浅谈双馈式风力发电机

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浅谈双馈式风力发电机

作者：刘鑫尚

来源：《中小企业管理与科技·上旬刊》2012年第08期

摘要：随着全球能源危机的不断加重和环境的严重污染，风力发电机技术越来越受到人们的重视，双馈式风力发电机也已成为风力发电装备重点发展的方向之一。本文主要分析了双馈式发电机的结构、工作原理和控制方法。 关键词：风力发电 双馈式风力发电机 控制 1 双馈式发电机的组成和原理

1.1 结构：双馈式发电机的定子结构和异步发电机的相同，转子上带有滑环和电刷。双馈式风力发电系统结构如图1所示，从图中可以看出定子绕组与电网直接相连，而转子绕组则是通过可逆变流器与电网相连[1][2]。

1.2 基本原理：双馈式电机的定子、转子电流产生的旋转磁场始终是相对静止的，当发电机转子变化而频率不变时，发电机的转速和定转子电流频率之间的关系为表示为： f1=(pn/60)±f2 式1

式中：f1为定子电流频率，单位为Hz；f2为转子电流频率，单位为Hz；p为发电机的磁极对数；n为转子的转速，单位为r/min。

由上式可知，当发电机的转速发生变化时，可以通过调节f2来维持f1不变，来保证与电网频率相同，实现变速恒频控制。

根据转子的转速不同，双馈式发电机可以有三种运行状态，如图2-3所示，图中：P2为发电机轴上输入的机械功率；Pem为转子传递到定子上的电磁功率；sPem为转子输入/出的有功功率；（1±|s|）Pem为定子绕组输出的有功功率。

①亚同步运行状态：此时n0，式子1取“+”，频率为f2的转子电流产生的旋转磁场的向速与转子转动方向相同，功率流动方如图2（a）所示，从图中可以看出，P2=Pem=(1-s) Pem+sPem，由于此时s>0，所以sPem>0，故需要电网给转子回路提供电能，定子绕组输出的电能为(1-s) Pem，小于转子传递到定子的电能Pem。

②超同步运行状态：发电机运行于该状态时，n>n1，转差s

③同步运行状态：在该状态下，发电机的转子转速与同步转速相同，故电机转子电流为一直流量，与同步发电机相同。