2.3MW双馈异步风力发电机的设计
变速恒频双馈式异步风力发电机的设计与改造
变速恒频双馈式异步风力发电机的设计与改造发布时间：2021-06-23T08:51:45.075Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第6期作者：罗文[导读] 变速恒频双馈式异步风力发电机的结构普通发电机的大体结构有一些基本方面是类似的，但是也有很多不一样的地方，发电机基本上的构造都包括转子、电刷及滑环。
异步式发电机不仅提高了电能传输的效率，而且可稳定异步式发电机的交流定频。
甘肃龙源风力发电有限公司甘肃酒泉 736100摘要：当前世界上所有国家共同面对的两个问题分别是：能源短缺和环境污染。
因此现阶段各个国家正在竭尽全力去发展风力发大力发展风电,因为这样有利于保护生态环境和改善能源结构。
而在当今风力发电设备的最重要的发展方向就是变速恒频双馈式风力发电机。
关键词：变速恒频；双馈式；风力发电机；相关研究变速恒频双馈式异步风力发电机的结构普通发电机的大体结构有一些基本方面是类似的，但是也有很多不一样的地方，发电机基本上的构造都包括转子、电刷及滑环。
异步式发电机不仅提高了电能传输的效率，而且可稳定异步式发电机的交流定频。
而变速恒频双馈式异步发电机是由一台带电环的定子、变流器及异步电机共同组成。
变流器主要通过交换电流输出电流，在整体变流中的工作路程是不可逆的。
一、无刷双馈发电机变速恒频风力发电系统采用的直流发电机为无刷双馈直流发电机,通过双向交流变频器自动接入到电网。
其主要转子结构为直线笼型或磁阻式转子结构,无需使用电子印刷和使用滑环,转子的极端和对数长度应为围绕定子两个方向绕轴重组极端的对数长度之和。
无铅印刷直流双馈驱动发电机的两个转子与驱动风车互相连接。
风车的最大转速速度可随实际风速而有所变化。
发电机的极性绝对数为1或n,励磁机的极对数为n。
发电机组的转子控制绕组与驱动励磁机组的转子驱动绕组直接交互相连,变频器向励磁机定子绕组绕组提供输出频率分别为f和f的励磁驱动电流,在驱动发电机定子驱动绕组进行输出时有频率分别为f和f的励磁电压和功率:在此时发电机驱动转速没有变化的正常情况下,可通过手动改变励磁驱动电流的输出频率f和f,使驱动发电机的转子输出励磁电压和频率f一直保持不变。
2MW双馈发电机的研制和开发
2MW双馈发电机的研制和开发吴世展【摘要】In order to address the financial crisis,the Chinese government to develop wind power industry as an important means to improve the energy structure and new economic growth point.Currently only major Power Group,and the state-owned enterprises,private enterprises,foreign-funded enterprises also have to enter the Chinese wind power industry,wind power development has shown an unprecedented flourishing scene.According to my company in Chongqing on MW of wind power industry,wind turbine system project requirements of sub-items,and adhere to independent research and development,manufacturing and continuous self-innovation,successfully developed a 2MW DFIG wind turbines.Verified by experiment,fully meet or exceed the expected design goals,to the domestic advanced level of similar products.This article briefly describes the process of 2MW DFIG in the product designprinciples,structural design,materials selection,operations and other aspects of human nature.%为了应对金融危机,中国政府把发展风电产业作为改善能源结构的重要手段和新的经济增长点。
