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直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)篇一
介紹了雙速電機(jī)(dual speed generator,簡(jiǎn)稱(chēng)dsg)軟并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的構(gòu)成和特點(diǎn).系統(tǒng)采用雙向晶閘管的軟切入法,使dsg并網(wǎng).這種軟并網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)平穩(wěn)的并網(wǎng)過(guò)渡過(guò)程而不會(huì)出現(xiàn)沖擊電流.該控制系統(tǒng)采用了可編程邏輯控制器(plc)、觸摸屏和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)等設(shè)備,實(shí)現(xiàn)了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)起動(dòng)、自動(dòng)進(jìn)行高低速電機(jī)之間的切換、自動(dòng)保護(hù)等功能,使該wt組能夠在長(zhǎng)期無(wú)人值守情況下安全運(yùn)行.軟并網(wǎng)是目前大型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)的關(guān)鍵控制技術(shù).利用復(fù)數(shù)分量法對(duì)用于風(fēng)力發(fā)電的異步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)過(guò)渡過(guò)程進(jìn)行了分析.利用晶閘管進(jìn)行軟并網(wǎng)的原理,并利用matlab/simulink平臺(tái),建立了電流pi單閉環(huán)控制模型,并驗(yàn)證了該控制方案的正確性.使并網(wǎng)電流控制在額定電流的1.25～2倍以?xún)?nèi),對(duì)實(shí)際軟硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義.本文在介紹定漿距失速控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)中軟并網(wǎng)部分控制要求與控制策略的基礎(chǔ)上,給出了大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組軟并網(wǎng)系統(tǒng)控制的總體設(shè)計(jì)思路,分析了大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組各種并網(wǎng)方式的特點(diǎn),同時(shí)給出了用單片機(jī)設(shè)計(jì)的硬件電路及軟件的設(shè)計(jì)方案.關(guān)鍵詞： 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 單片機(jī) 并網(wǎng)型風(fēng)輪機(jī) 控制系統(tǒng) | 全部關(guān)鍵詞
大型并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵技術(shù)是機(jī)組的控制系統(tǒng).本文描述了
1這種控制系統(tǒng)的軟并網(wǎng)裝置、通用控制器與風(fēng)力機(jī)組輸入-輸出信號(hào)模板、專(zhuān)用大型并網(wǎng)型風(fēng)力機(jī)監(jiān)控管理軟件設(shè)計(jì)、整機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)機(jī)運(yùn)行調(diào)試及全自動(dòng)無(wú)故障運(yùn)行.關(guān)鍵詞： 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 電控系統(tǒng)并網(wǎng)型風(fēng)輪機(jī) | 全部關(guān)鍵詞
根據(jù)風(fēng)電機(jī)組防雷保護(hù)和相關(guān)行業(yè)防雷標(biāo)準(zhǔn),提出了風(fēng)電機(jī)組防雷區(qū)的劃分;介紹了風(fēng)電機(jī)組及各部件防雷保護(hù)措施;給出了風(fēng)電機(jī)組接地系統(tǒng)等設(shè)計(jì)方法.本發(fā)明涉及一種并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，屬于電力發(fā)電領(lǐng)域。特點(diǎn)是：它由槳葉、輪轂、齒輪箱、偏航、永磁同步發(fā)電機(jī)、異步發(fā)電機(jī)組成，齒輪箱上的齒輪軸與永磁同步發(fā)電機(jī)一端軸連接，永磁同步發(fā)電機(jī)另一端軸與異步發(fā)電機(jī)軸連接。本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以在任何轉(zhuǎn)速下并網(wǎng)發(fā)電；由于功率因數(shù)高，當(dāng)異步發(fā)電機(jī)工作時(shí)永磁同步發(fā)電機(jī)可以補(bǔ)償一定的功率因數(shù)，維護(hù)比較方便，且逆變成本低，在大功率時(shí)容易制造。
本發(fā)明公開(kāi)了一種直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)與功率調(diào)節(jié)方法，包括以下步驟：(1)風(fēng)速測(cè)量?jī)x測(cè)量風(fēng)速，并將風(fēng)速信號(hào)發(fā)送至微處理器，微處理器對(duì)三相全橋逆變器輸出功率與電網(wǎng)電壓相位功角δ的控制實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲，其中功角δ為逆變器輸出電壓u1網(wǎng)測(cè)電壓us的夾角；(2)永磁同步發(fā)電機(jī)在風(fēng)輪帶動(dòng)下發(fā)電，電流通過(guò)三相整流電路進(jìn)行電流轉(zhuǎn)換，然后再經(jīng)過(guò)濾波電路后作為直流母線(xiàn)電壓進(jìn)入三相全橋逆變器；(3)直流母線(xiàn)電壓經(jīng)三相全橋逆變器，在微處
