repower風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其系統(tǒng)培訓(xùn)(完整版)
【正文】 同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng) ? 橫向磁通永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng) 橫向磁通永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng) 新結(jié)構(gòu)發(fā)電機(jī)與電力電子變流器的結(jié)合，有望大幅度減小大功率低速直驅(qū)發(fā)電機(jī)的空間尺寸和重量！ 小結(jié) （ 1）籠型異步發(fā)電機(jī)成本低、可靠性高，在定速和變速全功率變換風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中將繼續(xù)扮演重要角色； （ 2）雙饋異步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)具有最高的性?xún)r(jià)比，特別適合于變速恒頻風(fēng)力發(fā)電。 gearbox brake pitch drive main inverter (full rating) wind turbine control rectifier line coupling transformer grid side breaker Yaw drive generator side breaker converter converter controller SG AVR exciter 電勵(lì)磁直驅(qū)同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng) 電勵(lì)磁直驅(qū)同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng) 系統(tǒng)特點(diǎn)： ?通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流，可保持發(fā)電機(jī)的端電壓恒定； ?定子繞組輸出電壓的頻率隨轉(zhuǎn)速變化； ?可采用不控整流和 PWM逆變，成本較低； ?轉(zhuǎn)子可采用無(wú)刷旋轉(zhuǎn)勵(lì)磁； ?轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，勵(lì)磁消耗電功率； ?體積大、重量重，效率稍低。 外特性：同步發(fā)電機(jī)在 n＝ nN ， if＝ const， cos?＝const的條件下 ， 端電壓 U和負(fù)載電流 I 的關(guān)系曲線(xiàn) 。 直驅(qū)帶來(lái)的問(wèn)題： ? 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速低、轉(zhuǎn)矩大，體積重量明顯增大； ? 全功率整流逆變，變流器成本高。 定子磁場(chǎng)定向矢量控制 雙饋發(fā)電機(jī)的功率轉(zhuǎn)速關(guān)系 此圖參考 雙饋發(fā)電機(jī)功率轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)20002004006008001000120014001600 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速(r/ min )功率(kW)輸出功率定子有功轉(zhuǎn)子有功雙饋發(fā)電機(jī)的負(fù)載電流關(guān)系 雙饋發(fā)電機(jī)負(fù)載電流曲線(xiàn)0200400600800100012000 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600負(fù)載功率( k W )電流(A)定子電流轉(zhuǎn)子電流雙饋發(fā)電機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)子電壓關(guān)系 發(fā)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)子電壓曲線(xiàn)0501001502002503003504000 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600負(fù)載功率( k W )轉(zhuǎn)子電壓(V)雙饋發(fā)電機(jī)的效率曲線(xiàn) 雙饋發(fā)電機(jī)效率曲線(xiàn)354045505560657075808590951000 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600負(fù)載功率( k W )效率(%)雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn) （ 1）連續(xù)變速運(yùn)行，風(fēng)能轉(zhuǎn)換率高； （ 2）部分功率變換，變流器成本相對(duì)較低； （ 3）電能質(zhì)量好（輸出功率平滑，功率因數(shù)高）； （ 4）并網(wǎng)簡(jiǎn)單，無(wú)沖擊電流； （ 5）降低槳距控制的動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求； （ 6）改善作用于風(fēng)輪槳葉上機(jī)械應(yīng)力 狀況 ； （ 7）雙向變流器結(jié)構(gòu)和控制較復(fù)雜； （ 8）電刷與滑環(huán)間存在機(jī)械磨損。無(wú)直流濾波 ,變頻效率高 。 （ 2）利用風(fēng)輪作為慣性?xún)?chǔ)能元件，吞吐伴隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化形成的動(dòng)能，提高風(fēng)能利用率； （ 3）電力電子主回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要大功率電源。2E?39。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在一個(gè)圓周內(nèi)，呈現(xiàn)出的磁極（ N、 S極）數(shù)目稱(chēng)為極數(shù)，用 2P表示。 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征： （ 1）采用變槳風(fēng)力機(jī)； （ 2）采用繞線(xiàn)型異步發(fā)電機(jī)，但沒(méi)有滑環(huán)； （ 3）采用旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)器件斬波控制轉(zhuǎn)子電流，動(dòng)態(tài)調(diào)整發(fā)電機(jī)的機(jī)械特性。異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨負(fù)荷變化而變化 。 雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行原理 ?引入轉(zhuǎn)子交流勵(lì)磁變流器，控制轉(zhuǎn)子電流； ?轉(zhuǎn)子電流的頻率為轉(zhuǎn)差頻率，跟隨轉(zhuǎn)速變化； ?通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流的相位，控制轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)領(lǐng)先于由電網(wǎng)電壓決定的定子磁場(chǎng)，從而在轉(zhuǎn)速高于和低于同步轉(zhuǎn)速時(shí)都能保持發(fā)電狀態(tài)； ?通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流的幅值，可控制發(fā)電機(jī)定子輸出的無(wú)功功率； ?轉(zhuǎn)子繞組參與有功和無(wú)功功率變換，為轉(zhuǎn)差功率，容量與轉(zhuǎn)差率有關(guān)。 因此 ， 同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)已成為中小容量風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的首選機(jī)型 。 Xd 、 Xq — 每相電樞繞組的直軸 、 交軸同步電抗 。180。將在未來(lái)數(shù)年內(nèi)繼續(xù)稱(chēng)為風(fēng)電市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品； （ 3）直驅(qū)型同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其變流技術(shù)發(fā)展迅速，利用新技術(shù)有望大幅度減小低速發(fā)電機(jī)的體積和重量。 凸極同步發(fā)電機(jī) ， 最大電磁功率 出現(xiàn)在 ? ＜ 90?處 。 同步發(fā)電機(jī)的外特性 外特性反映負(fù)載性質(zhì)不同時(shí) ， 端電壓隨負(fù)載大小變化而變化的情況 。 直接驅(qū)動(dòng)同步風(fēng)力發(fā)電機(jī) 去除齒輪箱，直接驅(qū)動(dòng)的理由： ? 由齒輪箱引起的風(fēng)電機(jī)組故障率高； ? 齒輪箱的運(yùn)行維護(hù)工作量大，易漏油污染； ? 系統(tǒng)的噪聲大，效率低，壽命 短。 雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng) a. 亞同步發(fā)電運(yùn)行 nr ＜ n1時(shí) ，（
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