双馈风力发电机
双馈风力发电机工作原理
双馈风力发电机工作原理双馈风力发电机由三个主要部分组成：风轮，机械传动系统和电气系统。
风轮是由叶片和轮毂组成的，它负责将风能转化为旋转能量。
机械传动系统则负责将旋转能量转移到发电机上。
而电气系统则将机械能转化为电能，并送入电网中。
首先，风轮在风速的推动下开始旋转。
当风速足够高时，风轮旋转的速度也相应增加。
旋转的风轮通过主轴将旋转能量传输给发电机的转子。
与传统的固定速度（常规）发电机不同的是，双馈风力发电机是一种变速发电机。
它的转子上设有两组绕组：定子绕组和转子绕组。
定子绕组固定在发电机的圆柱形部分上，而转子绕组则固定在转子上。
定子绕组与电网直接相连，通过电网供电并产生旋转磁场。
转子绕组上也有一个与电网连接并可以提供电能的回路。
这个循环是通过一个双级功率变换器实现的，这也是双馈风力发电机名称的由来。
双级功率变换器是由一个转子侧变频器和一个定子侧变频器组成的。
当风轮旋转的速度发生变化时，定子绕组上的旋转磁场也会发生变化。
这个变化的旋转磁场会产生感应电动势，使转子绕组上的电流发生变化。
这个变化的电流经由双级功率变换器输入到定子绕组上。
由于双级功率变换器的存在，电流可以根据需求进行加减，从而实现功率的控制。
通过双级功率变换器，转子绕组上的电流可以与定子绕组上的电压相互配合，从而实现最佳的功率传输。
定子侧的变频器控制着定子绕组上的电流和频率，保持电网的稳定性和功率质量。
而转子侧的变频器则控制着转子绕组上的电流和频率，提高了发电机的效率和可靠性。
总的来说，双馈风力发电机通过风轮将风能转化为旋转能量，然后将旋转能量通过机械传动系统传输给发电机的转子。
转子上的双级功率变换器帮助将机械能转化为电能，并将其送入电网中。
通过双级功率变换器的灵活控制，双馈风力发电机能够提高整个系统的效率和稳定性，从而更好地利用风能资源。
双馈、直驱、半驱风力发电机工作原理
双馈、直驱、半驱风力发电机工作原理双馈、直驱和半驱风力发电机是目前常见的几种风力发电机构。
它们分别采用不同的工作原理来转换风能为电能，并在风力发电行业中得到广泛应用。
我们来了解一下双馈风力发电机的工作原理。
双馈风力发电机是一种采用异步发电机的结构，其转子由两部分组成：一个是固定子，另一个是转子。
风力通过叶片传递给转子，转子通过传动系统将机械能转化为电能。
在双馈风力发电机中，转子的定子通过拖动转子的磁场，使得风力发电机可以实现变频调速。
双馈风力发电机具有转矩平稳、响应速度快的优点，可以适应不同风速下的工作状态。
接下来，我们介绍一下直驱风力发电机的工作原理。
直驱风力发电机是一种采用永磁同步发电机的结构，其转子由永磁体构成。
风力通过叶片传递给转子，转子通过直接驱动发电机产生电能。
直驱风力发电机不需要传动系统，减少了能量转换的损失，提高了发电效率。
直驱风力发电机具有结构简单、体积小、维护成本低等优点，逐渐成为风力发电领域的主流技术。
我们来了解一下半驱动风力发电机的工作原理。
半驱动风力发电机是双馈风力发电机和直驱风力发电机的结合体，它采用了双馈发电机的转子结构和直驱发电机的永磁体。
风力通过叶片传递给转子，转子通过传动系统将机械能转化为电能。
半驱动风力发电机兼具双馈风力发电机和直驱风力发电机的优点，具有较高的发电效率和稳定性。
双馈、直驱和半驱风力发电机是目前常见的几种风力发电机构。
它们分别采用不同的工作原理来转换风能为电能，并在风力发电行业中发挥重要作用。
双馈风力发电机通过变频调速实现转矩平稳，响应速度快；直驱风力发电机通过永磁同步发电机实现高效发电；半驱动风力发电机兼具双馈和直驱的优点，具有较高的发电效率和稳定性。
随着风力发电技术的不断发展，这些风力发电机构将进一步完善和提升，为可持续能源的开发和利用做出更大贡献。
双馈风力发电机书
双馈风力发电机书
摘要：
1.双馈风力发电机的概述
2.双馈风力发电机的工作原理
3.双馈风力发电机的优点
4.双馈风力发电机的应用现状和前景
正文：
一、双馈风力发电机的概述
双馈风力发电机是一种新型的风力发电设备，其结构和工作原理都与传统的风力发电机有很大的不同。
