双馈风力发电机及控制原理
双馈风力发电机及控制原理
2009-4-1
风力发电简介
• • • • • Click to edit Master text styles 不同类型的风机 水平轴风机 Second level Third level Fourth level Fifth level 永磁直驱型风机
垂直轴风机
2009-4-1
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风力发电简介
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– 按风轮机类型分(风能到机械能) Second level • 水平轴、垂直轴 • 定桨距、变桨距 Third level • 单叶片、双叶片、三叶片、多叶片 Fourth level • 定速型、变速型 – 按发电机类型分 (机械能到电能) Fifth level
• • • • 鼠笼式 绕线式 同步/永磁式 其他新型电机（开关磁阻电机、横向磁场电机、高压电机）
2009-4-1
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风力发电简介
• • • • • Click to edit Master text styles 基于鼠笼式异步电机的风电机组 Second level Third level Fourth level Fifth level
变速箱 电网 变速箱 鼠笼式电机 鼠笼式电机 无功补 偿电容 无功补 偿电容 (a) (b) 变速箱 电网 滤波器 鼠笼式电机 无功补 偿电容 (c) 变速箱 滤波器 鼠笼式电机 (d) 电网
2009-4-1
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风力发电简介
• • • • • Click to edit Master text styles 中国风电市场发展 – 电机、齿轮箱、叶片等设备已实现国产化； Second level – 电控系统国产化程度低，被国外设备占据。 Third 1997-2008 level 年中国风力发电总装机容量（除台湾省） Fourth level Fifth level
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。
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机，其设计与控制技术对于提高风力发电机的效率和性能具有重要的意义。
本文将围绕无刷双馈风力发电机的设计原理、分析方法以及控制技术展开探讨，旨在提高读者对于这一新型风力发电技术的理解。
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在传统的双馈风力发电机基础上进行了改进，其设计原理主要包括无刷化技术和双馈技术。
无刷化技术是指将传统双馈风力发电机中的差动转子绕组和励磁绕组由刷子式调速器改为电子式调速器，从而实现了发电机的无刷化运行，即无需使用碳刷和滑环，减少了摩擦损耗和维护成本，提高了发电机的可靠性和稳定性。
双馈技术是指在发电机的转子上设置一个差动绕组和一个励磁绕组，分别接通到转子外的两个变频器上，这样可以实现发电机的双馈运行，从而提高了发电机的自起动能力和低速区的发电效率。
无刷双馈风力发电机不仅具备了传统双馈风力发电机的优点，还具有了无刷化的优势，使得其在风力发电领域具有了更广阔的应用前景。
1. 发电机的结构设计无刷双馈风力发电机的结构设计主要包括转子结构、定子结构和冷却系统。
在转子结构设计上，需要考虑差动绕组和励磁绕组的布局，以及电子式调速器和转子温度的控制。
在定子结构设计上，需要考虑定子绕组的布局和传热系统，以及发电机的外部接线和绝缘系统。
在冷却系统设计上，需要考虑发电机在不同工况下的热特性，选择合适的冷却介质和冷却方式，以确保发电机在长时间运行中不会因发热而出现故障。
2. 发电机的电磁设计无刷双馈风力发电机的电磁设计是其设计的关键部分，主要包括磁场分析、电路设计和电磁计算。
在磁场分析中，需要通过有限元分析软件对发电机的磁场进行分析，以优化磁路设计和减小磁损。
在电路设计中，需要根据磁场分析结果设计差动绕组和励磁绕组的电路，以实现双馈运行和无刷化控制。
在电磁计算中，需要进行电磁场和热场的耦合计算，以验证发电机设计的合理性和可靠性。
转子侧采用直接功率控制的双馈风力发电系统
转子侧采用直接功率控制的双馈风力发电系统双馈风力发电系统是一种新型的风力发电技术，在风力发电领域里已经有了广泛的应用。
与传统的变速无级风力发电系统相比，双馈风力发电系统拥有更高的发电效率，更好的发电性能，能够更好地应对风速的变化。