理器控制下經(jīng)過(guò)濾波電抗器和升壓變壓器并網(wǎng)。本發(fā)明可以較好實(shí)現(xiàn)風(fēng)能跟蹤，穩(wěn)定性高，可靠性高，小型化、便于維護(hù)和提高性能等控制效果，從而使整個(gè)系統(tǒng)控制簡(jiǎn)單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。
引言作為開(kāi)發(fā)利用綠色能源的一種重要手段,風(fēng)力發(fā)電技術(shù)已經(jīng)逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。在各國(guó)政府的重視下,近些年來(lái)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)取得了迅猛的發(fā)展,系統(tǒng)的容量不斷地增大,已經(jīng)從最初的數(shù)十千瓦級(jí)發(fā)展到了如今的兆瓦級(jí)。隨著風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的容量不斷增大,發(fā)電系統(tǒng)在并網(wǎng)時(shí)給電網(wǎng)帶來(lái)的影響就不能不引起注意。由于風(fēng)力發(fā)電輸出的電能隨風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)速變化而變化,容易在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)給電網(wǎng)帶來(lái)諧波污染、電壓波動(dòng)及閃變等問(wèn)題,為了避免這些不利的影響,人們需要對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)控制策略進(jìn)行研究。空間矢量脈寬調(diào)制svpwm波相對(duì)于傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)發(fā)電機(jī)…
2008年3月17日 10:40
[世華財(cái)訊]重慶海裝公司2兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在內(nèi)蒙古風(fēng)電場(chǎng)成功并網(wǎng)發(fā)電，該機(jī)組是國(guó)內(nèi)首臺(tái)單機(jī)功率最大、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。
據(jù)新華社3月17日?qǐng)?bào)道，3月12日，中國(guó)首臺(tái)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的2兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在內(nèi)蒙古風(fēng)電場(chǎng)成功并網(wǎng)發(fā)電。據(jù)該機(jī)組的制造者----中船重工(重慶)海裝風(fēng)電設(shè)備有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)海裝公司)有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，該機(jī)組目前運(yùn)行正常，這標(biāo)志著海裝公司風(fēng)電樣機(jī)試制取得了全面成功。
就在2兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成功并網(wǎng)的前一天，內(nèi)蒙古北方龍?jiān)达L(fēng)力發(fā)電有限責(zé)任公司與海裝公司就內(nèi)蒙古輝騰錫勒風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)備購(gòu)銷(xiāo)合同在北京釣魚(yú)臺(tái)國(guó)賓館正式簽訂。這是海裝公司的第一個(gè)風(fēng)電整機(jī)訂單，為該機(jī)組批量生產(chǎn)推向市場(chǎng)奠定了基礎(chǔ)。
2兆瓦大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由海裝風(fēng)電公司和德國(guó)aerodyn公司聯(lián)合設(shè)計(jì)研發(fā)，并針對(duì)中國(guó)氣候環(huán)境特點(diǎn)和工程化條件進(jìn)行消化吸收再創(chuàng)新。海裝風(fēng)電公司先后攻克了機(jī)組傳動(dòng)鏈、機(jī)艙優(yōu)化布局等一批風(fēng)電機(jī)組的系統(tǒng)集成技術(shù)，具備了“全功率試驗(yàn)、系統(tǒng)集成、再工程化”的設(shè)計(jì)和制造能力。該機(jī)組首創(chuàng)了三個(gè)國(guó)內(nèi)第一：一是國(guó)內(nèi)首臺(tái)單機(jī)功率最大、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組；二是國(guó)內(nèi)首臺(tái)通過(guò)gl(德國(guó)船級(jí)社)認(rèn)證的大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組；三是國(guó)內(nèi)首臺(tái)經(jīng)過(guò)dewi(德國(guó)風(fēng)能研究所)測(cè)試的大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。該機(jī)組適應(yīng)在大氣對(duì)流地區(qū)、水陸空氣對(duì)流地區(qū)和山口風(fēng)地區(qū)等中國(guó)三種主要類(lèi)型的風(fēng)區(qū)使用，并能滿(mǎn)足高溫、低溫、風(fēng)沙、鹽霧、高海拔、臺(tái)風(fēng)等惡劣環(huán)境的使用要求。