双馈风力发电机主要由两个部分组成，一个是风轮，另一个是发电机。
风轮通过风力驱动，将风能转化为机械能，然后通过传动系统传递给发电机，发电机再将机械能转化为电能，供给电网使用。
二、双馈风力发电机的工作原理
双馈风力发电机的工作原理主要可以分为两个部分，一是风轮驱动部分，二是发电部分。
风轮驱动部分主要包括风轮、轴承、齿轮箱等部件，风轮通过风力驱动，将风能转化为机械能，然后通过轴承和齿轮箱传递给发电机。
发电部分主要包括发电机和变频器，发电机将机械能转化为电能，变频器则将发电机输出的电能进行变频处理，以适应电网的需求。
三、双馈风力发电机的优点
双馈风力发电机具有许多优点，主要表现在以下几个方面：
1.高效：双馈风力发电机的发电效率高，可以充分利用风能，提高发电
量。
2.稳定：双馈风力发电机通过变频器控制，可以适应不同的风力条件，保证发电的稳定性。
3.环保：双馈风力发电机无噪音，无污染，是一种绿色环保的发电方式。
4.适应性强：双馈风力发电机可以根据不同的环境和需求，进行设计和调整，具有很强的适应性。
四、双馈风力发电机的应用现状和前景
双馈风力发电机在我国的应用已经相当成熟，广泛应用于风力发电、光伏发电等领域。
随着我国对可再生能源的需求和重视，双馈风力发电机的应用前景十分广阔。
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。
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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。
双馈风力发电机的工作原理
双馈风力发电机的工作原理
双馈风力发电机是一种常见的风力发电机类型，它具有高效、
稳定的特点，被广泛应用于风力发电行业。
它的工作原理主要包括
风能转换、发电机转换和电能输出三个部分。
首先，风能转换是双馈风力发电机的核心。
当风力转动风轮时，风轮上的叶片受到风力的作用而转动，将风能转化为机械能。
这个
过程需要考虑风力的大小、方向和速度等因素，以确保风能能够有
效地被转换为机械能。
其次，机械能被传递到发电机上进行转换。
双馈风力发电机采
用双馈结构，即转子和定子都能够接受电力的输入和输出。
在这个
过程中，机械能被转化为电能，通过发电机的转子和定子之间的电
磁感应原理，产生交流电。
最后，产生的交流电经过电力系统的调节和控制，最终输出为
电能。
这个过程需要考虑电能的稳定性、频率和电压等因素，以确
保电能能够被有效地输送到电网中，供给用户使用。
总的来说，双馈风力发电机的工作原理是将风能转换为机械能，
再将机械能转换为电能，最终输出为电能供给使用。
它的高效、稳定性使得它成为风力发电行业的重要组成部分，对于推动清洁能源发展具有重要意义。
双馈、直驱、半驱风力发电机工作原理
双馈、直驱、半驱风力发电机工作原理双馈风力发电机、直驱风力发电机和半驱风力发电机是目前常见的风力发电机类型。
它们分别采用不同的工作原理，以实现风能的高效转化为电能。
双馈风力发电机是一种常用的风力发电机类型。
它由风轮、发电机和变频器组成。
风轮通过叶片将风能转化为机械能，驱动发电机旋转。
发电机是双馈结构，即具有两个馈线圈：一个是固定转子上的主馈线圈，另一个是转子上的副馈线圈。
主馈线圈与电网相连，副馈线圈通过变频器与电网相连。
当风力发电机转速变化时，电网电压和频率不变，主馈线圈的电流也保持不变。
副馈线圈的电流则通过变频器调节，以使发电机输出的电流和电网电压保持同步，实现电能的高效输送和稳定输出。
直驱风力发电机则是将风轮直接连接到发电机上，取消了传统的传动装置。
风轮通过叶片将风能转化为机械能，直接驱动发电机旋转。
直驱风力发电机通常采用永磁同步发电机作为发电机，它具有结构简单、高效率等优点。
此外，直驱风力发电机还可以在变速范围内实现高效的风能转化，适应不同风速下的发电需求。
半驱风力发电机是双馈风力发电机和直驱风力发电机的结合。
它采用了一种带有齿轮箱的直驱发电机，以实现风能的高效转化。
风轮通过叶片将风能转化为机械能，经过齿轮箱的变速作用后，驱动发电机旋转。
