雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)及控制原理 修改好的

雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)及控制原理北京清能華福風(fēng)電技術(shù)有限公司主要內(nèi)容風(fēng)力發(fā)電簡介雙饋電機(jī)原理雙饋電機(jī)控制策略

1.風(fēng)力發(fā)電簡介中國風(fēng)電場分布圖（截止2007年年底）1.1中國風(fēng)電市場發(fā)展電機(jī)、齒輪箱、葉片等設(shè)備已實現(xiàn)國產(chǎn)化；電控系統(tǒng)國產(chǎn)化程度低，被國外設(shè)備占據(jù)。1997-2008年中國風(fēng)力發(fā)電總裝機(jī)容量（除臺灣省）1.風(fēng)力發(fā)電簡介1.風(fēng)力發(fā)電簡介1.2風(fēng)電機(jī)組分類1.2.1按風(fēng)輪機(jī)類型分(風(fēng)能到機(jī)械能)

水平軸、垂直軸定槳距、變槳距單葉片、雙葉片、三葉片、多葉片定速型、變速型1.2.2按發(fā)電機(jī)類型分(機(jī)械能到電能)鼠籠式繞線式同步/永磁式其他新型電機(jī)（開關(guān)磁阻電機(jī)、橫向磁場電機(jī)、高壓電機(jī)）2009-4-1水平軸風(fēng)機(jī)垂直軸風(fēng)機(jī)永磁直驅(qū)型風(fēng)機(jī)1.風(fēng)力發(fā)電簡介1.2風(fēng)電機(jī)組分類1.2.3不同類型的風(fēng)機(jī)1.3風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的進(jìn)展1.4定速到變速的原因追求最大的風(fēng)能捕獲減小機(jī)組的機(jī)械應(yīng)力風(fēng)能利用系數(shù)與葉尖速比的關(guān)系最大功率點(diǎn)跟蹤1.風(fēng)力發(fā)電簡介1.5基于鼠籠式異步電機(jī)的風(fēng)電機(jī)組1.6基于繞線式電機(jī)的風(fēng)電機(jī)組1.7雙饋機(jī)型的優(yōu)、缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：氣動效率高，機(jī)械應(yīng)力小，功率波動小功率變換設(shè)備成本低缺點(diǎn)：電機(jī)滑環(huán)、齒輪箱等設(shè)備維護(hù)量大1.8基于同步電機(jī)的風(fēng)電機(jī)組（直驅(qū)機(jī)型）優(yōu)點(diǎn)：不需要齒輪箱，維護(hù)量小永磁同步機(jī)組效率高缺點(diǎn)：技術(shù)不成熟全功率變流器，成本高1.9水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和組成2.雙饋電機(jī)原理2.1電機(jī)的分類變壓器直流電機(jī)同步電機(jī)異步電機(jī)……鼠籠式繞線式2.1.1異步電機(jī)運(yùn)行方式轉(zhuǎn)差功率全部損耗定子調(diào)壓、轉(zhuǎn)子串電阻最優(yōu)轉(zhuǎn)差功率定子變頻運(yùn)行轉(zhuǎn)差功率回饋（雙饋運(yùn)行模式）靜止Kramer(單向)、靜止Scherbius(雙向)雙饋電機(jī)是由繞線式電機(jī)與變流器共同組成的一種電機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)。2.雙饋電機(jī)原理2.2.1靜止Kramer結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)差功率單向流動定子側(cè)勵磁轉(zhuǎn)速范圍窄2.2.2靜止Scherbius結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)差功率雙向流動轉(zhuǎn)子側(cè)勵磁轉(zhuǎn)速范圍寬2.2雙饋電機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.3異步電機(jī)運(yùn)行方式2.3.1異步電機(jī)等效電路普通異步運(yùn)行模式雙饋運(yùn)行模式2.4不同工況下雙饋電機(jī)的能量關(guān)系超同步速發(fā)電C.