双馈异步风力发电机(西莫讲堂)
主讲人：aser
关键词：双馈异步风力发电机
协助讨论：
Edwin_Sun lidb856 pat baizengchen
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会议摘要：
1. 引言：
风力发电机组主要包括变频器，控制器，齿轮箱（视机型而定），发电机，主轴承，叶片等等部件，在这些部件中发电机目前国产化程度最高，它的价格约占机组的10%左右。
发电机主要包括2种机型：永磁同步发电机和异步发电机。
永磁同步发电机低速运行时，不需要庞大的齿轮箱，但是机组体积和重量都很大，1.5MW的永磁直驱发电机机舱
会达到5米，整个重量达80吨。
同时，永磁直驱发电机的单价较贵，技术复杂，制造困难，但是这种机型的优点是少了个齿轮箱，也就少了个故障点。
异步发电机是由风机拖动齿轮箱，再带动异步发电机运行，因为叶片速度很低，齿轮箱可以变速100倍，以让风机在1500RPM下运行，目前流行的是双馈异步发电机，主要有1.25MW，1.5MW，2MW三种机型，异步发电机的机组单价低，1KW大概需6000元左右，而且技
术成熟，国产化高。
2.双馈异步发电机的原理：
所谓双馈，可以理解为定子、转子同时可以发出电能，发电机原理理论上说只要有动力带动电动机，在电动机的定子侧就能直接发出电能。
现代变速双馈风力发电机的工作原理就是通过叶轮将风能转变为机械转矩（即风轮转动惯量），通过主轴传动链，经过齿轮箱增速
到异步发电机的转速后，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，带动电机高速旋转，同时转子接变频器，通过变频器PWM控制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，以达到最大利用风能效果。
通俗的讲，就是要变频器控制转子电流，反馈到定子上面，保证定子发出相对完美的正弦无谐波电能，同时在额定转速下，转子也
能发出功率出来。
有个大致感觉是
1.5MW发电机的定子发电量大概1200KW，转子大约300KW，转子侧发出的功率要在30%以下，总之越少越好这样可以让变频器功率小点。
3. 双馈异步发电机的设计难点：
结构设计难点：因机舱封闭体积，
风机运行环境非常恶劣，需要气温-30～55度之间正常运行，希望电机尺寸尽量小，风机对发电机重量有严格要求，部分厂家对转子转动惯量也有要求。
发电机需要高速运行，但振速要小，通常要小于2.8mm/s。
此外对于水冷的电机入水温度较高，需要考虑维修和维护问题！比如轴承自动加油等！还有就是，整个发电机是倾斜运行的，大概4～5度的倾斜角度，这个在结构设计时候需要考虑～～大家看到发电机的轴承就知道
了。
电气设计难点：风机需要效率97%以上，由于转子绕组接变频器，接变频器就会引发谐波电流，会引起铜耗，铁耗等！此外定子转子承受很大冲击电压，提高绕组温升问题是优先考虑，转子电流非常大，上千安培，滑环设计也是难点！电机会有轴电流，需要考虑绝缘问题！同时高空运行需要防雷处理！转子绕组线规非常大，成型困难！尽量控制
转子输出功率尽量小于30%，以缩小变
频器的功率。
Q＆A：
如果是电动机运行的话，怎么启动呢，能直接启动吗？需要转子先短路后等达到一定速度后再双馈吗？
