7.1 异步电机双馈调速工作原理
双馈异步电机工作原理
双馈异步电机工作原理双馈异步电机是一种特殊类型的异步电机，其工作原理是通过在转子绕组上接入一个附加回路（称为双馈回路），来改变转子电流和磁场，从而实现调节转矩和速度的目的。
双馈异步电机的转子绕组通常由一个固定在转子上的双馈绕组组成，该绕组由若干套波纹形状的金属环组成。
当电机工作时，通过定子的电流产生的旋转磁场会感应出转子绕组中的电动势。
双馈绕组上的金属环构成一个闭合回路，电流会从定子绕组流入转子绕组，形成一个旋转电流环。
双馈绕组中的旋转电流环会在旋转的磁场作用下，产生一个旋转磁场。
这个旋转磁场与定子绕组的旋转磁场相互作用，形成一个增强或减弱的磁场。
这个增强或减弱的磁场会影响到电机的转矩和速度。
当电机需要增大转矩时，可以通过调节双馈绕组的电流来改变转子磁场的强度。
通过调节双馈回路中的电阻、电感、电容等参数，可以实现对转子电流的控制，从而调节磁场的大小和方向。
当磁场增强时，电机的转矩也随之增大，反之亦然。
双馈异步电机还可以通过调节旋转电流环的位置来改变转子磁场的相位和方向。
通过调节双馈绕组上的金属环的位置，可以改变旋转电流环的位置，进而改变旋转磁场的相位和方向。
这样一来，电机的转矩方向也可以随之改变。
双馈异步电机的优点在于可以通过调节转子绕组上的双馈回路，实现对电机转矩和速度的调节。
这种调节方式相对简单，且具有较高的效率。
同时，双馈异步电机还具有很好的过载能力和起动性能，适用于大功率、恶劣工况下的应用。
总体来说，双馈异步电机的工作原理是通过调节转子绕组上接入的双馈回路，来控制转子磁场的大小、方向和相位，从而实现对电机转矩和速度的调节。
这种调节方式简单有效，适用于大功率、恶劣工况下的应用。
异步电机双馈调速工作原理
异步电机双馈调速工作原理首先，异步电机双馈调速的基本工作原理是通过降低转子电压的频率来调整转子的转速。
根据电机的转子电压等于输入电压减去转子电流的电压降，通过降低转子电压的频率，可以实现转子转速的调整。
具体来说，通过改变额外绕组的电压和频率，调整电机的转子电压和转速。
当降低转子电压的频率时，转子电流的幅值减小，转子电力降低，转子的转速也随之降低。
反之，当增加转子电压的频率时，转子电流的幅值增加，转子电力增加，转子的转速也随之增加。
其次，异步电机双馈调速还包括电流均分控制。
电流均分控制是指通过调整额外绕组的电压和频率，使额外绕组的电流分布均匀，使得转子的各个绕组受到的转矩相等。
通常情况下，额外绕组的电流分布不均匀，可能导致转子产生额定转矩以下的转矩。
电流均分控制可以通过调整额外绕组的电压和频率，使得额外绕组的电流分布均匀，从而实现转矩均分，提高电机的工作效率。
最后，异步电机双馈调速还涉及到转矩控制。
转矩控制是指在转速调整的同时，实现对电机输出转矩的控制。
通过改变额外绕组的电压和频率，可以调整转子的电磁转矩大小。
一般来说，转子电压越大，额外绕组电压越大，电磁转矩也越大。
通过控制额外绕组的电压和频率，可以实现对电机输出转矩的控制，使电机能够适应不同负载条件下的需要。
需要注意的是，异步电机双馈调速需要额外安装绕组和调速装置，相比于普通的异步电机，成本和复杂度都会有相应的增加。
但由于其实现了转速和转矩的调控，使得电机能够适应不同负载条件和工作需求，广泛应用于风力发电、轨道交通等领域，成为现代工业中常见的调速技术之一综上所述，异步电机双馈调速的工作原理包括转子电压降频调整、电流均分控制和转矩控制三个方面。
通过调整额外绕组的电压和频率，可以实现电机的转速和转矩的调节，从而适应不同工况和需求。
这项技术的应用在现代工业中具有重要的意义，可以提高电机的工作效率和稳定性，减少能源的消耗。
双馈式异步发电机的工作原理
双馈式异步发电机的工作原理双馈电机的原理目前的风电机组多采用恒速恒频系统，发电机多采用同步电机或异步感应电机。
