向；風輪沿水平軸旋轉(zhuǎn)，以便產(chǎn)生動力扭距。對變槳矩風機，組成風輪的葉片要圍繞根部的中心軸旋轉(zhuǎn)，以便適應不同的風況而變槳距。在停機時，葉片要順槳，以便形成阻尼剎車。早期采用液壓系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)葉片槳矩（同時作為阻尼、停機、剎車等狀態(tài)下使用），現(xiàn)在電變距系統(tǒng)逐步取代液壓變距

3、。就1500kW風機而言，一般在4m/s左右的風速自動啟動，在13m/s左右發(fā)出額定功率燃后，隨著風速的增加，一直控制在額定功率附近發(fā)電，直到風速達到25m/s時自動停機?，F(xiàn)代風機的設(shè)計極限風速為60-70m/s,也就是說在這么大的風速下風機也不會立即破壞理論上的12級颶風，其風速范圍也僅為32.7-36.9m/s。風機的控制系統(tǒng)要根據(jù)風速、風向?qū)ο到y(tǒng)加以控制，在穩(wěn)定的電壓和頻率下運行，自動地并網(wǎng)和脫網(wǎng)；同時監(jiān)視齒輪箱、發(fā)電機的運行溫度，液壓系統(tǒng)的油壓，對出現(xiàn)的任何異常進行報警，必要時自動停機，屬于無人值守獨立發(fā)電系統(tǒng)單元?？谇暗娘L電機組多采納恒速恒頻系統(tǒng)，發(fā)電機多采取同步電機或異步感

4、應電機。在風畫機組向恒頻電網(wǎng)送電時，不須要調(diào)速，因為電網(wǎng)頻率將逼迫控制風輪的轉(zhuǎn)速。在這種情形下，風力機在不同風速下維持或近似維持同一轉(zhuǎn)速。效率降落，被迫下降出力，甚至停機，這顯然是不可取的。與之不同的是，無論處於亞同步速或超同步速的雙饋發(fā)電機都可以衽不同的風速下運行，其轉(zhuǎn)速可隨風速變化做相應的調(diào)整，使風力機的運行始終處於最佳狀況，機組效率提高。同時，定子輸出功率的電壓和頻率卻可以維持不變，既可以調(diào)節(jié)邏網(wǎng)的功率因數(shù)，又可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。雙饋畫機的工作特性雙饋電機的構(gòu)造相似于繞線式感應電機，定子繞組也由具有固定頻率的對稱三相電源鼓勵，所不同的是轉(zhuǎn)子繞組具有可調(diào)節(jié)頻率的三相崔源鼓勵，一般

5、採取交-交變頻器或交-直-交變頻器供以低頻電流°當雙饋電機定子對稱三相繞組由頻率為fl（fl=p?nl/60）的三相逅源供輩時，由於電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n=(l-s)nl(s為轉(zhuǎn)差率*nl為氣隙中基波旋轉(zhuǎn)磁場的同步速率)。為了實現(xiàn)穩(wěn)固的機電能量轉(zhuǎn)換，定子磁場與轉(zhuǎn)子磁場應堅持相對靜止，即應滿足：6jr=&omega,UPS電源;1-6j2其中:er是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角頻率；31是定子電流形成的旋轉(zhuǎn)磁場的角頻率；心2是轉(zhuǎn)子電流形成的旋轉(zhuǎn)磁場的角頻率。由此可得轉(zhuǎn)子供電頻率f2=s?fl，此時定轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場均以同步速nl旋轉(zhuǎn)，兩者堅持相對靜止。與同步電機相比，雙饋電機勵磁可調(diào)量有三個:一是與同步電機一樣，可

6、以調(diào)節(jié)勵磁電流的幅值;二是可以改變勵磁電流的頻率；三是可以改變勵磁電流的相位,通風節(jié)能地板。通過轉(zhuǎn)變勵磁頻率，可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。這樣在負荷突然變化時，敏捷改變電機的轉(zhuǎn)速，充足應用轉(zhuǎn)子的動能，釋放和吸收負荷，對電網(wǎng)的擾動遠比常規(guī)'電機小。另外，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子勵磁電流的幅值和相位，可到達調(diào)節(jié)有功功率和無功功率的目標。而同步電機的可調(diào)量只有一個，即勵磁電流的幅值，所以調(diào)節(jié)同步崔機的勵磁一般只能對無功功率進行補償。與之不同的是雙饋'電機的勵磁除了可以調(diào)節(jié)電流幅值外，亦可以調(diào)節(jié)其相位，當轉(zhuǎn)子電流的相位改變時，由轉(zhuǎn)子'電流發(fā)生的轉(zhuǎn)子磁場在氣隙空問的地位就發(fā)牛一個位移，改變了雙饋電機電勢與電網(wǎng)電壓向量的相對

7、地位，也就改變了電機的功率角。所以雙饋電機不僅可調(diào)節(jié)無功功率，也可調(diào)節(jié)有功功率。一般來說，當電機接收電網(wǎng)的無功功率時，往往功率角變大，使'電機的穩(wěn)固性降落。而雙饋崔機卻可通過調(diào)節(jié)勵磁崔流的相位，減小機組的功率角，使機組運行的穩(wěn)固性進步，從而可多接收無功功率，戰(zhàn)勝由於晚問負荷降低，電網(wǎng)電壓過高的困難。與之相比，異步發(fā)電機卻因需從電網(wǎng)吸收無功的勵磁電流，與電網(wǎng)並列運行後，造成電網(wǎng)的功率因數(shù)變壞。所以雙饋電機較同步電機和異步電機都有著更加優(yōu)勝的運行性