2mw双馈双馈感应风力发电机参数
2mw双馈双馈感应风力发电机参数
2MW双馈感应风力发电机参数主要包括额定输出功率、额定电压、转子开路电压、功率因数、额定频率、绝缘等级、防护等级、额定转速、定子接线方式、转子接线方式、转速范围、质量、工作制、安装方式、旋转方向、效率等。
以SKYF2100/4型号的2MW双馈异步发电机为例，其额定输出功率为2100kW，定子额定电压为690V，转子开路电压约1894V，功率因数可在(ind)～～(cap)之间调节，额定频率为50Hz，绝缘等级为H级，防护等级为IP54，额定转速为1780r/min，定子接线方式为Y，转子接线方式也为Y，转速范围在900r/min～2000r/min之间，质量≤。
该电机的安装方式是IM 1001(B3)，旋转方向从轴伸端看为时针CW，效率为%，并网点的电压波形畸变率＜4%。
此外，此电机是空空冷双馈风力发电机，配套于2MW变速型双馈风力发电机组。
电机采用H级绝缘系统、真空压力浸漆，绝缘系统可承受较高的尖峰电压；转子采用高速动平衡技术，可承受突发故障引起的超速运转；采用以特殊通风叶片为主体的低阻风道，有效提高冷却系统效率；通过模态仿真优化与实验验证相结合，实现电机低温升、低噪音、低振动。
如需了解更多参数详情，可以访问生产厂家的官方网站，查看详细的规格说明或技术规格书。
探讨无刷双馈风力发电机的设计分析与控制
探讨无刷双馈风力发电机的设计分析与控制无刷双馈风力发电机是一种新型的风力发电设备，采用无刷双馈技术可以提高发电机的效率和稳定性。
本文将对无刷双馈风力发电机的设计分析和控制进行探讨。
一、无刷双馈风力发电机的设计原理无刷双馈风力发电机是一种新型的风力发电设备，它采用无刷双馈技术，可以提高发电机的效率和稳定性。
无刷双馈风力发电机由外转子和内定子组成，外转子与风扇叶片直接相连，内定子与电网相连。
风扇叶片受到风力作用时，外转子受到转动力，经过齿轮箱传动到内转子上，内转子产生交流电，将电能送入电网，完成发电过程。
二、无刷双馈风力发电机的设计分析1. 外转子设计外转子是无刷双馈风力发电机的主要部件之一，它需要具备一定的强度和刚度，以承受风扇叶片受到的风力作用。
外转子的设计还需要考虑其与齿轮箱的连接方式，以及磁场的分布和导磁性能等因素。
3. 控制系统设计无刷双馈风力发电机的控制系统需要具备良好的稳定性和动态响应性能，以保证发电机在不同风速和负载条件下能够稳定地工作。
控制系统的设计需要考虑风力发电机的整体工作过程，并结合电力电子技术和自动控制技术，实现对发电机的实时监测和调节。
三、无刷双馈风力发电机的控制方法1. 自适应控制方法自适应控制方法是一种基于系统状态反馈的自动控制方法，它可以实时地对风力发电机的工作状态进行监测和调节，以实现对发电机的最优控制。
2. 模糊控制方法模糊控制方法是一种基于模糊逻辑的自动控制方法，它可以将人的经验和专业知识转化为模糊规则，以实现对风力发电机的精确控制。
3. 遗传算法控制方法遗传算法控制方法是一种基于遗传遗传算法的自动控制方法，它可以通过遗传进化的方式来寻求最优化控制策略，以实现对风力发电机的高效控制。
四、无刷双馈风力发电机的应用前景无刷双馈风力发电机具有高效率、稳定性和环保性等优势，逐渐成为风力发电领域的研发热点。
随着技术的不断进步和成本的不断降低，无刷双馈风力发电机将在未来得到广泛应用，并为全球清洁能源发展做出重要贡献。
双馈异步风力发电系统设计与仿真研究的开题报告
双馈异步风力发电系统设计与仿真研究的开题报告【标题】双馈异步风力发电系统设计与仿真研究的开题报告【研究背景及意义】随着风力发电技术的不断发展和应用，以及对新能源的需求不断增加，风力发电系统已经成为国内外能源领域的热点之一。