一般铭牌上会有低速和高速的数据，一般是在风速3m/s到14m/s运行，低速下面,定子发出电能，转子由变频器交流送电驱动（无功功率），比如1.5MW 的发电机它可能工作速度为300～1800 都有可能，你们看看铭牌就知道了，就是说叶片速度太低，这个系统就不工作的，只有一定风速下，整个系统才会运行，机舱上面有个自动侧风速的风速仪。
我的风力发电是33kw的,也是一个异步发电机,整个结构也和你说的差不多,可是我还真没发现有变频器,它是怎么个
原理呢？
对于小功率发电机，没必要加变频器，你想想变频器价格昂贵。
一般是矢量控制还是直接转矩控
制呢？
通常变频器是PWM矢量控制的。
增速箱的速比可以调节吗？
可以的。
齿轮箱的外形结构如下所
示：
齿轮箱照片1
齿轮箱照片2
齿轮箱数据参数
不要齿轮箱，那电机转速太低，变频器容量要大了吧？
齿轮箱能免则免，太笨重而且要维护。
不要齿轮箱的话，得用同步机，低速一般只能选择同步机。
但是同步机一
般直径很大。
齿轮箱转速比一般是固定的还是
运行过程中要调节？
齿轮箱转速比一般是固定的。
设计风力发电机一般按F级绝缘
设计吗，好像散热不太好？
按H级设计，散热不好，所以绝缘
级别高。
电机在亚同步的时候，转子电流是流入转子的，在超同步后转子发电，电流流出转子，磁场方向是否改变？因为在这个过程中转子电流已经换向了？电流反向期间是否有过零点？
双馈异步电机的有三个运行状态即“亚同步状态（转速小于同步转速时）”、“同步状态”以及“超同步状态”，在电机的运行过程中，从转子电流看，是逐渐增大的趋势，而转子功率有正负变化，越到后面无功功率越来越大。
是电压正负反向吗？
不是这么理解的，功率为正可以认为电机是向外输送电能，功率为负可以认为变频器向电机输送电能。
4、双馈异步发电机的结构特点：
目前流行的双馈异步发电机，都是采用水冷或者空冷的方式的。
同样是水冷的电机，风力发电机与普通电动机不同的是：风力发电机没带水冷冷却器；而空冷的发电机多了一个很大的冷却器。
另外，水冷发电机的机座是圆柱体的，机座里面焊接了很多水管，空冷发电机是长方体的，上面有个空气冷却器。
同时，水冷电机客户比较担心腐蚀性。
水冷发电机照片
空冷发电机的风扇分为“轴流式”和“离心式”两种，图示为“离心式”。
空冷发电机照片
Q＆A：
水冷电机是如何冷却？水冷电机里的水是循环的吗？是不是冷水从管子
里走带走温度？
大家想想风机那么高，怎么送水上去？～～其实水冷电机的水管连接循环
水系统送水，全名叫“恒温自循环水装置”，它可以保证送入电机水温恒定。
也就是说，装上的水就不动了，在电机里面循环使用？
送水温度55度左右，机壳整圆圈
焊接水管（10mm内径左右）。
55度是不是太高了？
55度是标准环境温度。
电机的平均温升一般是多少？
F级绝缘不超过105K，通常制造按照H级绝缘制造，考核按照F级绝缘考
核。
水冷电机要比风冷小吧？从重量
和体积上大概能小多少？
水冷电机少了一个冷却器，体积小了一半左右，但是水长期流来流去，容易生锈。
一旦生锈的话，整套的东西就
无法工作了。
用不锈钢的机壳不就不会有水锈
了么？
不锈钢的机座焊接和加工工艺都比较困难，一方面如果用不锈钢，造价贵，而且不现实而且整套冷却系统里不单单只有电机一样东西，水冷系统用户
不是会很放心。
焊接的地方怎么防锈呢？
一般要求工艺上要处理得好，具体怎么焊接的用什么材料焊接的都有讲究，要采用特殊的工艺，白钢焊条等等。
发电机选用的轴承是绝缘轴承，电机是倾斜使用，前后轴承都是采用滚珠