半驱风力发电机既兼具了直驱风力发电机的高效率特点，又克服了直驱风力发电机在变速范围内的限制。
通过合理设计齿轮箱的传动比，可以使发电机在不同风速下都能实现高效的发电。
总结起来，双馈风力发电机、直驱风力发电机和半驱风力发电机都是通过将风能转化为机械能，再将机械能转化为电能的方式实现风力发电。
它们分别采用了不同的工作原理，以实现风能的高效转化和稳定输出。
在不同的应用场景中，可以根据具体需求选择合适的风力发电机类型，以实现风能的最大利用和经济效益的最大化。
双馈异步风力发电机 原理
双馈异步风力发电机（DFIG）是一种常用于大型风力发电系统中的发电机。
它采用了双馈结构，即转子上的差动输出。
下面是双馈异步风力发电机的工作原理：
1. 变速风轮：风力通过变速风轮传递给风力发电机。
2. 风力发电机转子：发电机的转子由固定的定子和可旋转的转子组成。
转子上有三个绕组：主绕组、辅助绕组和外部绕组。
3. 风力传动：风力使得转子转动，转子上的主绕组感应出交变电磁力，产生主磁场。
4. 变频器控制：通过变频器，将固定频率的电网电压和频率转换为可调节的电压和频率。
5. 辅助转子绕组：辅助绕组连接到变频器，通过变频器提供的电压和频率来控制转子的电流。
6. 双馈结构：辅助转子绕组的电流经过转子上的差动输出到外部绕组，形成双馈结构。
外部绕组与电网相连。
7. 发电转换：转子上的双馈结构使得发电机能够将风能转化为电能，
并输出到电网中。
通过双馈异步风力发电机的工作原理，可以实现对风能的高效转换和可调节的发电功率输出。
同时，利用双馈结构，可以提高发电机对风速变化的适应性和控制性能，从而提高整个风力发电系统的效率和稳定性。
双馈式风力发电机工作原理
双馈式风力发电机工作原理
双馈式风力发电机是一种高效的风力发电机。
它通过改变定子侧的励磁电流来控制风轮转速，从而使发电机输出电压和频率始终保持与风速相匹配的变化，因而实现了对风轮转速的无级调节，提高了风力机的效率。
风力发电机在工作时，定子侧的励磁电流通过转子侧变流器（Reach），经一次整流变成直流，然后再经过两级三极管全桥
变换器（Trocket-bridgetransducer）后，再经三极管全桥变换器（Trocket-bridgetransducer）、四极管全桥变换器（Trocket-to-bridgetransducer）和一次整流变成直流后，再经过功率开
关（Portswitch）控制IGBT，最后通过一个可控硅（Scrambler）导通或关断定子绕组中的电流，从而使转子转速始终保持在额定转速附近。
由于定子侧励磁电流通过转子侧变流器进行整流后再经过功率开关管控制输出电流，因此定子侧没有变频环节，所以叫双馈式风力发电机。
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设双馈电机的定转子绕组均为对称绕组，电机的极对数为 ，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 称为同步转速，它与电网频率 及电机的极对数 的关系如下：
（3-1）
同样在转子三相对称绕组上通入频率为 的三相对称电流，所产生旋转磁场相对于转子本身的旋转速度为：
双馈风力发电机
鲍立刚
电机0901班
130609107
关键词：双馈发电机、ABB变频器、
引言：电机是利用电磁感应原理工作的机械。随着生产的发展而发展的，反过来，电机的发展又促进了社会生产力的不断提高。从19世纪末期起，电动机就逐渐代替蒸汽机作为拖动生产机械的原动机，一个多世纪以来，虽然电机的基本结构变化不大，但是电机的类型增加了许多，在运行性能，经济指标等方面也都有了很大的改进和提高，而且随着自动控制系统和计算机技术的发展，在一般旋转电机的理论基础上又发展出许多种类的控制电机，控制电机具有高可靠性﹑好精确度﹑快速响应的特点，已成为电机学科的一个独立分支。
它应用广泛，种类繁多。性能各异，分类方法也很多。电机常用的分类方法主要有两种：一种是按功能用途分，可分为发电机﹑电动机，变压器和控制电机四大类。
