鄔雪琴

1、1/44,風(fēng)力發(fā)電中的雙饋電機(jī),鄔雪琴 2024年3月30日,2/23,目錄,風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀風(fēng)力機(jī)的基本原理風(fēng)力發(fā)電中的變頻調(diào)速雙饋電機(jī)的基本原理雙饋電機(jī)的控制策略,3/23,風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀,社會(huì)的發(fā)展,經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)，能源消耗的持續(xù)增加，面對(duì)日益嚴(yán)峻的能源形勢(shì)，化工燃料日益枯竭，全球范圍的能源困局，迫使世界各國(guó)不得不討論后續(xù)能源的接續(xù)問(wèn)題，在各種各樣的選擇中，風(fēng)

2、力發(fā)電已逐漸成為最值得考慮的選擇。風(fēng)能資源是清潔的可再生能源,風(fēng)力發(fā)電是新能源中技術(shù)最成熟！最具規(guī)模開(kāi)發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景的可再生能源技術(shù)，在遠(yuǎn)期有可能成為世界重要的替代能源。,4/23,19世紀(jì)末，丹麥?zhǔn)紫妊兄瞥晒α孙L(fēng)力發(fā)電機(jī)組，并建成了世界第一座風(fēng)力發(fā)電站。一個(gè)世紀(jì)以來(lái),世界各國(guó)紛紛研制了類(lèi)型各異的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，風(fēng)力發(fā)電的重要意義不斷受到國(guó)際社會(huì)的普遍關(guān)注。,5/23,6/23,7/23,,,8/23,9/23,風(fēng)力發(fā)電中的變速恒

3、頻技術(shù),變速恒頻發(fā)電是 20 世紀(jì) 70 年代中后期逐漸發(fā)展起來(lái)的一種新型風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，其主要優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)風(fēng)輪以變速運(yùn)行時(shí)，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，可以實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤，較電機(jī)的恒速運(yùn)行效率高，有很大的優(yōu)勢(shì)。,10/23,目前，采用變速恒頻技術(shù)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，由于采用不同類(lèi)型的發(fā)電機(jī)，并輔之相關(guān)的電力電子變流裝置，配合發(fā)電機(jī)進(jìn)行功率控制，就構(gòu)成了形式多樣的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。,11/23,幾種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的比較,1）鼠籠型異步發(fā)電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)

4、電系統(tǒng),12/23,這種系統(tǒng)中，由于變頻器在發(fā)電機(jī)定子側(cè)，變頻器的容量必須與發(fā)電機(jī)的容量相等，導(dǎo)致變頻器體積大、重量大，系統(tǒng)成本昂貴。,13/23,2 )同步發(fā)電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),14/23,同步發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)既能輸出有功功率，又能提供無(wú)功功率，且頻率穩(wěn)定，電能質(zhì)量高，因此在常規(guī)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，同步發(fā)電機(jī)是使用最普遍的。這種方案可以在較寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)得到頻率恒定的交流電，并且無(wú)須中間調(diào)速機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了變速恒頻發(fā)電運(yùn)行。

5、 缺點(diǎn)是變頻器在發(fā)電機(jī)定子側(cè)，變頻器的容量必須與發(fā)電機(jī)的容量相等，導(dǎo)致變頻器體積大、重量大，系統(tǒng)成本昂貴。這種系統(tǒng)配置方式也屬于全額定值變換。,15/23,3 )雙饋發(fā)電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),16/23,雙饋發(fā)電機(jī)構(gòu)成的變速恒頻控制方案是在轉(zhuǎn)子電路實(shí)現(xiàn)的。流過(guò)轉(zhuǎn)子回路的功率是雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速運(yùn)行范圍所決定的轉(zhuǎn)差功率，該轉(zhuǎn)差功率僅為定子額定功率的一小部分，而且可以雙向流動(dòng)。因此，和轉(zhuǎn)子繞組相連的勵(lì)磁變頻器的容量也僅為發(fā)電機(jī)容量

6、的一小部分，這大大降低了變頻器的體積和重量。,17/23,18/23,雙饋電機(jī)的基本原理,常規(guī)的同步發(fā)電機(jī)采用直流勵(lì)磁方式，而異步發(fā)電機(jī)沒(méi)有勵(lì)磁繞組，其激磁通過(guò)定子取自電網(wǎng)。 雙饋電機(jī)，它的結(jié)構(gòu)類(lèi)似于繞線(xiàn)式異步電機(jī)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子均安放對(duì)稱(chēng)三相繞組，其定子與普通交流電機(jī)定子相似，定子繞組由具有固定頻率的對(duì)稱(chēng)三相電源激勵(lì)。電機(jī)定轉(zhuǎn)子極數(shù)相同。轉(zhuǎn)子繞組由具有可調(diào)節(jié)頻率的對(duì)稱(chēng)三相電源激勵(lì)。,19/23,調(diào)速的基本

7、原理： 在轉(zhuǎn)子中通以某一頻率（轉(zhuǎn)差頻率）的交流電時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)速加上交流勵(lì)磁產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速等于同步轉(zhuǎn)速，則在電機(jī)氣隙中形成一個(gè)同步旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在定子側(cè)感應(yīng)出同步頻率的感應(yīng)電勢(shì)。 從定子側(cè)看，這與同步發(fā)電機(jī)直流勵(lì)磁的轉(zhuǎn)子以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，在電機(jī)氣隙中形成一個(gè)同步旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)是等效的。 如果按電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)

8、速是否與同步轉(zhuǎn)速一致來(lái)區(qū)分異步發(fā)電機(jī)或同步發(fā)電機(jī)，則雙饋發(fā)電機(jī)應(yīng)當(dāng)被稱(chēng)為異步發(fā)電機(jī)。但是，從外特性來(lái)看，雙饋發(fā)電機(jī)在很多地方又與同步發(fā)電機(jī)類(lèi)似。,20/23,雙饋電機(jī)變頻調(diào)速的幾個(gè)研究點(diǎn),控制方式 1）矢量控制 轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向 定子磁場(chǎng)定向 氣隙磁場(chǎng)定向 電壓定向 2）直接轉(zhuǎn)距控制,21/23,磁通觀測(cè)器 1）電壓模型法 2）電流模型法

9、3）組合模型法 4）旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的磁通觀測(cè)法,22/23,無(wú)速度傳感器 在高性能的電機(jī)矢量控制中，轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制環(huán)節(jié)一般是必不可少的。通常，采用光電碼盤(pán)等速度傳感器來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)速檢測(cè)，并反饋轉(zhuǎn)速信號(hào)。但是，速度傳感器的安裝會(huì)增大成本，降低系統(tǒng)的魯棒性。故采用無(wú)速度傳感器。 無(wú)速度傳感器矢量控制就是利用電動(dòng)機(jī)電流、電壓信息，通過(guò)電流模型法或者電壓模型法計(jì)算出磁鏈和坐標(biāo)轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)速。,23/23,常見(jiàn)速度估