在风电机组向恒频电网送电时，不需要调速，因为电网频率将强迫控制风轮的转速。
在这种情况下，风力机在不同风速下维持或近似维持同一转速。
效率下降，被迫降低出力，甚至停机，这显然是不可取的。
与之不同的是，无论处于亚同步速或超同步速的双馈发电机都可以在不同的风速下运行，其转速可随风速变化做相应的调整，使风力机的运行始终处于最佳状态，机组效率提高。
同时，定子输出功率的电压和频率却可以维持不变，既可以调节电网的功率因数，又可以提高系统的稳定性。
(1) 双馈电机的工作特性双馈电机的结构类似于绕线式感应电机，定子绕组也由具有固定频率的对称三相电源激励，所不同的是转子绕组具有可调节频率的三相电源激励，一般采用交-交变频器或交-直-交变频器供以低频电流。
当双馈电机定子对称三相绕组由频率为f1(f1=p·n1/60)的三相电源供电时，由于电机转子的转速n＝(l-s)n1(s为转差率，n1为气隙中基波旋转磁场的同步速率)。
为了实现稳定的机电能量转换，定子磁场与转子磁场应保持相对静止，即应满足:ωr＝ω1-ω2其中:ωr是转子旋转角频率;ω1是定子电流形成的旋转磁场的角频率;ω2是转子电流形成的旋转磁场的角频率。
由此可得转子供电频率f2＝s·f1，此时定转子旋转磁场均以同步速n1旋转，两者保持相对静止。
与同步电机相比，双馈电机励磁可调量有三个:一是与同步电机一样，可以调节励磁电流的幅值;二是可以改变励磁电流的频率；三是可以改变励磁电流的相位。
通过改变励磁频率，可调节转速。
这样在负荷突然变化时，迅速改变电机的转速，充分利用转子的动能，释放和吸收负荷，对电网的扰动远比常规电机小。
另外，通过调节转子励磁电流的幅值和相位，可达到调节有功功率和无功功率的目的。
而同步电机的可调量只有一个，即励磁电流的幅值，所以调节同步电机的励磁一般只能对无功功率进行补偿。
双馈异步发电机 工作原理
双馈异步发电机工作原理
双馈异步发电机是一种常用于风力发电系统的发电机，其工作原理是利用两个独立的电路，即主回路和辅助回路，来实现有效的变速调节和发电功率控制。
主回路是由发电机的定子绕组和电网组成，它负责将发电机产生的电能传输到电网中。
辅助回路由辅助回路绕组和产生逆变电压的逆变器组成。
辅助回路将逆变后的电能送回到发电机的转子绕组中，这样就形成了发电机的双馈结构。
通过控制逆变器输出的电压和频率，可以实现对发电机的转速和功率的调节。
在运行过程中，双馈异步发电机的转子绕组通过转速传感器等装置实时监测转子的转速，并将转速信号传输给控制系统。
根据所设定的转速和功率要求，控制系统通过调节逆变器的输出电压和频率，来控制转子的转速。
具体地说，当风能资源较为丰富时，控制系统会提高逆变器的输出电压和频率，从而提高转子的转速。
反之，当风能资源较为稀缺时，控制系统会降低逆变器的输出电压和频率，使转子的转速下降。
通过灵活地调节逆变器的输出，双馈异步发电机能够在不同的风力条件下运行，并始终保持较高的发电效率。
总的来说，双馈异步发电机通过在转子回路中引入辅助回路，并通过逆变器来调节转子的转速和功率，实现了对风力发电系统的灵活控制。
这种发电机具有高效、可靠和可变风速工作范围宽等优点，成为风力发电系统中常用的发电设备之一。
双馈异步发电机原理最好的讲解
双馈异步发电机工作原理一、先知道什么是双馈风力发电机双馈发电的意思就是指感应电机的定子、转子同时能发出电能，双馈发电机其转子和定子都最终连于电网，转子与定子都参与励磁，其定子和转子都可以与电网有能量的交换。
二、双馈异步发电机的原理是通过叶轮将风能转变为机械转矩，通过主轴传动链，经过齿轮箱增速到异步发电机转速后，通过励磁变流器励磁而将发电机的定子电能并入电网。
如果超过发电机同步转速，转子也处于发电状态，通过变流器向电网馈电。
双馈发电机正是由叶片通过齿轮箱变速，带动以达到定子侧输出相对完美正弦波，同时在额定转速下，转子侧也能同时发出电流，已达到最大利用风能效果。
