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......
2023-06-19
由于双馈感应发电机是一个多变量、强耦合、非线性、时变的高阶系统,为了便于分析,通常作如下假设[3]:
1)忽略空间谐波,假设三相绕组对称且在空间相差120°,所产生的磁动势按正弦规律分布。
2)忽略磁路非线性饱和,假设各绕组的自感和互感都为定值。
3)忽略铁心损耗。
4)忽略频率变化和温度变化对绕组电阻的影响。
5)若无特别说明,转子侧的参数都是折算到定子侧,折算后的定子和转子绕组匝数相同。
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。
1)磁链方程
式中,Lss=Ls+Lm,Lrr=Lr+Lm;Ψsd、Ψsq分别为定子磁链的d、q轴分量;Ψrd、Ψrd分别为转子磁链的d、q轴分量;isd、isq分别为发电机定子电流的d、q轴分量;ird、irq分别为转子电流的d、q轴分量;Ls、Lr分别为定子、转子的漏感;Lm为定子和转子之间的互感。
2)电压方程
式中,usd、usq分别为发电机定子电压的d、q轴分量;urd、urq分别为转子电压的d、q轴分量;Rs、Rr分别为发电机定、转子电阻;s为转差率。
3)电磁转矩方程
Te =npLm(isqird-isdirq) (2-7)
式中,np为发电机的极对数。
式(2-5)~式(2-7)为双馈感应发电机的基本方程。为了研究方便,忽略定子绕组暂态,并设d、q轴参数对称,推导得出的双馈感应发电机简化实用动态等效模型为
式(2-8)、式(2-9)中,,Xrr=ω0Lrr;Ed′、Eq′分别为发电机等效暂态电动势的d、q轴分量;T′0为定子开路时转子回路的时间常数;Rs为定子电阻;X′s为暂态电抗;Xs为定子同步电抗。
用发电机等效暂态电动势和暂态阻抗Rs+jX′s表示的等效电路如图2-3所示。
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
有关风电场建模技术及应用的文章
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......
2023-06-19
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
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
本章将在两种惯例下讨论双馈发电机的数学模型,定子绕组采用电动机惯例或发电机惯例,转子绕组采用电动机惯例。2)忽略磁路饱和,认为各绕组的自感和互感都是线性的。图2-1 双馈发电机绕组模型根据以上假设,电机绕组可等效为图2-1所示的双馈发电机物理模型。故有式中,aK为比例系数。如图2-2所示为异步电机中的能量关系图。而电磁转矩Te等于磁链不变时磁场储能对机械角位移的偏导数,Te的正值对应于磁场能量的减少。......
2023-06-23
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
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
相关推荐