双馈异步风力发电系统由于其具有高效性、可靠性和稳定性等优势，已经成为目前风力发电系统中的主流技术之一。
研究双馈异步风力发电系统不仅可以深入了解风力发电技术的各种问题，还可以进一步提高其效率和稳定性，为新能源发电做出更大的贡献。
然而，由于其复杂性和技术难度，目前双馈异步风力发电系统的研究仍然有待深入。
因此，本研究旨在设计并仿真双馈异步风力发电系统，探讨其特性与优化方法，为风力发电技术的发展作出一定的贡献。
【研究内容与方案】1. 分析双馈异步风力发电系统的工作原理和结构特点，探讨其与传统风力发电系统的区别和联系。
2. 设计双馈异步风力发电系统的主要参数和控制策略，建立相应的数学模型。
3. 在Matlab/Simulink环境下进行仿真，分析双馈异步风力发电系统的特性，包括电气特性、动力特性、运行稳定性等。
4. 针对仿真结果进行分析，探讨双馈异步风力发电系统的优化方法，包括控制策略的改进、调节器参数的优化以及系统故障的处理等。
【研究步骤和时间安排】研究步骤分为以下几个方面：第一阶段（1-2周）：查阅相关文献，了解双馈异步风力发电系统的基本工作原理和特点。
第二阶段（2-3周）：设计双馈异步风力发电系统的主要参数和控制策略，建立相应的数学模型。
第三阶段（3-4周）：在Matlab/Simulink环境下进行仿真，分析双馈异步风力发电系统的特性，并针对仿真结果进行优化改进。
第四阶段（1-2周）：总结研究成果，起草论文；制作项目报告和答辩准备。
【研究预期目标】1. 设计和仿真出双馈异步风力发电系统，并对其进行深入的特性分析，包括电气特性、动力特性、运行稳定性等方面，以期深入探索其工作机理和性能指标。
绕线型双馈异步风力发电机设计要点
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触（ 加旋套调整或 加 垫 片 ） 结 构。 面 接 触 结 构，对 于 提 高 底 环 刚 度 ，保 证 了 导 叶 断 隙 有 益 ，这 种 结 构
2 结语
对座环支撑面 的 位 置 度 公 差 要 求 较 严 格，需 进 行
通过对大型机组的总体布置及重要部件的对
精加工，工地浇筑完混凝土，由于座环发生一定量 比分析，在设计时选用合理的结构形式，结合设计
过电流引起的轴承失效问题大幅增加。为减轻直 电流。
流电流和低频 交 流 电 流 的 影 响，风 力 发 电 机 应 对 3． 3 当电网出现三相不平衡时，双馈发电机将带
定结构在设计时均需考虑。
仍然存在谐波分量。由于双馈电机的气隙较小以
2． 7 电 流 导 致 的 滚 动 轴 承 过 电 流 损 伤 问 题 由 来 及定转子开槽 的 原 因，双 馈 电 机 的 齿 谐 波 含 量 相
已久。在风力发电机中由于变频器的引入使得由 对较强，定子谐 波 电 动 势 产 生 同 频 率 的 定 子 谐 波
恒速恒频风力发电机系统一般使用同步电机 或者鼠笼式异 步 电 机 作 为 发 电 机，通 过 定 桨 距 失 速控制的风轮机使发电机的转速保持在恒定的数 值 ，继 而 保 证 发 电 机 输 出 的 电 压 、频 率 和 幅 值 的 恒 定，其运行范 围 比 较 窄。 变 速 恒 频 风 力 发 电 机 系 统通过变桨距 控 制 风 轮 机，使 整 个 系 统 在 很 大 的 速度范围内按 照 最 佳 的 效 率 运 行，这 是 当 前 风 力 发电发展的一个趋势。变速恒频发电机系统主要 分为同步发电机系统和异步发电机系统。同步发 电机系统又包括永磁同步发电机系统和电励磁同 步发电机系统。
探讨无刷双馈风力发电机的设计分析与控制
探讨无刷双馈风力发电机的设计分析与控制无刷双馈风力发电机是一种应用于风力发电系统中的新型发电设备。
它采用了无刷双馈原理，具有高效能、高可靠性和适应性强等优点。
本文将从设计分析和控制两个方面进行探讨。
从设计分析的角度来看，无刷双馈风力发电机的设计需要考虑以下几个方面：1. 转子参数设计：无刷双馈风力发电机的转子是由定子和转子组成的，定子通常采用三相对称拖极结构，而转子通常采用双馈结构。
