高速同步无刷励磁风力发电机组概述
高速同步无刷励磁风力发电机组概述High speedBrushlessExcitationSynchronousWindPowerGeneratingSet 目次Directory一 常规的风电机组1 theroutinewindpowergeneratingset 二 无刷励磁系统原理2 theprincipleofbrushlessexcitationsystem 三 高速无刷励磁风电机组及对比3 thehigh speedbrushlessexcitationgenerationsetandcontrast 四 长星风电及机组介绍4 Introductionofchangxingwindpowerandgenerationset 五 结论5 conclusion 一 常规的风电机组KindsofRoutineWindPowerGeneratingset 高速双馈High speedanddouble fedgenerator直驱永磁Direct drivepermanentmagnetgenerator直驱励磁Direct driveexcitationgenerator中 高速永磁MediumandHighspeedpermanentmagnetgenerator其它如 高速异步 无刷双馈等Others high speedasynchronousgenerator brushlessanddouble fedgeneratorandsoon 常规风电机组图例Legendsofroutinewindpowergeneratingset Gearbox Maincircuitbreaker Linearcouplingtransformer Mediumvoltageswitchgear Grid sideconverter Generator sidecontrol Mainturbinecontrol Convertercontrol Variablepitchcontrol Rotorbearing Grid Transformer PermanentSynchronousgenerator AC DC ACconverterforgridconnected 现有机组存在的问题 Theproblemsofroutinewindpowergeneratingset 滑环 碳刷的不可靠问题及维护问题 双馈机组 直驱电励磁机组 Slipringandcarbonbrushareeasytodamage永磁发电机组的退磁问题 直驱 中 高速永磁机组 Permenantmagnetgeneratoristodemagnetization现有发电机自身调节能力差 低电压穿越困难的问题Theroutinegeneratorhaslowabilitytoadjustitselfandit shardtocrossthelowvoltage 二 无刷励磁系统原理Theprincipleofbrushlessexcitationsystem 无刷励磁系统是无刷励磁同步发电机最核心 最关键的组成部分 一部分用于向发电机的磁场绕组提供直流电流 以建立直流磁场 通常称之为励磁功率输出部分 或称为功率单元 另一部分用于在正常运行或发生事故时调节励磁电流 以满足运行的需要 它包括励磁调节器 强行励磁 强行减磁或自动灭磁等 一般称为励磁控制单元 Thebrushlessexcitationisthekeypartofallinbrushlessexcitationsynchronousgenerators Itconsistsoftwoparts powerunitandexcitationcontrolunit 高速同步无刷励磁系统工作原理Theprincipleofhigh speedsynchronousbrushlessexcitationsysytem Gearbox Windturbinegenerator Rotatingrectifier Synchronousgenerator Siliconcontrolledstaticexcitationequipment Rectifierinverter Grid Transformer Brushlessexciter Rotorarmature Non slipring 无刷励磁系统组成Brushlessexcitationsystem 静态直流励磁装置StaticDCexcitationdevice交流励磁机ACexciter旋转整流器Rotatingrectifier 无刷励磁系统原理图Brushlessexcitationsystemdiagram Exciter Staticexcitationequipment Rotatingdioderectifierbriage Rotor Stator Synchronousmachinerotorwinding 静态励磁装置Staticexcitationdevice由于电力电子技术的发展 现在的无刷励磁同步发电机采用开关电源静止励磁装置向交流励磁机定子励磁绕组提供励磁电源 Duetothedevelopmentofpowerandelectronictechnology thebrushlessexcitationsynchronousgeneratorwithstaticexcitationdeviceswitchpowersupplyunittoACexciterstatorfieldexcitationwindingprovidesexcitationsource 交流励磁机ACexciter采用旋转电枢式同步发电机 其功率 电压及功率因数取决于最大励磁电流及其相应的励磁电压 强励要求 和整流回路的接线方式 而频率可任意选择 频率越高 时间常数越小 反应快速性好 但频率决定于转速 极数和发电机使用特性的要求 Withrotatingarmaturesynchronousgenerator itspower voltageandpowerfactordependsonthemaximumexcitationcurrentandthecorrespondingexcitationvoltage strongLairequirements andrectifiercircuitwiring Andthefrequencycanbearbitrarychoice thehigherthefrequency timeconstantofthesmaller fastresponseisgood However thefrequencydeterminedbyspeed numberofpolesandgeneratoruseoffeaturerequests 交流励磁机的磁场激磁可由外电源供给 但在众多的大中型无刷同步发电机中为了提高运行的可靠性 不受外电源的影响往往由静态励磁装置供给 ACexcitermagnetizingthemagneticfieldmaybeoutsidethepowersupply butinalargenumberofmedium sizedbrushlesssynchronousgeneratorinordertoimprovethereliabilityofoperationwithoutexternalpowersupplyisoftenaffectedbythestaticexcitationequipmentsupply 旋转整流器Rotatingrectifier旋转整流器是指由硅整流元件连同散热器 有时还包括相应的整流桥 大多采用三相全波整流桥 旋转整流器是无刷励磁系统中最重要的部分 必须保证其工作在正常状态 Rotatingrectifierreferstosiliconrectifiercomponent togetherwiththeradiator andsometimesalsoincludingthecorrespondingrectifierbridge Theyuseathree phasefull waverectifierbridge Rotatingrectifierisabrushlessexcitationsystem themostimportantpart mustensurethattheirworkinthenormalstate 三 高速无刷励磁风力发电机组及对比High speedbrushlessexcitationwindturbineandcontrast 风力机带动励磁发电机旋转时 与主轴一起旋转的励磁机转子绕组发出三相交流电 该三相交流电经旋转整流桥整流后供给同步发电机转子绕组励磁电流 Windturbinedrivengeneratorexciterrotateswiththespindlerotatingwiththeexciterrotorwindingsofthethree phasealternatingcurrentissueofthethree phasealternatingcurrentrectifiedbytherotatingrectifierbridgethesupplyofsynchronousgeneratorrotorwindingexcitationcurrent 调节交流发电机定子励磁绕组的励磁电流 就可使励磁发电机的转子所发出的三相交流电压得到调整 从而改变同步发电机励磁绕组的励磁电流 Adjustalternatorexciterstatorwindingexcitationcurrent youcanmaketherotorexcitationgeneratorissuedbythethree phaseACvoltagetobeadjusted therebychangingthesynchronousgeneratorfieldwindingexcitationcurrent 无刷励磁发电机的整流逆变图例BrushlessexcitationgeneratorrectifierinverterLegend Brushlessexcitationgenerator Excitationpowersupply Fullpowerconverter 高速同步无刷励磁系统的主要特点和优势ThemainfeaturesandadvantagesofHigh speedsynchronousbrushlessexcitationsystem 高可靠性 同步发电机在火电和水电系统中占有绝对的主流地位 它在电压调节和工作效率以及可靠性等方面具有其他发电机系统无法相比的稳定性和经济性 具有同等功率下体积小 效率高和安装方便的特点 由于无滑环问题 维护工作量极少 Highreliability Synchronousgeneratorsinthermalpowerandhydropowersystemsinthepossessionoftheabsolutemainstream itsvoltageregulationandefficiency andreliabilityandotheraspects cannotbecomparedtotheothergeneratorsystemstabilityandeconomy Hasthesamepowerunderthesmall efficientandeasyinstallationfeatures Intheabsenceofslip ringproblems themaintenanceworkloadofthefew 风能利用范围宽 由于采用全功率变流技术 理论上发电机转速可从0到额定转速变化 经过优化设计后 可提高齿轮箱效率 增大调速范围
