雙饋異步發(fā)電機(jī).ppt

1、雙饋異步發(fā)電機(jī),上海電氣風(fēng)電設(shè)備有限公司 苗旭芳 2009.12.21,一.電機(jī)范疇和分類(lèi),定義 泛指：電磁感應(yīng)為基礎(chǔ)，進(jìn)行機(jī)電能量或 信號(hào)轉(zhuǎn)換的一種裝置。 電能 機(jī)械能 電動(dòng)機(jī) 電能 機(jī)械能 發(fā)電機(jī) 電能 電能 變壓器,分類(lèi),按功能分類(lèi)：發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器、 控制電機(jī) 按結(jié)構(gòu)分類(lèi)：靜止電機(jī)、運(yùn)動(dòng)電機(jī) 直線(xiàn)電機(jī) 旋轉(zhuǎn)電機(jī) 直流電機(jī) 交流電機(jī) 同步電機(jī) 異步電機(jī) 籠型 繞線(xiàn)型,二.異步電機(jī)原理及機(jī)構(gòu),1. 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) n1=60fp 其中: n1為電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速 f為頻率 p為電機(jī)的極對(duì)數(shù) 2. 轉(zhuǎn)差率 s=(n1-n)n1 其中: n為電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 3. 轉(zhuǎn)矩 T=9550Pn 其中: P

2、為電機(jī)功率,4.異步發(fā)電機(jī)的工作原理 電磁感應(yīng)定律 電磁力定律 5.異步電機(jī)的結(jié)構(gòu) 定子：定子鐵心、定子繞組、機(jī)座 轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸 端蓋：前端蓋、后端蓋 滑環(huán)室：集電環(huán)、刷架、碳刷 出線(xiàn)盒：定子、轉(zhuǎn)子、輔助出線(xiàn)盒 冷卻裝置：冷卻器或者冷卻風(fēng)扇等,變速恒頻雙饋發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速與定、轉(zhuǎn)子繞組電壓頻率關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式： f1=（p/120）nrf2 式中： f1為定子電壓頻率； p為電機(jī)的極數(shù)； nr為雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速； f2為轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電壓頻率。 由上式可知，當(dāng)轉(zhuǎn)速nr發(fā)生變化 時(shí)，若調(diào)節(jié)f2變化，可使f1保持恒定不變，實(shí)現(xiàn)雙饋發(fā)電機(jī)的變速恒頻控制。,三、雙饋發(fā)電機(jī)的工作原理,雙

3、饋發(fā)電機(jī)的定子繞組接工頻電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子繞組由具有可調(diào)節(jié)頻率、相位、幅值和相序的三相電源勵(lì)磁，采用雙向可逆專(zhuān)用變頻器。雙饋發(fā)電機(jī)可以在不同的風(fēng)速下運(yùn)行，其轉(zhuǎn)速可以隨風(fēng)速的變化做相應(yīng)調(diào)整，使風(fēng)力機(jī)的運(yùn)行始終處于最佳狀態(tài)，提高了風(fēng)能的利用率。同時(shí)，通過(guò)控制饋入轉(zhuǎn)子繞組的電流參數(shù)，不僅可以保持定子輸出的電壓和頻率不變，還可以調(diào)節(jié)輸入到電網(wǎng)的功率因數(shù)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。,變速恒頻雙饋發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速與定、轉(zhuǎn)子繞組電壓頻率關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式： f1=（p/120）nrf2 式中： f1為定子電壓頻率； p為電機(jī)的極數(shù)； nr為雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速； f2為轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電壓頻率。 由上式可知，當(dāng)轉(zhuǎn)速nr發(fā)生變化 時(shí)，