三、特点1、由于定子直接与电网连接，转子采用变频供电，因此，系统中的变频器容量仅仅取决于发电机运行时的最大转差功率，一般发电机最大转差功率为25%-35%，因而变频器的最大容量仅为发电机容量的1/4-1/3，这样系统的总体配置费用就比较低。
2、具有变速恒频的特性。
3、可以实现有功功率和无功功率的调节。
四、如何实现变速恒频。
设双馈发电机的定子转子绕组为对称绕组，电机的极对数为P，根据旋转磁场理论，当定子对称三相绕组施以对称三相电压，有对称三相电流流过时，会在电机的气隙中形成一个旋转磁场，这个旋转磁场的转速n1为同步转速，它与电网频率f1及电机的极对数p的关系如下：n1=60f1/p ,同样在转子三相通入频率为f2的三相对称电流，所产生的旋转磁场速度为n2=60f2/p,改变f2即可改变n2，而且若改变通入转子三相电流相序，还可以改变此转子旋转磁场的转向，因此若设n1为对应于电网频率为50Hz时双馈发电机的同步转速，而n为电机转子本身的旋转速度，则只要维持n±n2=n1=常数，则双馈电机定子绕组的感应电势如同在同步发电机一样，其频率将始终维持为f1不变。
双馈发电机的转差率s=(n1-n)/n1 ,则双馈发电机转子三相绕组内通入的电流频率应为f2=pn2/60=p(n1-n)/60=p(n1-n)/n1*n1=pn1/60*(n1-n)/n1=f1*s上式表明：在异步发电机转子以变化的转速转动时，只要在转子的三相对称绕组中通入转差频率为f1*s的电流，则在双馈发电机定子绕组中就能产生50Hz的恒频电势，所以根据上述原理，只要控制好转子电流的频率，就可以实现变速恒频发电了。
什么是“双馈”？双馈异步发电机的原理和条件是什么？
什么是“双馈”？双馈异步发电机的原理和条件是什么？“双馈”是异步电机的一种运行方式，也是一个专用术语。
其中的“馈”字，英语为“Fed ”，在这里，汉语应该理解为电能“交换”，故双馈即是双端馈电。
注意，“Fed ”并不确指电能的交换方向（输出还是输入），所以，双馈既有双馈发电机，亦有双馈电动机。
对于绕线转子的异步电机，除了定子必然和电源相联之外，转子也可以和电源相联，于是，当电机作为发电机时，称之为双馈异步发电机；反之作为电动机时，则称为双馈电动机，而只有一端和电源相联的普通电机则属于“单馈”。
还要指出，双馈发电或双馈电动均属于和外部电源的电能交换，因此，双馈（Double Fed ）以及串级（Cascade Control ）都应归属于外馈（）。
双馈异步发电机的基本原理和普遍的异步发电机原理是一致的，所不同的是，双馈发电机的转子不是单纯地输入机械功率M P ，还有和附加电源交换的电功率K P 。
这样做的目的何在？我们先从普通的异步发电机谈起。
按照异步电机的原理，异步发电机的功率转换流程为转子功率2P —→电磁功率em P —→定子电功率1P考虑到功率转换中的损耗，转子的功率2P 必须大于转子的电磁功率em P ，即有2P ＞em P这是能量守恒的体现，也是异步发电机的核心原理。
发电机目的是将机械能转化为电能，所以，按理转子功率2P 应该就是机械功率M P ，但是问题出来了，根据电机学和力学原理，旋转电机的机械功率普遍表达为n T P M M 602π= 等于机械转矩M T 和转速n 的乘积；而异步电机的电磁功率表达为1602n T P em π= 即为电磁转矩T 和同步转速1n 的乘积。
同步转速是旋转磁场的转速，且pf n 1160=考虑到电机稳定运行必然遵循转矩平衡原理，也就是机械转矩和电磁转矩大小相等，方向相反，即M T T =结果，在n ＜1n （亚同步）时，却是M P ＜em P或者2P ＜em P转子功率小于电磁功率，异步电机不但不能发电，反而是作电动机运行。
双馈异步发电机工作原理
双馈异步发电机工作原理
双馈异步发电机是一种常见的发电机类型，其工作原理相对复杂，但通过深入了解其结构和工作原理，我们可以更好地理解其在
发电领域的应用。
