風力發(fā)電機及其系統(tǒng)(編輯修改稿)
2024-09-03 10:58 本頁面
【文章內容簡介】 :四象限運行 ?？奢敵龇?、頻率、相位和相序均可控的電壓 ,諧波含量較小 . ? 缺點 :換流過程不允許兩個開關同時導通或同時關斷 ,實現(xiàn)比較困難 風力發(fā)電系統(tǒng)簡圖 雙饋異步風力發(fā)電機系統(tǒng) 基于 IGBT（絕緣柵雙極晶閘管）技術的 雙饋異步風力發(fā)電機系統(tǒng) 交直交雙向功率變換器 ? 大的機側小的網側 雙饋異步風力發(fā)電機系統(tǒng) ? IGBT原理圖 雙饋異步風力發(fā)電機系統(tǒng) 雙饋異步風力發(fā)電機系統(tǒng) 雙饋異步風力發(fā)電機系統(tǒng) 交直交雙向功率變換器 ?兩套 PWM控制型三相開關橋“背靠背”，中間存在電容支撐的直流母線； ?在任一時刻，一套三相橋處于脈沖整流狀態(tài)；而另一套處于逆變狀態(tài)； ?發(fā)電機側三相開關橋采用定子磁場定向矢量控制和空間電壓矢量 PWM控制方法； ?電網側三相開關橋采用電網電壓定向矢量控制和空間電壓矢量 PWM控制方法； ?可實現(xiàn)發(fā)電機輸出的有功和無功功率解耦控制。 雙饋異步風力發(fā)電機的運行原理 ?引入轉子交流勵磁變流器，控制轉子電流； ?轉子電流的頻率為轉差頻率，跟隨轉速變化； ?通過調節(jié)轉子電流的相位，控制轉子磁場領先于由電網電壓決定的定子磁場，從而在轉速高于和低于同步轉速時都能保持發(fā)電狀態(tài)； ?通過調節(jié)轉子電流的幅值，可控制發(fā)電機定子輸出的無功功率； ?轉子繞組參與有功和無功功率變換，為轉差功率，容量與轉差率有關。 雙饋異步風力發(fā)電機的等值電路 S≠ 0 時 S＝ 0 時，右邊的轉子支路轉變?yōu)橐粋€電流源。 雙饋異步風力發(fā)電機系統(tǒng) a. 亞同步發(fā)電運行 nr ＜ n1時 ，（即 0＜ S＜ 1） f2取正號，如果忽略各種損耗，則發(fā)電機的能量關系為： P電磁 =P機械 +P轉差 P上網 =P電磁 （定子饋電，轉子由變頻器提供勵磁） nr ＞ n1時，（即 S＞ 1） f2取負號，如果忽略各種損耗，則發(fā)電機的能量 關系為： P機械 =P轉差 +P電磁 P上網 =P轉差 +P電磁 （定子饋電 +轉子饋電） 將定轉子電壓、電流和磁鏈各量投影到由定子磁場確定的同步旋轉坐標系中，進行調節(jié)控制的方法。 定子磁場定向矢量控制 雙饋發(fā)電機的功率轉速關系 此圖參考 雙饋發(fā)電機功率轉速曲線20002004006008001000120014001600 發(fā)電機轉速(r/ min )功率(kW)輸出功率定子有功轉子有功雙饋發(fā)電機的負載電流關系 雙饋發(fā)電機負載電流曲線0200400600800100012000 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600負載功率( k W )電流(A)定子電流轉子電流雙饋發(fā)電機的負載轉子電壓關系 發(fā)電機負載轉子電壓曲線0501001502002503003504000 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600負載功率( k W )轉子電壓(V)雙饋發(fā)電機的效率曲線 雙饋發(fā)電機效率曲線354045505560657075808590951000 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600負載功率( k W )效率(%)雙饋異步風力發(fā)電機系統(tǒng)的特點 （ 1）連續(xù)變速運行，風能轉換率高； （ 2）部分功率變換，變流器成本相對較低； （ 3）電能質量好（輸出功率平滑，功率因數(shù)高）； （ 4）并網簡單，無沖擊電流； （ 5）降低槳距控制的動態(tài)響應要求； （ 6）改善作用于風輪槳葉上機械應力 狀況 ； （ 7）雙向變流器結構和控制較復雜； （ 8）電刷與滑環(huán)間存在機械磨損。 典型風力發(fā)電機系統(tǒng) ? 定速籠型異步風力發(fā)電機系統(tǒng) ? 轉子電流受控的異步風力發(fā)電機系統(tǒng) ? 雙饋異步風力發(fā)電機系統(tǒng) ? 轉子電流混合控制的異步風力發(fā)電機系統(tǒng) ? 變速籠型異步風力發(fā)電機系統(tǒng) ? 電勵磁直驅同步風力發(fā)電機系統(tǒng) ? 永磁直驅同步風力發(fā)電機系統(tǒng) ? 混合勵磁直驅同步風力發(fā)電機系統(tǒng) ? 橫向磁通永磁同步風力發(fā)電機系統(tǒng) 轉子電流混合控制的異步風力發(fā)電機系統(tǒng) 1 電 網V T 1 V T 3 V T 5V T 4 V T 6 V T 2V T 7 V T 85 多 功 能 變 換 器8R4 變 壓 裝 置2 雙 饋 電 機3 繞 線 轉 子6 整 流 器7 星 點 短 接 及 保 護 裝 置 混合控制 雙饋＋斬波 轉子電流混合控制的特點 ? 優(yōu)點： （ 1）簡化了主回路結構和控制策略，成本低； （ 2）兼具雙饋控制和 RCC控制的優(yōu)點。 ? 缺點： （ 1）轉速范圍縮?。? （ 2）超同步速運行時，無功功率不可調，功率因數(shù)略低。 典型風力發(fā)電機系統(tǒng) ? 定速籠型異步風力發(fā)電機系統(tǒng) ? 轉子電流受控的異步風力發(fā)電機系統(tǒng) ? 雙饋異步風力發(fā)電機系統(tǒng) ? 轉
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