轴承，现在绝大厂家采用的是SKF的陶瓷绝缘轴承，其实无刷电机要求高的也用陶瓷绝缘轴承，有些电动机上面也选
用绝缘轴承。
为什么要用绝缘轴承？
因为存在轴电压，其实是轴电流～～只要是接变频器，就会有谐波，只要有谐波，就三相不平衡，谐波大家可以把它想象为“不规则的正旋波”，当产生轴电流的时候，轴承会立即损坏。
两侧都是陶瓷轴承吗？
两侧！电动机只是一侧，而我们发
电机是两侧。
为什么电动机是一侧，而发电机是
两侧？
发电机两侧都要链接东西电机只
是驱动段一侧。
另外，轴承润滑油脂也不一样，因为风机长时间才能维护一次，所以大部分发电机采用自动润滑系统，这个润滑系统是要加电池的，它可以自动补油进去。
在特殊场合选用的电机就需要这种东西，因为有的工况下人不能进去给轴
承加油。
自动润滑系统照片
有了这个多长时间维护一次？
一般是一年派人上去维护一次，这
个不一定的。
发电机的滑环目前大部分靠进口，因为转子电流非常大，而且每相之间必
须绝缘。
滑环照片。
双馈风力发电机双PWM变换器控制及实现PPT学习教案
第43页/共91页
DFIG定子电压定向控制
DFIG的功率控制
第44页/共91页
DFIG定子电压定向控制
第45页/共91页
四、网侧PWM变流器及其控制
1. 网侧PWM变流器实际是三相电压型PWM整流器
第46页/共91页
2. 双馈用双PWM变流器关系
第47页/共91页
3. 网侧变流器的数学模型
坐标变换原理、DFIG数学模型推导在下一步算法开发中详细进行介绍
第34页/共91页
三、转子侧PWM变流器及对DFIG控制
4. 电网电压恒定下DFIG简化电压方程
➢并网DFIG的电压幅值、频率和相位恒定 ➢定子磁链恒定，即忽略定子励磁电流的动态过程
可控量是转子电压、直接被控的对 象是转子电流。转子电压和电流是 矢量控制环设计的基础。不同的矢 量定向就有不同的控制方案。常用 的定子磁链和定子电压定向。
Voltage and currents 第29页/共91页
二、双馈用变流器的要求及拓扑
➢变流器比较及发展趋势
➢主功率元器件数量：尽管交-交变流器和 矩阵变流器无需中间直流环节，但是主功 率器件比两电平变流器多。电压型两电平 双PWM变流器具有优势。 ➢电压传输比：电压型PWM变流器高。 ➢效率：谐振变流器高，其次是多电平。
第22页/共91页
两电平电压型双PWM变流器 ➢缺点
中间直流侧电压的波动。如果增加直流母线电容值，电容体积庞 大，随着时间的增加电容值减少，影响寿命。目前通常采用功率平衡 控制方式来解决。
第23页/共91页
二、双馈用变流器的要求及拓扑
➢多电平双P W M 变流器
➢为了满足风力发电对高压、大功率和高品质变流器的需求，多电 平变流技术得到广泛应用。 ➢采用多电平变流技术后，可以在常规功率器件的耐压基础上，提 高电压等级，获得更高级（台阶）的输出电压，使波形更接近正 弦。谐波含量少，电压变化率小，并获得更大的输出容量。 ➢典型的多电平拓扑结构有：二极管箝拉型、飞越电容型，级联H 桥型、混合箝拉型等。 ➢随着电平数增加，箝拉器件的数目也增加，导致系统实现困难。 通常以三电平、五电平变流应用居多。
简述双馈式异步风力发电机基本工作原理
简述双馈式异步风力发电机基本工作原理
双馈式异步风力发电机是一种新型的风力发电技术，它具有高效率、高可靠性、低成本等优点。
双馈式异步风力发电机是一种结构简单、可靠性高、控制方便的风力发电机，它采用异步电动机作为发电机，以及双馈控制系统。