在本文中，我们将详细介绍双馈异步发电机的工
作原理，帮助读者更好地理解这一技术。
首先，双馈异步发电机由定子和转子两部分组成。
定子部分类
似于普通的异步发电机，而转子部分则具有额外的电气设备，使其
具有双馈特性。
在发电机运行时，定子部分产生的磁场会感应转子
部分产生额外的电流，从而形成双馈效应。
双馈异步发电机的工作原理可以简单分为以下几个步骤，首先，当发电机转子部分受到机械输入时，会产生旋转磁场；其次，定子
部分的三相绕组会感应旋转磁场，从而产生感应电动势；接着，这
部分感应电动势会驱动定子部分形成电流，进而产生磁场；最后，
这个磁场与转子部分的磁场相互作用，形成电磁转矩，从而驱动发
电机产生电能。
双馈异步发电机的工作原理相对于普通的异步发电机来说更为
复杂，但其双馈特性使其在一些特定的场合具有更好的性能。
例如，
在风力发电领域，双馈异步发电机能够更好地适应风能的波动，提高发电效率；在水力发电领域，双馈异步发电机能够更好地适应水流的变化，提高发电稳定性。
总的来说，双馈异步发电机是一种在特定场合具有优势的发电机类型，其工作原理虽然相对复杂，但通过深入了解其结构和工作原理，我们可以更好地理解其在发电领域的应用。
希望本文能够帮助读者更好地理解双馈异步发电机的工作原理，为相关领域的研究和应用提供帮助。
双馈异步发电机原理
双馈异步发电机原理双馈异步发电机（Double Fed Induction Generator，DFIG）是一种常用于风力发电系统的电机。
它具有一定的功率调节能力和较高的发电效率，在现代能源领域得到广泛应用。
本文将就双馈异步发电机的原理进行介绍。
一、简介双馈异步发电机由固定部分（定子）和旋转部分（转子）组成。
定子绕组中通以三相对称电流，形成旋转磁场，而转子通过刚性转子轴与风力发电机的转动相连。
定子与转子的耦合通过定子绕组和转子绕组之间传递电流来实现。
这就是为什么它被称为“双馈”发电机的原因。
二、工作原理当双馈异步发电机以风力发电机的转动速度运转时，风轮带动发电机旋转，同时将机械能转化为电能。
定子的电压通过电网和电池汇流条供电。
为了实现双馈异步发电机的控制，定子绕组由逆变器供电，逆变器通过电网进行功率调节，并使双馈异步发电机保持在最佳工作状态。
三、主要特点1. 调节能力：双馈异步发电机的电压和频率可以通过逆变器调节，从而实现对功率输出的精确控制。
这使得它在风能系统中成为一种理想的发电机。
2. 高效性能：相比传统发电机，双馈异步发电机在输送能量时能够减小电流的损耗，提高发电效率。
3. 提高动态响应：双馈异步发电机可以通过逆变器的调节来提高其动态响应能力，使其能够更快速地适应变化的风速和负载。
4. 减少对电网的影响：双馈异步发电机可以通过逆变器来控制发电功率，减少对电网的负荷影响，提高电网的稳定性和可靠性。
四、应用领域双馈异步发电机在风力发电系统中得到广泛应用。
其调节能力和高效性能使其成为风能转换系统的核心组件。
同时，双馈异步发电机也可以应用于其他领域，如水力发电、轨道交通以及工业领域等。
总结双馈异步发电机具有调节能力强、高效、动态响应快以及对电网影响小等特点，为风力发电系统带来了巨大的发展潜力。
随着能源需求的不断增长，双馈异步发电机将继续在可再生能源领域发挥重要作用，为我们提供更清洁、可持续的发电解决方案。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
绕线转子异步电机双馈调速系统——转差功率馈送型调速系统
7.1 异步电机双馈调速工作原理
本节提要
概述
异步电机转子附加电动势的作用
一、概述
转差功率的利用
众所周知，作为异步电动机，必然有转差功率，要提高调速系统的效率，除了尽量减小转差功率外，还可以考虑如何去利用它. 但要利用转差功率，就必须使异步电动机的转子绕组有与外界实现电气联接的条件，显然笼型电动机难以胜任，只有绕线转子电动机才能做到.