4、若調(diào)節(jié)f2變化，可使f1保持恒定不變，實(shí)現(xiàn)雙饋發(fā)電機(jī)的變速恒頻控制。,雙饋異步發(fā)電機(jī)的兩種運(yùn)行狀態(tài),1) 亞同步發(fā)電運(yùn)行 nr n1時(shí) ，(即 0S1) f2取正號(hào) P電磁=P機(jī)械+P轉(zhuǎn)差 P上網(wǎng)=P電磁 （定子饋電，轉(zhuǎn)子由變頻器提供勵(lì)磁）,2) 超同步發(fā)電運(yùn)行 nr n1時(shí)， (即 S1) f2取負(fù)號(hào) P機(jī)械=P轉(zhuǎn)差+P電磁 P上網(wǎng)=P轉(zhuǎn)差+P電磁 （定子饋電+轉(zhuǎn)子饋電） 注：n1為發(fā)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。,當(dāng)雙饋發(fā)電機(jī)輸出的有功功率和轉(zhuǎn)速保持恒定時(shí)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流可以控制功率因數(shù)。當(dāng)從某欠勵(lì)磁狀態(tài)開(kāi)始增加勵(lì)磁電流時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出的超前無(wú)功功率開(kāi)始減少，從而由定子側(cè)吸收的無(wú)功電流開(kāi)始減少；達(dá)到正常

5、勵(lì)磁時(shí)，無(wú)功功率變?yōu)榱?，定子?cè)電流中的無(wú)功分量也變?yōu)榱悖藭r(shí)cos=1；如果繼續(xù)增加勵(lì)磁電流，發(fā)電機(jī)將輸出滯后性的無(wú)功功率，定子側(cè)吸收的無(wú)功電流又開(kāi)始增加。因此，過(guò)勵(lì)磁時(shí)功率因數(shù)滯后（感性），欠勵(lì)磁時(shí)功率因數(shù)超前（容性）。,四、雙饋發(fā)電機(jī)的特點(diǎn),由于轉(zhuǎn)子采用變頻器供電，轉(zhuǎn)子容量相對(duì)較小，因此對(duì)變頻器容量要求相對(duì)較低，系統(tǒng)總體配置費(fèi)用低。 具有變速恒頻的特性。 可以實(shí)現(xiàn)有功功率和無(wú)功功率的調(diào)節(jié)。,五、1.25MW雙饋異步發(fā)電機(jī)概況,1. 電磁數(shù)據(jù) 發(fā)電機(jī)類(lèi)型：交流異步雙饋發(fā)電機(jī) 極數(shù)：6 額定輸出功率：1250kW 額定定子輸出功率：1080kW 額定轉(zhuǎn)子輸出功率：170kW 定子額定電壓：69

6、0V 轉(zhuǎn)子開(kāi)路電壓：1960 V 額定轉(zhuǎn)速：1100/min 工作轉(zhuǎn)速范圍：7001300r/min 功率因數(shù)：0.950.95 效率：97% 定子接法： Y 轉(zhuǎn)子接法：Y,結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù) 安裝方式：IMB3 發(fā)電機(jī)安裝傾斜角：5 發(fā)電機(jī)本體防護(hù)等級(jí)：IP54 發(fā)電機(jī)集電環(huán)外殼防護(hù)等級(jí)：IP23 冷卻方式：水套冷 平衡等級(jí)：G2.5 絕緣等級(jí)：F 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：92kgm2 最大工作轉(zhuǎn)速：1300r/min 環(huán)境運(yùn)行溫度：3040 環(huán)境生存溫度：4050 電機(jī)總重量：7.2t,3. 特點(diǎn) 額定容量大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小。為了控制發(fā)熱，定轉(zhuǎn)子沖片選用低損耗優(yōu)質(zhì)冷軋硅鋼片。 發(fā)電機(jī)工作時(shí)，轉(zhuǎn)子采用變頻器供電。而變頻器在使用IGBT作為功率元件后，電機(jī)的轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈將承受來(lái)自變頻器的過(guò)電壓沖擊。因此對(duì)于轉(zhuǎn)子的絕緣結(jié)構(gòu)進(jìn)行了針對(duì)性的設(shè)計(jì)。 由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)使用場(chǎng)合的特殊性，設(shè)計(jì)使用壽命要求20年。因此電機(jī)在結(jié)構(gòu)上，具有如下優(yōu)點(diǎn)： 耐低溫。主體結(jié)構(gòu)的材料采用耐低溫的材料。,整體結(jié)構(gòu)耐振性能。適應(yīng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)被固定在四個(gè)彈性支撐件上。 考慮防止軸電流的產(chǎn)生。 實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)及自動(dòng)潤(rùn)滑裝置。 定子每相線(xiàn)圈安裝PT1OO。 前后軸承各裝有