双馈式异步风力发电机的工作原理是：当风力发电机受到风力的驱动时，发电机的转子会受到风力的驱动，从而产生电流。
双馈控制系统会根据转子的转速和转矩来控制发电机的输出功率，从而有效地提高发电机的效率。
此外，双馈式异步风力发电机还可以通过控制系统的调节来实现自动调节输出功率，从而达到节能的目的。
双馈式异步风力发电机是一种高效、可靠、低成本的风力发电技术，它可以有效地提高发电机的效率，并可以实现自动调节输出功率，从而节能。
变速恒频双馈异步发电机运行原理讲义
变速恒频双馈风力发电机运行原理张 波风力发电以其无污染和可再生性，日益受到世界各国的广泛重视，近年来得到迅速发展。
采用双馈电机的变速恒频风力发电系统与传统的恒速恒频风力发电系统相比具有显著的优势，如风能利用系数高，能吸收由风速突变所产生的能量波动以避免主轴及传动机构承受过大的扭矩和应力，以及可以改善系统的功率因数等。
双馈电机变速恒频（VSCF ）风力发电系统，是通过调节转子绕组励磁电流的频率、幅值、相位和相序来实现变速恒频控制。
它的核心技术是基于电力电子和计算机控制的交流励磁控制技术。
1 工作原理1.1 双馈电机的VSCF 控制原理VSCF 风力发电系统主要由风力机、增速箱、双馈发电机、双向变频器和控制器组成。
双馈发电机可在不同的转速下运行，其转速随风速的变化可作适当的调整，使风力机的运行始终处于最佳状态，以提高风能的利用率。
当电机的负载和转速变化时，通过调节馈入转子绕组的电流，不仅能保持定子输出的电压和频率不变，而且还能调节发电机的功率因数。
双馈异步发电机的结构类似绕组感应发电机，其定子绕组直接接入电网，转子绕组由一台频率、电压可调的低频电源（一般采用交-交变频器或交-直-交变频器）供给三相低频电流，图1给出这种系统的原理框图。
当转子绕组通过三相低频电流时，在转子中形成一个低速旋转磁场，这个磁场的旋转速度（n 2）与转子的机械转速（n ）相叠加，使其等于定子的同步转速（n 1），即21n n n ±=从而在发电机定子绕组中感应出相应与同步转速的工频电压。
由上面转速关系可以推出风力发电机转速与定、转子绕组电流频率的关系，即式中 f 1、f 2、n 和p 分别为定子电流频率、转子电流频率、发电机的转速和极对数。
当风速变化时，转速随之而变化。
由式(1)可知，当转速n 发生变化时，若调节f 221()f sf =±相应变化，可使f 1保持恒定不变，即与电网频率保持一致，实现风力发电机的VSCF 控制。
双馈异步发电机
双馈异步发电机交流励磁发电机又被人们称之为双馈发电机.交流励磁发电机由于转子方采用交流电压励磁,使其具有灵活的运行方式,在解决电站持续工频过电压、变速恒频发电、抽水蓄能电站电动-发电机组的调速等问题方面有着传统同步发电机无法比拟的优越性。
交流励磁发电机主要的运行方式有以下三种:1) 运行于变速恒频方式;2) 运行于无功大范围调节的方式;3) 运行于发电-电动方式。
关于双馈异步风力发电机：双馈异步风力发电机是一种绕线式感应发电机，是变速恒频风力发电机组的核心部件，也是风力发电机组国产化的关键部件之一。
该发电机主要由电机本体和冷却系统两大部分组成。
电机本体由定子、转子和轴承系统组成，冷却系统分为水冷、空空冷和空水冷三种结构[1]。
双馈异步发电机的定子绕组直接与电网相连，转子绕组通过变频器与电网连接，转子绕组电源的频率、电压、幅值和相位按运行要求由变频器自动调节，机组可以在不同的转速下实现恒频发电，满足用电负载和并网的要求。