據(jù)悉，該機(jī)組大批量生產(chǎn)后，國(guó)產(chǎn)化率可達(dá)到90%，與同功率進(jìn)口風(fēng)機(jī)相比，節(jié)約成本30%以上。重慶市將盡快形成國(guó)內(nèi)風(fēng)電裝備研發(fā)與生產(chǎn)的重要基地，形成200萬(wàn)千瓦以上的風(fēng)電裝備的制造能力，形成百億風(fēng)電產(chǎn)業(yè)基地。交流勵(lì)磁變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)控制策略
來(lái)源：萬(wàn)方數(shù)據(jù)時(shí)間： 2006-03-01
標(biāo)簽：交流勵(lì)磁 變速恒頻 風(fēng)力發(fā)電 并網(wǎng) 磁場(chǎng)定向矢量控制
摘要：[論文資料] [醫(yī)藥] [2006年30卷3期] 交流勵(lì)磁變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)并
網(wǎng)控制策略 隨著風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量的不斷增大,發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)的電流沖擊已不能忽視,必須對(duì)并網(wǎng)控制技術(shù)進(jìn)行深入研究.在總結(jié)現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上,研究了交流勵(lì)磁變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)間的“柔性連接”特性,即可通過(guò)勵(lì)磁控制調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出以滿(mǎn)足并網(wǎng)條件.將磁場(chǎng)定向矢量控制技術(shù)移植到并網(wǎng)控制中,建立了交流勵(lì)磁變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)控制策略,最后進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究....[ 相關(guān)資料搜索 ]
直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)篇二
風(fēng)力發(fā)電機(jī)構(gòu)成風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般有風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)（包括裝置）、調(diào)向器（尾翼）、塔架、限速安全機(jī)構(gòu)和儲(chǔ)能裝置等構(gòu)件組成。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作原理比較簡(jiǎn)單，風(fēng)輪在風(fēng)力的作用下旋轉(zhuǎn)，它把風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)輪軸的機(jī)械能。發(fā)電機(jī)在風(fēng)輪軸的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)發(fā)電。風(fēng)輪是集風(fēng)裝置，它的作用是把流動(dòng)空氣具有的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)輪旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。一般風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪由2個(gè)或3個(gè)葉片構(gòu)成。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，已采用的發(fā)電機(jī)有3種，即直流發(fā)電機(jī)、同步交流發(fā)電機(jī)和異步交流發(fā)電機(jī)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)中調(diào)向器的功能是使風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪隨時(shí)都迎著風(fēng)向，從而能最大限度地獲取風(fēng)能。一般風(fēng)力發(fā)電機(jī)幾乎全部是利用尾翼來(lái)控制風(fēng)輪的迎風(fēng)方向的。尾翼的材料通常采用鍍鋅薄鋼板。限速安全機(jī)構(gòu)是用來(lái)保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行安全的。限速安全機(jī)構(gòu)的設(shè)置可以使風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速在一定的風(fēng)速范圍內(nèi)保持基本不變。塔架是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的支撐機(jī)構(gòu)，稍大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架一般采用由角鋼或圓鋼組成的桁架結(jié)構(gòu)。風(fēng)力機(jī)的輸出功率與風(fēng)速的大小有關(guān)。