无刷双馈发电机变速恒频风力发电系统如图1-3所示，其定子有两套极数不同的绕组，一套称为功率绕组，直接接电网；另一套称为控制绕组，通过双向变换器接电网。无刷双馈发电机定子的功率绕组和控制绕组的作用分别相当于标准型双馈发电机的定子绕组和转子绕组。......
2023-06-23
双馈式风力发电机控制系统优化
【摘要】：双馈发电机用于风力发电，较同步发电机其风力机转速可以有较宽的变化范围，有利于风力机的最佳输出功率追踪，提高风能利用效率，是目前国内外大功率风力发电机组的主流机型。双馈发电机风力发电系统转子交流励磁电源频率为转差频率，低于发电机定子电源频率，因此可以使用由晶闸管组成的AC-AC变流器，或由IGBT组成的双PWM控制AC-DC-AC变流器。图8.8 电网电压定向控制由双PWM控制变流器组成的双馈发电机主电路如图8.9所示。图8.9 双馈发电机主电路
双馈电机定子和转子结构与绕线转子异步电机相同，与一般绕线转子异步电机不同是，转子绕组通过集电环和电刷加入交流励磁，电机的工作状态可以通过转子交流励磁的幅值、频率和相位控制。双馈电机有五种工作模式（参见图3.33），风力发电工作在次同步速发电和超同步速发电两种模式。双馈发电机用于风力发电，较同步发电机其风力机转速可以有较宽的变化范围，有利于风力机的最佳输出功率追踪，提高风能利用效率，是目前国内外大功率风力发电机组的主流机型。
双馈发电机风力发电（Doubly Fed Induction Generator，DFIG）系统转子交流励磁电源频率为转差频率，低于发电机定子电源频率，因此可以使用由晶闸管组成的AC-AC变流器，或由IGBT组成的双PWM控制AC-DC-AC变流器。这两种变流器都可以实现变频、调压和电能的双向流动。晶闸管交-交变流器变频范围一般在1/3电网频率以下，所用的晶闸管多、谐波大，现在已较少使用。由IGBT组成的双PWM变流器，所用管子少、谐波小，多为风力发电系统采用。
图8.8 电网电压定向控制
由双PWM控制变流器组成的双馈发电机主电路如图8.9所示。双馈发电机定子直接连接电网，转子经双PWM变流器和变压器连接电网，定子电压us的频率f1是固定的，定子磁链的幅值和旋转速度也是恒定的，电机是由双PWM变流器提供的转子励磁电流控制。PWM变流器可以工作在整流状态，也可以工作在逆变状态。工作在整流状态时电能从交流端流入，从直流端流出，工作在逆变状态时电能从直流端流向交流端。双馈发电机在次同步速发电时，转子侧变流器工作在整流状态，网侧变流器工作在逆变状态，转子转差功率从转子流出，经转子侧变流器和网侧变流器流向电网；在超同步速发电时，网侧变流器工作在整流状态，转子侧变流器工作在逆变状态，向转子注入转差功率。控制转子侧变流器流出或注入的转差功率，就可以控制双馈发电机工作在次同步发电状态还是超同步发电状态。在次同步发电状态，双馈发电机转速低于同步转速，在超同步发电状态，双馈发电机转速高于同步转速，因此控制转子侧变流器的转差功率和功率流向也就控制了双馈发电机的转速。由于转子侧变流器无论是工作在整流状态还是逆变状态，都需要有稳定的直流电压Udc，因此网侧变流器的作用应保持直流环节电压Udc的稳定。即当转子侧变流器工作在整流状态时电容充电，电压Udc有升高趋势，网侧变流器就工作在逆变状态，将直流变为交流，向电网输出电能，以保持Udc不变；当转子侧变流器工作于逆变状态时，电容电压Udc有下降趋势，网侧变流器就向电容注入电能，工作在整流状态，以保持Udc不变。双馈发电机转子变流器控制的是转差功率，变流器容量一般为发电机容量的30%左右，较同步发电机使用的全功率变流器容量小、成本低，这也是它受制造商和用户青睐的原因之一。
图8.9 双馈发电机主电路
有关电机运动控制系统的文章
- 详细阅读
-
双馈感应发电机的建模优化详细阅读
在以同步转速ω0旋转的d-q-0坐标系下，不计零轴分量，双馈感应发电机的定、转子绕组均采用电动机惯例，建立双馈感应发电机数学模型。式（2-5）～式（2-7）为双馈感应发电机的基本方程。图2-3 用发电机等效暂态电动势和暂态阻抗表示的等效电路......
2023-06-28
-
风力发电系统中双馈发电机动态数学模型详细阅读
风力发电的实质是通过叶片捕获风能并将其转化为机械能，经过传动系统后通过发电机再将机械能转化为电能的过程。如果按发电机的转子转速是否与同步转速一致来区分异步发电机或同步发电机，则交流励磁双馈发电机应当被称为异步发电机。但是，从外特性来看，交流励磁发电机在很多地方又与同步发电机类似。因此，有些学者也把交流励磁发电机称为异步化同步发电机。......
2023-06-23
- 详细阅读
-
交流励磁双馈发电机在变速恒频风力发电系统中的详细阅读
双馈发电机的变速恒频控制方案是在转子电路实现的，其系统结构示意如图1-2所示。图1-2 交流励磁双馈发电机变速恒频风力发电系统类似于绕线转子异步电动机串级调速，流过转子回路的功率是双馈发电机的转速运行范围所决定的转差功率，该转差功率仅为定子额定功率的一小部分，而且可以双向流动。基于上述诸多优点，由双馈发电机构成的并网型变速恒频风力发电系统已经成为目前风力发电方面的研究热点和发展趋势。......
2023-06-23
-
双馈发电机的数学模型和定向控制技术详细阅读
将式、式代入式可得，在按定子磁链定向后式表明，双馈发电机并网后，因为电网电压us恒定，Ψs也是恒定的，定子有功功率P1仅与转子励磁电流q轴分量irq有关，定子无功功率Q1仅与转子励磁电流d轴分量ird有关，控制ird和irq就可以控制定子的有功功率和无功功率。......
2023-06-19
-
双馈变速风电机组模型优化详细阅读
双馈变速风电机组由双馈感应发电机、机械传动系统和变流器等组成，如图1-3所示。双馈变速风电机组通过双馈感应发电机把机械能转换成电能，并通过发电机和变流器控制实现可靠并网。文献[29]计及定子电压、电流过渡过程建立了双馈变速风电机组模型，提出了分别基于定子磁链定向和电网电压定向两种改进的矢量控制方案，为在电网电压骤降的情况下进行有效控制奠定了基础。......
2023-06-28
-
风力发电机的高效运行策略优化详细阅读
对于定桨距的风力机,除了采用可控制的变速运行外,一般在额定风速以下恒速运行时,Cp常常会偏离其最佳值,使输出功率有所降低,而超过额定风速后,则通过偏航控制或失速控制等措施使输出功率限制在额定值附近。在这个变化过程中,风力机和发电机将分别沿着v3风速下功率曲线的dc轨迹和最优功率曲线的bc轨迹运行。此时,转速稳定在对应于风速v3下的最优转速n3,风力机输出最优的机械功率P3。图3-3最大风能捕获控制策略......
2023-06-23
相关推荐