其中，转子侧采用直接功率控制的双馈风力发电系统是一种典型的双馈发电系统，其特点是具有高效、可靠、可控等特点。
本文将详细介绍转子侧采用直接功率控制的双馈风力发电系统的工作原理、结构组成、控制策略等方面。
一、双馈风力发电系统的概述双馈风力发电系统是一种具有双馈结构的异步风力发电系统。
它的基本构成包括风轮、齿轮箱、发电机和电力电子装置等组成。
其中，双馈风力发电系统的转子采用双馈结构，即主回路中包含了两个独立的转子回路：一个是定子侧，称为定子侧转子回路；一个是转子侧，称为转子侧转子回路。
两个转子响应的是定子和转子间的磁通差，其中定子侧转子回路的转速和电压都是固定的，而转子侧转子回路的调速性能更强。
二、直接功率控制原理转子侧采用直接功率控制的双馈风力发电系统主要针对风速变化大的情况。
它采用了两种控制策略：转速控制和功率控制。
其中，功率控制是一种比较灵活的控制方法，它可以保证在风速变化大的情况下，发电机的输出功率可以达到预期值。
直接功率控制就是在保证输出功率的前提下，通过调节转子侧转子的电磁转矩，来控制发电机的输出电功率。
直接功率控制的原理是将直接接入到转子侧转子回路的变频器的控制信号和转子侧电压信号结合在一起，通过该系统中的电流控制环节和电压控制环节，实现转子侧转子回路的控制。
三、双馈风力发电系统的结构组成双馈风力发电系统主要由以下部分组成：1.风轮：风轮是整个风力发电系统的核心部分，它通过捕捉风能来驱动齿轮箱和发电机。
2.齿轮箱：齿轮箱是将风轮初始的旋转速度加以放大并传递给发电机的重要组成部分。
3.发电机：发电机是变化蓄电池电能为电力的装置，整个双馈风力发电系统的输出电力主要由发电机提供。
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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双馈风力发电机及控制原理
1. 引言
随着环境保护和可再生能源的重要性越来越被人们所认识，风力发电作为一种清洁能源发电方式受到了广泛的关注。
双馈风力发电机作为一种较为常见的风力发电机类型，具有较高的效率和可靠性，被广泛应用于风力发电场。
本文将介绍双馈风力发电机及其控制原理，以帮助读者更好地理解和应用双馈风力发电机技术。
2. 双馈风力发电机原理
双馈风力发电机是由风力发电机、功率变换装置和控制系统组成的。
其工作原理如下：
1.风力发电机：风力发电机是将风能转化为机械能的装置。
其主要部件
有叶片、轴承、传动装置等。
当风经过叶片时，叶片会受到空气的推力，使得转子旋转，进而驱动主轴转动。
2.功率变换装置：功率变换装置将发电机产生的机械能转化为电能，并
连接到电网中。
双馈风力发电机使用的是双馈变流器，它包括一个转子侧变频器和一个电网侧变频器。
转子侧变频器将转子输出的电能转化为交流电，并传输到电网侧变频器。
电网侧变频器则将交流电转化为电网所需的电能，并与电网进行连接。
3.控制系统：控制系统是对双馈风力发电机进行监测和控制的装置。
它
通过传感器将双馈风力发电机的状态信息传输给控制器，控制器根据预设的运
行参数对发电机进行调控。
例如，控制器可以根据风速变化调整发电机的转速，以最大限度地提高发电机的效率。
3. 双馈风力发电机的优势
相比于其他类型的风力发电机，双馈风力发电机具有以下几个优势：
•高效率：双馈风力发电机在部分负载工况下能保持较高的效率，有效提高了发电机能量转换的效率。
•抗风干扰能力强：双馈风力发电机控制系统具有较强的抗风干扰能力，能够稳定运行并输出稳定的电能。
•可靠性高：双馈风力发电机采用的双馈变流器能够有效避免发电机因电网故障等原因引起的故障，提高了发电机的可靠性。
4. 双馈风力发电机控制原理
双馈风力发电机控制系统主要通过控制器对发电机的调速、电压和功率进行控制。
其控制原理如下：
1.风速检测和采集：通过风速传感器检测风速，并将风速数据传输给控
制器。
2.推力控制：根据风速数据和预设的控制策略，控制器调整叶片的角度，
使得发电机受到的风力在一定范围内，从而控制转子的旋转速度。
3.双馈变流器控制：控制器通过调节转子侧变频器和电网侧变频器的工
作状态，实现对发电机输出电能的控制。
根据电网需求，控制器可以调整输出的电压和功率。
4.故障保护：控制器通过检测电网的状态和发电机的运行状态，实时监
控发电机的工作情况，一旦发现异常情况，会采取相应的保护措施，如切断电网连接，避免故障进一步扩大。
5. 结论
双馈风力发电机作为一种高效、可靠的风力发电机类型，正被广泛应用于风力发电场。
其独特的结构和控制原理使其能够在不同的工作条件下稳定运行并输出稳定的电能。
通过了解双馈风力发电机的原理和控制方式，可以更好地理解和应用该技术，推动风力发电行业的发展。