由于自然界的風(fēng)速是極不穩(wěn)定的，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率也極不穩(wěn)定。風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能一般是不能直接用在電器上的，先要儲(chǔ)存起來(lái)。目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)用的蓄電池多為鉛酸蓄電池。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是把風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿募夹g(shù)。通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)，利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車(chē)葉片旋轉(zhuǎn)，再透過(guò)增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來(lái)促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。
①機(jī)艙：機(jī)艙包容著風(fēng)電機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備，包括齒輪箱、發(fā)電機(jī)。維護(hù)人員可以通過(guò)風(fēng)電機(jī)塔進(jìn)入機(jī)艙。機(jī)艙左端是風(fēng)電機(jī)轉(zhuǎn)子，即轉(zhuǎn)子葉片及軸。
②齒輪箱：齒輪箱左邊是低速軸，它可以將高速軸的轉(zhuǎn)速提高至低速軸的50倍。
③高速軸及其機(jī)械閘：高速軸以1500轉(zhuǎn)每分鐘運(yùn)轉(zhuǎn)，并驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。它裝備有緊急機(jī)械閘，用于空氣動(dòng)力閘失效時(shí)，或風(fēng)電機(jī)被維修時(shí)。
④轉(zhuǎn)子葉片：捉獲風(fēng)，并將風(fēng)力傳送到轉(zhuǎn)子軸心?，F(xiàn)代600千瓦風(fēng)電機(jī)上，每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的測(cè)量長(zhǎng)度大約為20米，而且被設(shè)計(jì)得很象飛機(jī)的機(jī)翼。
⑤軸心：轉(zhuǎn)子軸心附著在風(fēng)電機(jī)的低速軸上。
⑥低速軸：風(fēng)電機(jī)的低速軸將轉(zhuǎn)子軸心與齒輪箱連接在一起。在現(xiàn)代600千瓦風(fēng)電機(jī)上，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相當(dāng)慢，大約為19至30轉(zhuǎn)每分鐘。軸中有用于液壓系統(tǒng)的導(dǎo)管，來(lái)激發(fā)空氣動(dòng)力閘的運(yùn)行。
⑦偏航裝置：借助電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)艙，以使轉(zhuǎn)子正對(duì)著風(fēng)。偏航裝置由電子控制器操作，電子控制器可以通過(guò)風(fēng)向標(biāo)來(lái)感覺(jué)風(fēng)向。圖中顯示了風(fēng)電機(jī)偏航。通常，在風(fēng)改變其方向時(shí)，風(fēng)電機(jī)一次只會(huì)偏轉(zhuǎn)幾度。
電子控制器：包含一臺(tái)不斷監(jiān)控風(fēng)電機(jī)狀態(tài)的計(jì)算機(jī)，并控制偏航裝置。為防止任何故障（即齒輪箱或發(fā)電機(jī)的過(guò)熱），該控制器可以自動(dòng)停止風(fēng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)電話(huà)調(diào)制解調(diào)器來(lái)呼叫風(fēng)電機(jī)操作員。
⑧發(fā)電機(jī)：通常被稱(chēng)為感應(yīng)電機(jī)或異步發(fā)電機(jī)。在現(xiàn)代風(fēng)電機(jī)上，最大電力輸出通常為500至1500千瓦。⑨液壓系統(tǒng)：用于重置風(fēng)電機(jī)的空氣動(dòng)力閘。
⑩冷卻元件：包含一個(gè)風(fēng)扇，用于冷卻發(fā)電機(jī)。此外，它包含一個(gè)油冷卻元件，用于冷卻齒輪箱內(nèi)的油。一些風(fēng)電機(jī)具有水冷發(fā)電機(jī)。
?塔銅：風(fēng)電機(jī)塔載有機(jī)艙及轉(zhuǎn)子。通常高的塔具有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)殡x地面越高，風(fēng)速越大?，F(xiàn)代600千瓦風(fēng)汽輪機(jī)的塔高為40至60米。它可以為管狀的塔，也可以是格子狀的塔。管狀的塔對(duì)于維修人員更為安全，因?yàn)樗麄兛梢酝ㄟ^(guò)內(nèi)部的梯子到達(dá)塔頂。格狀的塔的優(yōu)點(diǎn)在于它比較便宜。
?風(fēng)速計(jì)及風(fēng)向標(biāo)：用于測(cè)量風(fēng)速及風(fēng)向。
直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)篇三
風(fēng)力發(fā)電機(jī)專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組常用基本術(shù)語(yǔ)和定義。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。其它標(biāo)準(zhǔn)中的術(shù)語(yǔ)部分也應(yīng)參照使用。定義