亞同步速發(fā)電B.超同步速電動D.亞同步速電動2.5普通異步電機(jī)運(yùn)行工況A.超同步速發(fā)電D.亞同步速電動2.6雙饋電機(jī)工作原理雙饋電機(jī)是一種交流勵磁的電機(jī)；同步電機(jī)是雙饋電機(jī)的一種特例。電機(jī)類型同步電機(jī)雙饋電機(jī)勵磁方式轉(zhuǎn)子繞組直流勵磁轉(zhuǎn)子繞組交流勵磁氣隙磁場轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速+轉(zhuǎn)子勵磁電流頻率功角與轉(zhuǎn)子慣性相關(guān)（機(jī)械）由轉(zhuǎn)子勵磁器調(diào)節(jié)（電氣）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速固定（與電網(wǎng)頻率同步）同步速上下一定轉(zhuǎn)速范圍轉(zhuǎn)子繞組僅有一個d軸勵磁繞組等效存在兩個可控勵磁繞組2.7雙饋電機(jī)與普通繞線電機(jī)設(shè)計上的不同電機(jī)類型雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)普通繞線電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣變流器驅(qū)動，要求高正弦電壓供電，要求低散熱要求在整個轉(zhuǎn)速運(yùn)行范圍內(nèi)，軸帶風(fēng)扇風(fēng)量與風(fēng)機(jī)功率曲線相匹配，設(shè)計難度大。軸帶風(fēng)扇轉(zhuǎn)速固定，風(fēng)量容易控制，散熱簡單。系統(tǒng)參數(shù)匹配需要考慮與雙饋?zhàn)兞髌鞯膮?shù)匹配，如轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)開路電壓，互感參數(shù)，漏感參數(shù)等。系統(tǒng)配合要求較低。2.8.1雙饋系統(tǒng)主要參數(shù)電網(wǎng)電壓等級->變流器電壓容量變流器電壓容量+轉(zhuǎn)速運(yùn)行范圍->轉(zhuǎn)子開路電壓系統(tǒng)功率等級+轉(zhuǎn)速運(yùn)行范圍+電機(jī)互感->變流器電流容量2.8.2新的要求故障穿越->降低轉(zhuǎn)子開路電壓，提高變流器電流容量，增大電機(jī)機(jī)械強(qiáng)度。無功功率支持->提高變流器電流容量，改善電機(jī)散熱。2.8雙饋電機(jī)與雙饋?zhàn)兞髌鞯膮?shù)匹配3.雙饋電機(jī)控制策略3.1常用的控制策略1）轉(zhuǎn)子側(cè)變流器控制雙饋電機(jī)運(yùn)行矢量控制直接轉(zhuǎn)矩控制2）網(wǎng)側(cè)變流器穩(wěn)定直流環(huán)節(jié)電壓矢量控制矢量：既有大小，又有方向的量矢量控制：即控制電機(jī)磁場矢量的大小，又控制磁場矢量的方向。(相當(dāng)于控制電機(jī)反電勢)控制方式：連續(xù)控制，相當(dāng)于電位器。穩(wěn)態(tài)無差運(yùn)行，響應(yīng)略慢。3.2矢量控制3.3直接轉(zhuǎn)矩控制即控制電機(jī)磁場矢量的大小，又控制磁場矢量的方向?？刂品绞剑喊鸢鹂刂?，相當(dāng)于開關(guān)；無法達(dá)到穩(wěn)態(tài)誤差，轉(zhuǎn)矩和磁場脈動大。響應(yīng)快。3.4目前的趨勢：矢量控制與直接轉(zhuǎn)矩控制相結(jié)合。1）通過控制轉(zhuǎn)子電流來控制定子反電勢2）變流器通過控制附加在轉(zhuǎn)子繞組端口的電壓來控制轉(zhuǎn)子電流3）由給定的有功、無功指令，通過一定的折算，得到轉(zhuǎn)子電流指令的幅值、相位和相序。4）關(guān)鍵的電機(jī)參數(shù)及檢測值電機(jī)互感->定子側(cè)的無功功率指令向轉(zhuǎn)子電流折算電機(jī)定轉(zhuǎn)子匝比->定子側(cè)功率向轉(zhuǎn)子電流的折算電機(jī)飽和度->定子無