双馈风力发电机汇编
26页1、单位:哈达图风电场 2014年08月张朕玮 2 一、 双馈风力发电机的结构及运行原理 二、故障分析和处理方法 三、维护保养 四、保管及使用期限 3 1、双馈型风电机组的构成及原理 2、双馈风力发电机的结构 4 该系统由双馈风力发电机(DFWG)、变流器、变压器、风机、滤波器等部分组成。 其中,DFWG的定子和电网采用硬耦合,DFWG的转子经变频器再与电网相连。 双馈发电机的定子绕组接工频电网,转子绕组由具有可调节频率、相位、幅值和双馈发电机的定子绕组接工频电网,转子绕组由具有可调节频率、相位、幅值和 相序的三相电源励磁,采用双向可逆专用变频器。双馈发电机可以在不同的风速下运相序的三相电源励磁,采用双向可逆专用变频器。双馈发电机可以在不同的风速下运 行,其转速可以随风速的变化做相应调整,使风力机的运行始终处于最佳状态,提高行,其转速可以随风速的变化做相应调整,使风力机的运行始终处于最佳状态,提高 了风能的利用率。同时,通过控制馈入转子绕组的电流参数,不仅可以保持定子输出了风能的利用率。同时,通过控制馈入转子绕组的电流参数,不仅可以保持定子输出 的电压和频率不变,还可以调节输入到电网的功率
2、因数,提高系统的稳定性。的电压和频率不变,还可以调节输入到电网的功率因数,提高系统的稳定性。 图1 变速恒频双馈风电机组的系统原理图。 变速恒频双馈发电机运行时电机转速与定、转子绕 组电压频率关系的数学表达式: f1=(p/120)nrf2 式中: f1为定子电压频率; p为电机的极数; nr为双馈发电机的转速; f2为转子励磁电压频率。 由上式可知,当转速nr发生变化 时,若调节f2变化 ,可使f1保持恒定不变,实现双馈发电机的变速恒频 控制。 5 6 a. 亚同步发电运 行 nr n1时 , (即 0S1) f2取正号,如果忽 略各种损耗,则发电 机的能量关系为: P电磁=P机械+P转差 P上网=P电磁 (定子馈电,转子由变 频器提供励磁) b. 超同步发电运 行 nr n1时, (即 S1) f2取负号,如果忽略 各种损耗,则发电机 的能量关系为: P机械=P转差+P电磁 P上网=P转差+P电磁 (定子馈电+转子馈电 ) 注:n1为发电机的同步转 速。 当双馈发电机输出的有功功率和转速保持恒定时,调节转 子励磁电流可以调节无功功率,控制功率因数。 当处于“欠励状态”时,定子电流I
3、s超前于电网电压Us,定 子电流中有超前的无功分量,发电机的输出中,有超前的 无功功率;当从某一欠励磁状态开始增加转子励磁电流时 ,发电机输出的超前无功功率开始减少,从而定子电流中 超前的无功分量也开始减少;达到正常励磁时,无功功率 变为零,定子侧电流中的无功分量也变为零,此时cos=1 ;如果此后继续增加转子励磁电流,将进入“过励状态”, 定子电流Is滞后于电网电压Us,定子电流中有滞后的无功 分量,发电机将输出滞后性的无功功率,随着转子励磁电 流的增加,定子电流中滞后的无功分量也增加。 因此,欠励磁时功率因数超前(容性),过励磁时功率因 数滞后(感性)。双馈发电机具有与同步发电机相似的无 功功率调节特性曲线(即“V”形曲线) 。 7 c、双馈发电机的特点 由于定子直接与电网连接,转子采用变频器供 电,因此,系统中的变频器容量仅取决于发电 机运行时的最大转差功率,一般发电机的最大 转差率为25%35%,因而变频器的最大容量仅 为发电机额定容量的1/41/3。这样,系统的总 体配置费用就比较低。 具有变速恒频的特性。 可以实现有功功率和无功功率的调节。 8 d、双馈发电机考核的关键点
4、1 工作特性 空载特性测定 负载特性测定(包括转子绕组短路状态下异步发电机的固 有特性和转子绕组由双向逆变器供电状态下的调节特性) 效率计算和特性曲线绘制 2 温升考核 cos=1 cos=0.95 3 一般电机试验项目 绝缘介电性能、噪声、振动、超速、转动惯量等 9 4 其它 输出电能质量 由于电网本身质量的影响因素和发电机转子绕组所接双向 逆变器非正弦电源的影响因素不易排除,因此,对双馈发电机输出 电能的质量很难有个准确合理的界定,此项性能的考核方法还有待 商榷。 短路电抗测定 在这里,“短路”的概念指的是发电机的突然三相短路,“电 抗”的概念指的是发电机在突然三相短路的瞬变状态下的超瞬变电 抗。这以往是在同步发电机中需要考虑的一种过渡过程,由于在这 一过程中,电流、转矩的变化较大,需要考虑与发电机相连的电器 与机械系统的承受能力,而双馈发电机的工作原理与同步发电机有 一定的相似性,因此,对双馈发电机进行短路电抗测定也开始被提 及。鉴于目前国际上对此还没有一个具体的测定方法,所以,我们 至今也没有看到一个具体测定的实例。如果参照同步发电机测定短 路电抗的方法,在试验条件和操作性方面
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