本標(biāo)準(zhǔn)采用下列定義。
2.1 風(fēng)力機(jī)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組
2.1.1風(fēng)力機(jī)windturbine
將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為另一種形式能的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。
2.1.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)組windturbinegeneratorsystem;wtgs(abbreviation)將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能的系統(tǒng)。
2.1.3風(fēng)電場(chǎng)windpowerstation ； windfarm
由一批風(fēng)力發(fā)電機(jī)組或風(fēng)力發(fā)電機(jī)組群組成的電站。
2.1.4水平軸風(fēng)力機(jī)horizontalaxiswindturbine
風(fēng)輪軸基本上平行于風(fēng)向的風(fēng)力機(jī)。
2.1.5垂直軸風(fēng)力機(jī)verticalaxiswindturbine
風(fēng)輪軸垂直的風(fēng)力機(jī)。
2.1.6輪轂（風(fēng)力機(jī)）hub（forwindturbines）
將葉片或葉片組固定到轉(zhuǎn)軸上的裝置。
2.1.7機(jī)艙nacelle
設(shè)在水平軸風(fēng)力機(jī)頂部包容電機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和其它裝置的部件。
2.1.8 支撐結(jié)構(gòu)（風(fēng)力機(jī)）supportstructure（forwindturbines）由塔架和基礎(chǔ)組成的風(fēng)力機(jī)部分。
2.1.9關(guān)機(jī)（風(fēng)力機(jī)）shutdown（forwindturbines）
從發(fā)電到靜止或空轉(zhuǎn)之間的風(fēng)力機(jī)過(guò)渡狀態(tài)。
2.1.10正常關(guān)機(jī)（風(fēng)力機(jī)）normalshutdown（forwindturbines）全過(guò)程都是在控制系統(tǒng)控制下進(jìn)行的關(guān)機(jī)。
2.1.11緊急關(guān)機(jī)（風(fēng)力機(jī)）emergencyshutdown（forwindturbines）保護(hù)裝置系統(tǒng)觸發(fā)或人工干預(yù)下，使風(fēng)力機(jī)迅速關(guān)機(jī)。
2.1.12空轉(zhuǎn)（風(fēng)力機(jī)）idling（forwindturbines）
風(fēng)力機(jī)緩慢旋轉(zhuǎn)但不發(fā)電的狀態(tài)。
2.1.13鎖定（風(fēng)力機(jī)）blocking（forwindturbines）
直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)篇四
雙饋式異步發(fā)電機(jī)實(shí)際是異步感應(yīng)電機(jī)的一種變異，雙饋異步發(fā)電機(jī)通常為4極或6極，轉(zhuǎn)速為1500r/min、1000r/min，如此高的轉(zhuǎn)速是通過(guò)多級(jí)增速齒輪箱來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種發(fā)電機(jī)始于上世紀(jì)80年代，日本日立公司、東芝公司和前蘇聯(lián)在這種發(fā)電機(jī)的研制和開(kāi)發(fā)中都作出了顯著的貢獻(xiàn)。目前美國(guó)ge能源、德國(guó)fuhrl?nder等公司的很多風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)品，采用變速雙饋風(fēng)力發(fā)電的技術(shù)方案。我國(guó)甘肅蘭州電機(jī)有限責(zé)任公司、北車(chē)集團(tuán)永濟(jì)電機(jī)廠(chǎng)、四川東風(fēng)電機(jī)廠(chǎng)有限公司也都先后研制成功了兆瓦級(jí)雙饋式異步發(fā)電機(jī)。
雙饋式電機(jī)分鼠籠式和繞線(xiàn)式兩種。但是，鼠籠式感應(yīng)發(fā)電機(jī)因其無(wú)法最大限度地利用風(fēng)能，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中多選用繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子感應(yīng)異步發(fā)電機(jī)，這種發(fā)電機(jī)在結(jié)構(gòu)上與繞線(xiàn)式異步電機(jī)相似，由繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子異步發(fā)電機(jī)和在轉(zhuǎn)子電路上帶交流勵(lì)磁器組成，定子、轉(zhuǎn)子均為三相對(duì)稱(chēng)繞組，轉(zhuǎn)子繞組電流由滑環(huán)導(dǎo)入，這種帶滑環(huán)的雙饋式電機(jī)被稱(chēng)之為有刷雙饋發(fā)電機(jī)。
雙饋式電機(jī)的定子接入電網(wǎng)，通過(guò)pwm(脈寬調(diào)制)ac-dc-ac變頻器向發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組提供勵(lì)磁電流，為了獲得較好的輸出電壓電流波形，輸出頻率一般不超過(guò)輸入頻率的1/3。其容量一般不超過(guò)發(fā)電機(jī)額定功率的30%，通常只需配置一臺(tái)1/4功率的變頻器。其原理圖如圖1所示。