由于采用了交流励磁，发电机和电力系统构成了"柔性连接"，即可以根据电网电压、电流和发电机的转速来调节励磁电流，精确的调节发电机输出电压，使其能满足要求。
双馈异步发电机原理：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。
双馈异步发电机的工作特性：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。
双馈异步风力发电机机组变流器基本运行原理
双馈异步风力发电机机组变流器基本运行原理一、引言近年来，随着环保意识的提高和可再生能源的重要性日益凸显，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，受到了广泛的关注和推广。
而风力发电机组作为风力发电系统的核心部件，其稳定性和效率对整个系统的运行影响重大。
双馈异步风力发电机机组变流器作为风力发电机组的关键部件之一，其基本运行原理对整个系统的性能具有重要影响，因此有必要对其进行全面了解和分析。
二、双馈异步风力发电机机组概述双馈异步风力发电机机组是一种常见的风力发电机组类型，其主要由风轮、叶片、主轴、发电机、变流器等组成。
风轮转动驱动主轴旋转，主轴通过传动系统带动发电机工作，发电机将机械能转化为电能输出给电网。
其中变流器起着将发电机输出的交流电转换为直流电，通过逆变器将直流电再转换为交流电，并使得风力发电机组能够与电网实现同步运行的重要作用。
三、双馈异步风力发电机机组变流器基本结构双馈异步风力发电机机组变流器主要由变流器电路、控制系统和通信系统等组成。
其中变流器电路包括整流部分和逆变部分，控制系统负责对变流器进行控制和监测，通信系统用于与上层监控系统进行数据交互。
双馈异步风力发电机机组变流器通常采用IGBT（绝缘栅双极型晶体管）等功率器件，以实现对电流和电压的精确控制。
四、双馈异步风力发电机机组变流器工作原理1.变流器整流部分：发电机输出的交流电首先被变流器整流部分进行整流，将交流电转换为直流电。
这个过程包括整流桥、滤波电路等部分，其主要目的是将交流电转换为基本平稳的直流电，以便后续逆变器的工作。
2.变流器逆变部分：经过整流的直流电被逆变器逆变部分转换为交流电，通过逆变器的PWM控制，将直流电转化为符合电网要求的交流电，并具有同步电网的频率和相位。
逆变部分通过对功率器件的开关控制，将直流电转换为交流电输出到电网。
3.控制系统：变流器的控制系统通过对PWM控制信号的生成和对功率器件的开关控制，实现对变流器的电流和电压的精确控制，使得风力发电机组与电网实现有效的功率传递和稳定的运行。
风力发电技术-第七讲 双馈发电机
定子及转子同时向电网馈电。
*
双馈发电机特性
运行转速范围下的特性： ➢ 发电机总功率 ➢ 定子功率 ➢ 转子功率 ➢ 转子电压 ➢ 转子电流
*
双馈发电机维护
电刷维护方法
检查周期为运行后一周，以后每六个月维护一次。 ➢ 在发电机停机时把独立的电刷拔出来检查。
对于定子绕组 R1（最低值，20℃时）≥15×Un兆欧 R1（最低值，75℃时）≥ 5×Un兆欧， Un(定子额定电压，kV)
对于转子绕组 R2（最低值，20℃时）≥10×Un兆欧 R2（最低值，75℃时）≥ 2×Un兆欧， Un(转子开口电压，kV)