在现代化工业生产过程中，为了实现各种生产工艺过程，需要各种各样的生产机械。拖动各种生产机械运转，可以采用气动，液压传动和电力拖动。由于电力拖动具有控制简单﹑调节性能好﹑耗损小﹑经济，能实现远距离控制和自动控制等一系列优点，因此大多数生产机械都采用电力拖动。
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。
通过改变励磁频率，可改变发电机的转速，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，释放或吸收负荷，对电网扰动远比常规电机小。
ABB 变频器
ABB集团是世界知名的技术集团之一。ABB传动装置的功率范围从0.12KW—4300KW，广泛应用于水泵、风机、传送带、压缩机和起重机等。ABB通用变频器的核心技术是目前最先进的异步电动机变频调速控制方式直接转矩控制（DTC）和被称为部件传动理念的COMP— ，最大的特点是通用型和专用型兼备，模块化特征显著，软件丰富，具有多种可供选择的用于选型、调试和维护的软件工具，它的自定义编程方式具有独到之处。直接转矩控制技术和自定义编程是ABB通用变频器的独到技术之一也是它的核心技术。
发电机定子侧电压电流的正方向按发电机惯例，转子侧电压电流的正方向按电动机惯例，电磁转矩与转向相反为正，转差率S按转子转速小于同步转速为正，参照异步电机的分析方法，可得双馈发电机的等效电路，如图3-1所示：
根据等效电路图，可得双馈发电机的基本方程式：
（3-5）
式中：
、 分别为定子侧的电阻和漏抗
、 分别为转子折算到定子侧的电阻和漏抗
(1)允许原动机在一定范围内变速运行，简化了调整装置，减少了调速时的机械应力。同时使机组控制更加灵活、方便，提高了机组的运行效率。
(2)调节励磁电流幅值和相位，可调节发出的有功和无功功率。应用矢量控制可实现分，使变频器装置体积减小，成本降低，投资减小。
根据双馈电机转子转速的变化，双馈发电机可有以下三种运行状态：
1.亚同步运行状态：在此种状态下 ，由转差频率为 的电流产生的旋转磁场转速 与转子的转速方向相同，因此有 。
2.超同步运行状态：在此种状态下 ，改变通入转子绕组的频率为 的电流相序，则其所产生的旋转磁场的转速 与转子的转速方向相反，因此有 。
交一直一交变频器为双PWM换流器，可实现四象限运行。电网侧换流器的主要任务是保证电流波形功率因数满足要求以及保证直流母线电压的稳定，转子侧换流器的主要任务是调节有功功率，实现最大风能捕获以及为转子回路提供励磁，调节定子无功功率。风轮机采用变桨距控制，当风速小于额定风速时，桨叶节距角基本为0度，当风速增加到大于额定风速时，变桨距装置动作，桨叶节距角逐渐变大，将发电机的输出功率限制在额定功率附近。由此可见双馈异步发电机有如下优点:
3.同步运行状态：在此种状态下 ，转差频率 ，这表明此时通入转子绕组的电流频率为0，也即直流电流，与普通的同步电机一样。
下面从等效电路的角度分析双馈电机的特性。首先，作如下假定：
1.只考虑定转子的基波分量，忽略谐波分量
2.只考虑定转子空间磁势基波分量
3.忽略磁滞、涡流、铁耗
4.变频电源可为转子提供能满足幅值、频率、功率因数要求的电源，不计其阻抗和损耗。
交一直一交变频器为双PWM换流器，可实现四象限运行。电网侧换流器的主要任务是保证电流波形功率因数满足要求以及保证直流母线电压的稳定，转子侧换流器的主要任务是调节有功功率，实现最大风能捕获以及为转子回路提供励磁，调节定子无功功率。风轮机采用变桨距控制，当风速小于额定风速时，桨叶节距角基本为0度，当风速增加到大于额定风速时，变桨距装置动作，桨叶节距角逐渐变大，将发电机的输出功率限制在额定功率附近。
双馈发电机(doubly-fed induction generator，简称DFIG)在结构上类似绕线式异步电机，具有定、转子两套绕组。在控制中，DFIG转子一般由接到电网上的变频器进行交流励磁。变频器对转子回路电流实现频率、幅值和相位的调节，起到了励磁电源的作用。同步发电机励磁电流的可调量只有幅值，所以一般只能调节无功功率。而DFIG实行交流励磁，可调量有三个:励磁电流幅值、励磁电流频率以及励磁电流相位。由于DFIG励磁电流的可调量比同步发电机多了两个，使其在控制上更加灵活。可实现变速恒频运行、有功无功解祸等。