雙饋式異步發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)輸出的功率由兩部分組成，即直接從定子輸出的功率和通過(guò)變頻器從轉(zhuǎn)子輸出的功率。風(fēng)力機(jī)的機(jī)械速度是允許隨著風(fēng)速而變化的。通過(guò)對(duì)發(fā)電機(jī)的控制使風(fēng)力機(jī)運(yùn)行在最佳葉尖速比，從而使整個(gè)運(yùn)行速度的范圍內(nèi)均有最佳功率系數(shù)。
雙饋式異步發(fā)電機(jī)的變速運(yùn)行是建立在異步電機(jī)基礎(chǔ)上的，眾所周知異步電機(jī)既可作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，也可作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行。我們將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與同步轉(zhuǎn)速ns的差值定義為轉(zhuǎn)差，轉(zhuǎn)差與同步轉(zhuǎn)速之比的百分值定義為轉(zhuǎn)差率。在作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速只能是略低于同步轉(zhuǎn)速，此時(shí)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)向相同，轉(zhuǎn)差率＞0。而作發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速總是略高于同步轉(zhuǎn)速，其電磁轉(zhuǎn)矩的方向與旋轉(zhuǎn)方向相反，轉(zhuǎn)差率＜0，發(fā)電機(jī)的功率隨該負(fù)轉(zhuǎn)差率絕對(duì)值的增大而提高。
當(dāng)雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組通過(guò)三相低頻電流時(shí)，在轉(zhuǎn)子中會(huì)形成一個(gè)低速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度與轉(zhuǎn)子的機(jī)械轉(zhuǎn)速相疊加，使其等于定子的同步轉(zhuǎn)速，從而在發(fā)電機(jī)定子繞組中感應(yīng)出相應(yīng)于同步轉(zhuǎn)速的工頻電壓。當(dāng)風(fēng)速變化時(shí)，轉(zhuǎn)速隨之而變化，相應(yīng)地改變轉(zhuǎn)子電流的頻率和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度，就會(huì)使定子輸出頻率保持恒定。
當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速低于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速時(shí)，發(fā)電機(jī)處于亞同步速運(yùn)行，為了保證發(fā)電機(jī)發(fā)出的頻率與電網(wǎng)頻率一致，需要變頻器向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供正相序勵(lì)磁，給轉(zhuǎn)子繞組輸入一個(gè)其旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向與轉(zhuǎn)子機(jī)械方向相同的勵(lì)磁電流，此時(shí)，轉(zhuǎn)子的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子的機(jī)械轉(zhuǎn)向相反，轉(zhuǎn)子的電流必須與轉(zhuǎn)子的感應(yīng)反電動(dòng)勢(shì)反方向，轉(zhuǎn)差率減小，定子向電網(wǎng)饋送電功率，而變頻器向轉(zhuǎn)子繞組輸入功率；當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速高于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速時(shí)，發(fā)電機(jī)處于超同步速運(yùn)行，為了保證發(fā)電機(jī)發(fā)出的頻率與電網(wǎng)頻率一致，需要給轉(zhuǎn)子繞組輸入一個(gè)其旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向與轉(zhuǎn)子機(jī)械方向相反的勵(lì)磁電流，此時(shí)變頻器向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供負(fù)相序勵(lì)磁，以加大轉(zhuǎn)差率，變頻器從轉(zhuǎn)子繞組吸收功率；當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速等于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速時(shí)，發(fā)電機(jī)處于同步速運(yùn)行，變頻器應(yīng)向轉(zhuǎn)子提供直
流勵(lì)磁，此時(shí)，轉(zhuǎn)子的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子的機(jī)械轉(zhuǎn)向相反，與轉(zhuǎn)子感生電流產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩同方向，定子和轉(zhuǎn)子都向電網(wǎng)饋送電功率。