此处的最低值适用于当整个绕组测量时，而逐相测量时的最 低值则加倍。
*
双馈发电机工作原理
双馈发电机三种运行状态
双馈发电机在稳定运行的时候，定子旋转磁势和转子磁势都是相对静止的、 同步旋转的。对双馈发电机来说有：np/60±f2=f1
式中： f1------定子绕组的电流频率； f2------转子绕组的电流频率； n-------转子的机械转速； p-------电机的极对数。
中的指示。
*
双馈发电机维护
绝缘电阻测试方法
绕组绝缘电阻为绝缘对于直流电压的电阻，此电压产生通过绝缘体及表面的泄漏电流。 绕组的绝缘电阻揭示了绕组有关吸潮及灰尘沉积程度的信息，即使没有达到最低值，也应干 燥或根据需要清洁发电机。
测量绝缘电阻
一个直流电压加在绕组被测部分及接地的机壳之间，在施加电压一分钟以后量取电阻值。 绕组不进行测试的部分以及测温元件都要接地。通常一个三相绕组是作一个整体来测量的。 发电机第一次运行之前或长时间不运行、放置之后再运行，应立即测量绝缘电阻值，原因是 经过不当运输、存放或装机之后，可能会有潮气浸入而造成绝缘电阻降到允许值以下。
双馈异步风力发电机(讲)
1.引言：风力发电机组主要包括变频器，控制器，齿轮箱（视机型而定），发电机，主轴承，叶片等等部件，在这些部件中发电机目前国产化程度最高，它的价格约占机组的10%左右。
发电机主要包括2种机型：永磁同步发电机和异步发电机。
永磁同步发电机低速运行时，不需要庞大的齿轮箱，但是机组体积和重量都很大，1.5MW 的永磁直驱发电机机舱会达到5米，整个重量达80吨。
同时，永磁直驱发电机的单价较贵，技术复杂，制造困难，但是这种机型的优点是少了个齿轮箱，也就少了个故障点。
异步发电机是由风机拖动齿轮箱，再带动异步发电机运行，因为叶片速度很低，齿轮箱可以变速100倍，以让风机在1500RPMF运行，目前流行的是双馈异步发电机，主要有1.25MV Y 1.5MV y 2MW三种机型，异步发电机的机组单价低，1KW大概需6000元左右，而且技术成熟，国产化高。
2.双馈异步发电机的原理：所谓双馈，可以理解为定子、转子同时可以发出电能, 发电机原理理论上说只要有动力带动电动机，在电动机的定子侧就能直接发出电能。
现代变速双馈风力发电机的工作原理就是通过叶轮将风能转变为机械转矩（即风轮转动惯量），通过主轴传动链，经过齿轮箱增速到异步发电机的转速后，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，带动电机高速旋转，同时转子接变频器，通过变频器PW M控制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，以达到最大利用风能效果。
通俗的讲，就是要变频器控制转子电流，反馈到定子上面，保证定子发出相对完美的正弦无谐波电能，同时在额定转速下，转子也能发出功率出来。
有个大致感觉是 1.5MW 发电机的定子发电量大概1200KV，转子大约300KV，转子侧发出的功率要在30%以下，总之越少越好这样可以让变频器功率小点。
3.双馈异步发电机的设计难点：结构设计难点：因机舱封闭体积，风机运行环境非常恶劣，需要气温-30〜55度之间正常运行，希望电机尺寸尽量小，风机对发电机重量有严格要求，部分厂家对转子转动惯量也有要求。
双馈风力发电机工作原理
-2-
U E I ⎧
⎪
.
.
.
=−
1
−
1
(1 R1 + jX1 )
⎪.