转子的参数设计包括拖极绕组的布局、匝数的选择、绕组的截面积和材料等。
2. 动态特性设计：无刷双馈风力发电机的动态特性包括转子的惯性、机械特性和电磁特性等。
在设计中，需要考虑转子的惯性对系统响应的影响，以及转子的机械特性对系统负载的适应性。
3. 气动特性设计：无刷双馈风力发电机的气动特性包括风轮的设计和叶片的设计。
风轮的设计需要考虑风轮的直径、材质和叶片的数量等，而叶片的设计需要考虑叶片的形状、长度和角度等。
1. 电气控制：无刷双馈风力发电机的电气控制包括发电机的电磁耦合控制和电网的连接控制。
在发电机的电磁耦合控制中，需要根据风速和转子转速等参数调整发电机的输出功率。
在电网的连接控制中，需要根据电网的电压和频率等参数调整发电机的输出电压和频率。
3. 故障检测和保护：无刷双馈风力发电机的故障检测和保护包括电气故障和机械故障两个方面。
在电气故障检测和保护中，需要检测和保护发电机的电磁耦合系统，以防止电流过高和电压过低。
在机械故障检测和保护中，需要检测和保护发电机的机械系统，以防止转子的断裂和叶片的损坏。
无刷双馈风力发电机的设计分析与控制是一个综合性的工程问题。
只有在设计和控制过程中充分考虑各种因素，才能有效提高无刷双馈风力发电机的效率和可靠性。
探讨无刷双馈风力发电机的设计分析与控制
探讨无刷双馈风力发电机的设计分析与控制无刷双馈风力发电机是一种新型的风力发电技术，相比传统的风力发电机具有更高的效率和更低的成本。
本文将探讨无刷双馈风力发电机的设计分析与控制，以及其在风力发电领域的应用前景。
无刷双馈风力发电机是一种新型的风力发电技术，其主要结构包括转子、定子、风扇等组件。
在设计方面，无刷双馈风力发电机需要考虑以下几个方面：1. 转子设计：无刷双馈风力发电机的转子采用双馈发电机结构，可以实现双向发电，提高了发电效率和稳定性。
在转子设计中，需要考虑转子的材料选择、转子的形状设计等因素。
2. 定子设计：定子是无刷双馈风力发电机中的重要组成部分，其设计需要考虑定子绕组的布局、绕组的材料选择、定子铁心的形状设计等因素。
4. 整机设计：将以上各部分组合在一起进行整机设计，需要考虑各部分的匹配性、整机的外形设计等因素。
无刷双馈风力发电机的设计需要将转子、定子、风扇等组件进行合理的设计与匹配，以实现最佳的发电效率和稳定性。
二、无刷双馈风力发电机的控制无刷双馈风力发电机的控制是其发电效率和稳定性的关键。
在控制方面，主要需要考虑以下几个方面：1. 双馈控制：无刷双馈风力发电机具有双馈结构，其控制需要考虑双馈电机的转子和定子的控制，以实现双向发电。
2. 风扇控制：风扇是无刷双馈风力发电机中的核心部件，其控制需要考虑风扇的启停控制、风扇的转速控制等因素。
3. 整机控制：将以上各部分的控制整合在一起，实现整机的协调运行，以实现最佳的发电效率和稳定性。
三、无刷双馈风力发电机在风力发电领域的应用前景无刷双馈风力发电机具有高效率、低成本的特点，逐渐受到了风力发电领域的关注。
在风力发电领域的应用前景方面，主要表现在以下几个方面：1. 提高发电效率：无刷双馈风力发电机可以实现双向发电，提高了发电效率，使得风力发电的经济性更加突出。
2. 降低成本：无刷双馈风力发电机的结构相对简单，材料成本相对较低，可以降低风力发电的成本，提高了风力发电的竞争力。
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参考资料： 1.陈世坤 .电机设计 .机械工业出版社,2000 年 2.湘潭电机厂编. 交流电机设计手册.湖南人民出版社，1978 年 3.杨强，黄守道，高剑. 兆瓦级交流励磁双馈风力发电机的电磁设计研究.大电机技 （1） 60 n1=n±n2=常数 （2） pn p (n1 n) pn1 n1 n f2 2 f1S （3） n1 60 60 60 注：f1 电网频率， n1 同步转速，f2 转子磁场频率，n2 转子磁场转速， n 转子转速， S 转差率，p 极对数 f1
2.
发电机运行环境 环境运行温度 环境生存温度 相对湿度 海拔高度 -35℃～+50℃（机舱内部） -45℃～+70℃（机舱内部） 5%～95%（机舱内部） ＜2000m
3.