綜上可知，在變速恒頻風(fēng)力發(fā)電中，由于風(fēng)能的不穩(wěn)定性和捕獲最大風(fēng)能的要求，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速在不斷的變化，而且經(jīng)常在同步速上、下波動(dòng)，這就要求轉(zhuǎn)子交流勵(lì)磁電源不僅要有良好的變頻輸入、輸出特性，而且要有能量雙向流動(dòng)的能力。在目前電力電子技術(shù)條件下，可采用igbt器件(絕緣柵雙極晶體管)構(gòu)成的pwm整流—pwm逆變型式的ac-dc-ac變頻器作為其勵(lì)磁電源。
為了實(shí)現(xiàn)風(fēng)力機(jī)組的最大能量的追蹤和捕獲，滿(mǎn)足電網(wǎng)對(duì)輸入電力的要求，風(fēng)力發(fā)電機(jī)必須變速恒頻運(yùn)行；為了控制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和輸出的功率因數(shù)，必須對(duì)發(fā)電機(jī)有功功率、無(wú)功功率進(jìn)行解耦控制。這一過(guò)程是采用磁場(chǎng)定向的矢量變換控制技術(shù)，通過(guò)對(duì)用于勵(lì)磁的pwm變頻器各分量電壓、電流的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)。調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的幅值、頻率、相序，確保電發(fā)電機(jī)輸出功率恒壓。同時(shí)采用矢量換控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)有功功率、無(wú)功功率的獨(dú)立調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)有功功率可調(diào)節(jié)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲追蹤控制；調(diào)節(jié)無(wú)功功率可調(diào)節(jié)電網(wǎng)功率因數(shù)，提高風(fēng)電機(jī)組及所并電網(wǎng)系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)動(dòng)行穩(wěn)定性。
根據(jù)雙饋式異步發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型和發(fā)電機(jī)的功率方程可知：有功功率、無(wú)功功率分別與定子電流在m、t軸上的分量成正比，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩電流分量和勵(lì)磁電流分量可分別獨(dú)立調(diào)節(jié)有功功率和無(wú)功功率。根據(jù)雙饋式異步發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型和交流電機(jī)矢量變換控制原理，可設(shè)計(jì)出交流勵(lì)磁變速恒頻發(fā)電機(jī)定子磁鏈定向的矢量變換抑制系統(tǒng)，系統(tǒng)采用雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，外環(huán)為功率控制環(huán)，內(nèi)環(huán)為電流控制環(huán)。整個(gè)控制系統(tǒng)可分為三個(gè)單元，它們分別接受風(fēng)速和轉(zhuǎn)速信號(hào)，有功功率指令和無(wú)功功率指令，并產(chǎn)生一個(gè)綜合信號(hào)送至勵(lì)磁控制裝置，改變勵(lì)磁電流的大小，頻率和相位滿(mǎn)足系統(tǒng)控制的需要。
其中有功功率指令和無(wú)功功率指令的產(chǎn)生步驟是：分別設(shè)定有功功率和無(wú)功功率的參考值，并與轉(zhuǎn)子電流反饋量比較或獲得轉(zhuǎn)子電壓指令，經(jīng)旋轉(zhuǎn)變換就得到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子三相電壓控制量。
現(xiàn)有的雙饋式異步發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能都是經(jīng)變壓器升壓后直接與電網(wǎng)并聯(lián)，加之在轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)中采用了電力電子裝置，會(huì)產(chǎn)生電力諧波。同時(shí)發(fā)電機(jī)在向電網(wǎng)輸出有功功率的同時(shí)，還必須從電網(wǎng)吸收滯后的無(wú)功功率，使功率因數(shù)惡化，加重了電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)。因此必須進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，提高功率因數(shù)，通常都是在風(fēng)電場(chǎng)母線(xiàn)集中處安裝電容器組。但這種補(bǔ)償方式受電容器的級(jí)數(shù)和容量等的制約，無(wú)法實(shí)現(xiàn)最佳補(bǔ)償狀態(tài)。目前，一種基于電力電子逆變技術(shù)的無(wú)功補(bǔ)償裝置—靜止同步補(bǔ)償器很有可能將取代傳統(tǒng)的電容器補(bǔ)償方式。
當(dāng)風(fēng)力發(fā)生變化發(fā)電機(jī)組突然切出時(shí)會(huì)對(duì)電網(wǎng)的沖擊較大。另外有刷雙饋發(fā)電機(jī)存在滑環(huán)和變速箱的問(wèn)題，運(yùn)行可靠性差，需要經(jīng)常維護(hù)，其維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用遠(yuǎn)高于無(wú)齒輪箱變速永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)，并且這種結(jié)構(gòu)不適合運(yùn)行在環(huán)境比較惡劣的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中。