U ′ ⎪ E I ′ ′ ⎪
⎨
2 =− s
则 P2 < 0 ，转子向电网馈送电磁功率。
下面考虑发电机超同步和亚同步两种运行状态下的功率流向 （1）超同步运行状态，顾名思义，超同步就是转子转速超过电机的同步转速时 的一种运行状态，我们称之为正常发电状态。（因为对于普通的异步电机，当转 子转速超过同步转速时，就会处于发电机状态。）
电网
P1
Pmech
B
u B
iB
b
ua
a
ia
θm
ib
A
ub
iA
ic uc
uA
c
iC uC
C
图（3-9）双馈电机的物理结构图
电压方程 选取下标 s 表示定子侧参数，下标 r 表示转子侧参数。定子各相绕组的电
阻均取值为 rs ，转子各相绕组的电阻均取值为 rr 。 于是，交流励磁发电机定子绕组电压方程为：
u A = −rsiA + Dψ A ； uB = −rsiB + Dψ B ； uC = −rsiC + Dψ C 转子绕组电压方程为：
双馈风力发电机工作原理讲义
本 章 的 主 要 内 容 是 讲 述 双 馈 感 应 发 电 机 （ Doubly-Fed Induction Generator，简称 DFIG）的工作原理及其励磁控制，我们通常所讲的双馈异步发 电机实质上是一种绕线式转子电机，由于其定、转子都能向电网馈电，故简称双 馈电机。双馈电机虽然属于异步机的范畴，但是由于其有独立的励磁绕组，可以 像同步电机一样施加励磁，调节功率因数，所以又称为交流励磁电机（Alternating Current Excitation Generator ACEG）也有称为异步化同步电机（Asynchronized Synchronous Generator）同步电机由于是直流励磁，其可调量只有一个电流的 幅值，所以同步电机一般只能对无功功率进行调节。交流励磁电机的可调量 有三个：一是可调节励磁电流幅值；二是可改变励磁频率；三是可改变相位 。 这说明交流励磁电机比同步电机多了两个可调量，通过改变励磁频率，可改 变电机的转速，达到调速的目的。这样，在负荷突变时，可通过快速控制励 磁频率来改变电机转速，充分利用转子的动能，释放或者吸收负荷，对电网 扰动远比常规电机小。改变转子励磁的相位时，由转子电流产生的转子磁场 在气 隙 空 间 的 位 置 上 有 一 个 位 移 ，这就 改 变 了 发 电 机 电 势 与 电 网 电 压 相 量 的 相对位置，也就改变了电机的功率角。这说明电机的功率角也可以进行调节 。 所以交流励磁不仅可以调节无功功率，也可以调节有功功率。交流励磁电机 之所以有这么多优点，是因为它采用的是可变的交流励磁电流。但是，实现 可变交流励磁电流的控制是比较困难的，本章的主要内容讲述一种基于定子 磁链定向的矢量控制策略，该控制策略可以实现机组的变速恒频发电而且可 以实 现 有 功 无 功 的 独 立 解 耦 控 制 ，当前 的 主 流 双 馈 风 力 发 电 机 组 均 是 采 用 此 种控制策略。
双馈风力发电机工作原理
双馈异步风力发电机工作原理我们通常所讲的双馈异步发电机实质上是一种绕线式转子电机，由于其定、转子都能向电网馈电，故简称双馈电机。
双馈电机虽然属于异步机的范畴，但是由于其有独立的励磁绕组，可以像同步电机一样施加励磁，调节功率因数，所以又称为交流励磁电机，也有称为异步化同步电机。
同步电机由于是直流励磁，其可调量只有一个电流的幅值，所以同步电机一般只能对无功功率进行调节。
交流励磁电机的可调量有三个：一是可调节励磁电流幅值；二是可改变励磁频率；三是可改变相位。
这说明交流励磁电机比同步电机多了两个可调量，通过改变励磁频率，可改变电机的转速，达到调速的目的。
这样，在负荷突变时，可通过快速控制励磁频率来改变电机转速，充分利用转子的动能，释放或者吸收负荷，对电网扰动远比常规电机小。
改变转子励磁的相位时，由转子电流产生的转子磁场在气隙空间的位置上有一个位移，这就改变了发电机电势与电网电压相量的相对位置，也就改变了电机的功率角。
这说明电机的功率角也可以进行调节。
所以交流励磁不仅可以调节无功功率，也可以调节有功功率。
双馈电机的定转子绕组均为对称绕组，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的磁场，这个旋转磁场的转速 n1称为同步转速，它与电网频率 f1 及电机的极对数 p的关系如下：Pf n 1160= 同样在转子三相对称绕组上通入频率为f 2 的三相对称电流，所产生的旋转磁场相对于转子本身的旋转速度为：Pf n 2260= 由上式可知，改变频率 f 2，即可改变 n 2,而且若改变通入转子三相电流的相序，还可以改变此转子旋转磁场的转向。
因此，若设n 1 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，如同在同步发电机时一样，其频率将始终维持为f 1 不变。
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。