绕线转子异步电动机
绕线转子异步电动机结构如图所示，从广义上讲，定子功率和转差功率可以分别向定子和转子馈入，也可以从定子或转子输出，故称作双馈电机。
绕线转子异步电动机转子串电阻调速
根据电机理论，改变转子电路的串接电阻，可以改变电机的转速。
转子串电阻调速的原理如图所示，调速过程中，转差功率完全消耗在转子电阻上。
双馈调速的概念
所谓“双馈”，就是指把绕线转子异步电机的定子绕组与交流电网连接，转子绕组与其他含电动势的电路相连接，使它们可以进行电功率的相互传递。
至于电功率是馈入定子绕组和/或转子绕组，还是由定子绕组和/或转子绕组馈出，则要视电机的工况而定。
双馈调速的基本结构
如上图所示，在双馈调速工作时，除了电机定子侧与交流电网直接连接外，转子侧也要与交流电网或外接电动势相连，从电路拓扑结构上看，可认为是在转子绕组回路中附加一个交流电动势。
功率变换单元
由于转子电动势与电流的频率随转速变化，即，因此必须通过功率变换单元（Power Converter Unit—CU）对不同频率的电功率进行电能变换。
对于双馈系统来说，CU应该由双向变频器构成，以实现功率的双向传递。
双馈调速的功率传输
（1）转差功率输出状态
异步电动机由电网供电并以电动状态运行时，它从电网输入（馈入）电功率，而在其轴上输出机械功率给负载，以拖动负载运行；
（2）转差功率输入状态
当电机以发电状态运行时，它被拖着运转，从轴上输入机械功率，经机电能量变换后以电功率的形式从定子侧输出（馈出）到电网.
二、异步电机转子附加电动势的作用
异步电机运行时其转子相电动势为
Er = sEr0
式中 s —异步电动机的转差率；
Er0 —绕线转子异步电动机在转子不动时的相电动势，或称转子开路电动势，也就是转子额定相电压值.
转子相电流的表达式为：
式中 Rr —转子绕组每相电阻;
Xr0 — s = 1时的转子绕组每相漏抗
转子附加电动势
绕线转子异步电动机转子附加电动势的原理图
附加电动势与转子电动势有相同的频率，可同相或反相串接。
有附加电动势时的转子相电流：
如图7-1所示，绕线转子异步电动机在外接附加电动势时，转子回路的相电流表达式
转子附加电动势的作用
1. Er 与 Eadd 同相
当Eadd ↑ ，
s1Er0 + Eadd ↑→ I r ↑→ Te ↑→ n ↑→ s ↓
使得：
这里：
s1 > s2 转速上升；
转子附加电动势的作用（续）
当Eadd ↓ ，
s1Er0 + Eadd ↓→ I r ↓→ Te ↓→ n ↓→ s ↑
使得：
这里：
s1 < s2 转速下降；
转子附加电动势的作用（续）
2. Er 与 Eadd反相
同理可知，若减少或串入反相的附加电动势，则可使电动机的转速降低。
所以，在绕线转子异步电动机的转子侧引入一个可控的附加电动势，就可调节电动机的转速。