全功率變流器風(fēng)電機(jī)組的工作原理及控制策略-展示頁(yè)
2025-07-04 04:17本頁(yè)面
【正文】 加發(fā)電機(jī)的輸出有功功率，當(dāng)勵(lì)磁不作調(diào)節(jié)時(shí)，就必須增大功率角。當(dāng)176。這可以通過(guò)下圖所示的攻角特性曲線描述。隱極同步發(fā)電機(jī)的等效電路與簡(jiǎn)化的向量圖攻角特性：在忽略電樞電阻的情況下，根據(jù)電機(jī)學(xué)理論，同步發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率等于輸出的有功功率其中，為發(fā)電機(jī)的相數(shù)。和之間的夾角叫做功率因數(shù)角。通常定子繞組的電阻比同步電抗小很多，因此可以忽略。根據(jù)電機(jī)理論，圖給出隱極同步發(fā)電機(jī)的等效電路。電角度。由于定子三相對(duì)稱繞組在空間上相差120176。原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，主磁場(chǎng)同轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，就得到一個(gè)機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。中小容量電機(jī)一般采用凸極以降低成本；對(duì)大容量、高轉(zhuǎn)速原動(dòng)機(jī)，高速旋轉(zhuǎn)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子將承受很大的離心力，采用隱極可以更好地固定勵(lì)磁繞組。磁極有凸極和隱極兩種結(jié)構(gòu)。同步發(fā)電機(jī)是一種轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與電樞電動(dòng)勢(shì)頻率之間保持嚴(yán)格不變關(guān)系的交流電機(jī)。同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)一般分為兩類，一類是用直流發(fā)電機(jī)作為勵(lì)磁電源的直流勵(lì)磁系統(tǒng)，另一類是用整流裝置將交流變成直流后供給勵(lì)磁的整流勵(lì)磁系統(tǒng)。定子是同步發(fā)電機(jī)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的部件，由定子鐵芯、三相電樞繞組和起支撐及固定作用的機(jī)座組成。發(fā)電系統(tǒng)使用的同步發(fā)電機(jī)絕大部分是三相同步發(fā)電機(jī)。電網(wǎng)側(cè)變換器接受通過(guò)直流環(huán)節(jié)輸送來(lái)的有功功率，并將其送到電網(wǎng)，即它平衡了直流環(huán)節(jié)兩側(cè)的電壓。發(fā)電機(jī)側(cè)變換器接受感應(yīng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的有功功率，并將功率通過(guò)直流環(huán)節(jié)送往電網(wǎng)側(cè)變換器。全功率變流器是一種由直流環(huán)節(jié)連接兩組電力電子變換器組成的背靠背變頻系統(tǒng)。風(fēng)電機(jī)組功率及變速箱變速比增大時(shí)，其尺寸、重量及摩擦磨損也在增加。當(dāng)發(fā)電機(jī)為兩對(duì)極時(shí)，為了使5MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)通過(guò)交流方式直接與額定頻率為50Hz的電網(wǎng)相連，機(jī)械齒輪箱變速比應(yīng)為150。第五章 全功率變流器風(fēng)電機(jī)組的工作原理及控制策略 全功率變流器風(fēng)電機(jī)組的工作原理 2 2 2 5 15 全功率變流器風(fēng)電機(jī)組變流器 16 電機(jī)側(cè)變流器控制策略 18 電網(wǎng)側(cè)變流器控制策略 19 全功率變流器風(fēng)電機(jī)組的工作原理隨著現(xiàn)代風(fēng)電機(jī)組的額定功率呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，風(fēng)輪槳葉長(zhǎng)度逐漸增加而轉(zhuǎn)速降低。例如：額定功率為5MW的風(fēng)電機(jī)組槳葉長(zhǎng)度超過(guò)60米，轉(zhuǎn)子額定轉(zhuǎn)速為10rpm左右。齒輪箱變速比的增加，給兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組變速箱的設(shè)計(jì)和制造提出了挑戰(zhàn)。作為另外一種選擇，風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以采用全功率變流器以AC/DC/AC的方式與電網(wǎng)相連。這兩個(gè)變頻器分別為電網(wǎng)側(cè)變換器和發(fā)電機(jī)側(cè)變換器。發(fā)電機(jī)側(cè)變換器也用來(lái)通過(guò)感應(yīng)發(fā)電機(jī)的定子端對(duì)感應(yīng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁。根據(jù)所選的控制策略，電網(wǎng)側(cè)變換器也用來(lái)控制功率因數(shù)或支持電網(wǎng)電壓。同步發(fā)電機(jī)主要包括定子和轉(zhuǎn)子兩部分。轉(zhuǎn)子的作用是產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)磁場(chǎng)，并且可以由勵(lì)磁繞組進(jìn)行調(diào)節(jié)，主要包括轉(zhuǎn)子鐵心、勵(lì)磁繞組、滑環(huán)等。發(fā)電機(jī)容量大時(shí)，一般采用整流勵(lì)磁系統(tǒng)。同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子基木上是一個(gè)大的電磁鐵。凸極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和加工比較簡(jiǎn)單，制造成本低。同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖當(dāng)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中流過(guò)直流電流時(shí)，產(chǎn)生磁極磁場(chǎng)或稱為勵(lì)磁磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)對(duì)定子發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在定子繞組中感應(yīng)出三相對(duì)稱的交流電勢(shì)。因此三相電勢(shì)也在時(shí)間上相差120176。這個(gè)交流電勢(shì)的頻率取決于電機(jī)的極對(duì)數(shù)和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，即由于我國(guó)電網(wǎng)電源頻率為50Hz，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速必須保持恒定。圖中，為發(fā)電機(jī)空載時(shí)定子繞組一相感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)，為負(fù)載電流，為一相端電壓，為定子繞組一相的電阻，為同步電機(jī)的同步電抗。圖為忽略電阻后隱極同步發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)化的相量圖。和之間的夾角叫做功率角。經(jīng)推導(dǎo)，有功功率表達(dá)式為對(duì)于并聯(lián)于無(wú)限大電網(wǎng)上的同步發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)的端電壓U即為電網(wǎng)電壓，保持不變，在恒定勵(lì)磁電流條件下，根據(jù)上式可知，隱極式同步發(fā)電機(jī)輸出的電磁功率與攻角的正弦成正比。當(dāng)不變時(shí)，由畫(huà)出的曲線稱為攻角特性曲線。時(shí)，隱極發(fā)電機(jī)輸出的電功率最大。功率角的物理意義可以從時(shí)間和空間兩個(gè)角度來(lái)進(jìn)行理解。因此，增大功率角意味著必須增加來(lái)
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