基本参数
电机类型 双馈异步发电机（DFIG） 额定功率 2450kW 中心高 630mm 定子电压（线电压） 690V 转子开口电压（线电压） 1830V 额定频率 50Hz 相数 3 额定转速 1200rpm 旋转方向 CW（从驱动端看） 极数 6 运行模式 S1（连续运行） 定子绕组连接类型 Y 转子绕组连接类型 Y 绝缘等级 H级 冷却方式 IC616 安装方式 IM1001（IM B3） 防护等级 IP54（电机本体）；IP23（滑环室） 发电机轴的轴功率 2526kW（S1） 额定工况效率 ≥97% 4. 发电机的电磁设计： 电磁设计是发电机的关键技术，设计时充分考虑： 1）海拔高度对发电机散热的影响，随着海拔高度的增加，发电机的散热能力降低，本发电 机电磁设计时温升限制降低 10K; 2）高原发电机绕组会出现电晕的情况，因此应合理采用绝缘系统； 3 ） 满 足 电 网 宽 频 宽 压 运 行 的 要 求 ， 本 发 电 机 运 行 电 压 690V±15% ， 运 行 频 率 范 围 47.5 Hz～51.5Hz，电磁设计时应取较低的磁负荷及热负荷； 4）风力发电机功率因数运行范围宽（-0.95～+0.95），电磁设计时应增大发电机容量，按 2579kVA 进行电磁设计； 5）转子采用变频器供电时发电机谐波的影响，引起转子铁耗和定转子铜耗的增加，引起绕 组温升的增加，设计时降低发电机的热负荷。 综合考虑以上因数，电磁设计结果如下： 定子铁心外径/内径 Da/Di: 1100/815mm 转子铁心内径 Do: 470mm 气隙δ:2.2mm 定转子槽数 Z1/Z2: 72/54 定转子铁心总长 Lt1/Lt2: 800/800mm 定转子接法: Y/Y 气隙磁密: 6984 GS 定子齿磁密：16006 GS 定子轭磁密: 14712 GS 转子齿磁密：15141 GS 转子轭磁密：14598 GS 效率：97.2%
2.3MW 双馈异步风力发电机的设计
赵涧波 张修兵 （东方电气（乐山）新能源设备有限公司，四川 乐山，614000） 摘要：兆瓦级双馈异步风力发电机用于并网的大型风力发电机组，解决了风速变化、上 网频率不稳定的问题，是目前世界各国风力发电机技术最为成熟、生产量最多的一种型式。 在目前技术水平上 1.5MW、2.0MW 双馈异步风力发电机组运行稳定、综合效益好。为满足市 场需要，我公司新研制了 2.3MW 双馈异步风力发电机。 关键词：双馈 风力发电机 电磁设计 结构设计 0.引言 风力发电与其他种类发电相比，具有能源可再生、无污染、对周边生态系统破坏较小的 优点。国家正大力发展风力发电，随着风电的进一步发展，全国各地兴建的风力发电场将越 来越多，对风力发电机的需求量会越来越多，2.3MW 双馈异步风力发电机是适应市场而开发 设计的。 1.运行原理 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，但是由于其具有独立的励磁绕组，可以象 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。 交流励磁电机的可调量有三个：一是可调节的励磁电流幅值；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。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臵上有一个位移， 这就改变了发电机电势与电网 电压相量的相对位移，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调节无功功率，还可以调节有功功率。频率关系如下：
定子电流密度：3.23A/mm2 定子线负荷:605A/cm 2 转子电流密度：3.16A/mm 转子线负荷 644A/cm 5. 发电机的结构设计 2.3MW 双馈异步风力发电机主要由定子、转子、前后轴承室及端盖、空气冷却器、定 转子接线箱和集电环及刷架等组成。
2.3MW 双馈异步风力发电机 1）发电机机座采用钢板焊接结构，焊接后进行退火处理；定子线圈为圈式线圈，导线选用 云母带绕包铜扁线。 2）发电机转子为支架式结构，轴上铁芯前后装轴流风扇，加强内部空气的流动。 3）铁芯采用 50W350 冷轧硅钢片，以减少发电机铁耗。 4）轴承采用国际知名品牌,轴承本体不绝缘，其绝缘通过轴承体结构绝缘; 轴承润滑采用自 动注脂泵润滑，注脂泵带自动故障报警。 5）发电机冷却方式为 IC616.空冷器传动端装有两个冷却风机，传动侧每个风机电机为三相 电压 690V，频率 50Hz，功率为 4kW，风量 10000m3/h。 6)集电环采用外径为 320mm 的集电环， 安装于非传动端轴上,通过转子轴上的风扇进行冷却。 7) 为防止轴电流对轴承的腐蚀，采用端盖绝缘及转子双端接地结构。 8）绝缘系统采用 H 级绝缘，少胶 VPI 整体浸漆技术。 9）考虑高海拔地区潮湿、昼夜温差大的气候特性，防止电机绝缘系统受到损害。在定子下 部设有 4 个加热器，集电环罩装 1 个加热器，每个冷却风机装一个加热带。 10）发电机设以下温度监控：6个绕组Pt100测温元件，每个轴承有二个Pt100，6个PTC160 热敏电阻。 6. 结束语 2.3MW 双馈异步风力发电机是 2MW 双馈异步风力发电机的延伸产品，其外形及安装尺 寸均相同。只要对风机进行微小优化设计，可以直接装机使用。按每个风场装机容量 50MW 计，每个风场可以少装 3 台机组，具有较高的经济效益和社会效益。