(1)研究各种提高双馈机不间断运行能力的措施，以缓解双馈机暂态过程中出现的过电流、过电压问题，提高风电场及电网的运行稳定性。
(2)研究各种暂态控制条件下双馈机的切除策略。
(3)研究系统故障时保证转子不超速，继续运行一定时间以提高故障穿越能
力的控制方法。
开发的变频器的根本目的并非为了节能，主要是交流传动代替直流传动，并满足过程化控制的要求。变频器技术是当今自动化技术中比较成熟、比较先进的技术，是电力技术、微电子技术、控制技术高度发展的产物。变频器的主要工作原理是:通过微电子器件、电力电子器件和控制技术，将供给电机定子的工频交流电源经过二极管整流成直流，再由IGBT等逆变为频率和电压都可调的交流电源，此电源再拖动电机和负载。
若双馈风力发电机转子的旋转速度为nr，转子外加励磁电源产生的旋转磁场相对于转子的旋转速度为n2，定子同步磁场的旋转速度为n,，他们之间的关系为n,=n2+ n,因f=n, /60及人二n2 /60，故有nr /60+人=f。
从上式可知，当发电机转速nr变化时，可通过调节转子励磁电流频率人保持定子输出电流频率厂恒定，这是变速恒频运行的原理。当发电机次同步运行时，f >0转子绕组电流相序与定子相同;当发电机超同步运行时，人<0，转子绕组电流相序与定子相反;当发电机同步速运行时，f =0，转子进行直流励磁。
变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源的频率和幅度的方式来控制交流电动机的电力传动元件。变频器在中、韩等亚洲地区受日本厂商影响而曾被称作VVVF（Variable Voltage Variable Frequency Inverter）。
正文：
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，也有称为异步化同步电机。
（3-2）
由式3-2可知，改变频率 ，即可改变 ，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 为对应于电网频率为50Hz时双馈发电机的同步转速，而 为电机转子本身的旋转速度，则只要维持 ，见式3-3，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 不变。
为激磁电抗
、 、 分别为定子侧电压、感应电势和电流
、 分别为转子侧感应电势，转子电流经过频率和绕组折算后折算到定子侧的值。
转子励磁电压经过绕组折算后的值， 为 再经过频率折算后的值。
普通的绕线转子电机的转子侧是自行闭合的，
根据基尔霍夫电压电流定律可以写出普通绕线式转子电机的基本方程式：
（3-6）
从等值电路和两组方程的对比中可以看出，双馈电机就是在普通绕线式转子电机的转子回路中增加了一个励磁电源，恰恰是这个交流励磁电源的加入大大改善了双馈电机的调节特性，使双馈电机表现出较其它电机更优越的一些特性。下面我们根据两种电机的基本方程画出各自的矢量图，从矢量图中说明引入转子励磁电源对有功和无功的影响。
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。
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。
随着风电装机容量的不断增大和并网电压等级的不断提高，并网风电机组对电网的影响将不可忽视。本文以双馈风力发电机组为研究对象，对双馈机组的静态、暂态运行特性进行了理论与仿真分析，并在此基础上模拟了双馈风力发电机组随风速变化由次同步运行到超同步运行的演变过程，详细分析了其内在的机械、电气关系。
正因如此，使得交流励磁双馈发电机成为变速恒频风力发电领域的主流发电机。目前多个国家的电网对并网风电机组提出了更高的要求，如有功功率控制能力、无功电压调整能力以及故障穿越能力等，这就需要对风电机组的运行特性及其对电网的影响进行全面的研究。对于双馈风力发电机组的研究，还可以继续在以下方面展开: