国产欧美日韩精品a在线观看-国产欧美日韩精品一区二区三区-国产欧美日韩精品综合-国产欧美中文字幕-一区二区三区精品国产-一区二区三区精品国产欧美

                
    王建維 女，碩士，畢業(yè)于西南交通大學牽引動力國家重點實驗室，畢業(yè)后在中國北車集團濟南軌道交通裝備有限公司從事貨車轉(zhuǎn)向架設(shè)計工作，2008年7月轉(zhuǎn)入北車風電有限公司從事風力發(fā)電機組設(shè)計，主要從事風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)和在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)方面的研究。

    摘要：本文分析了雙饋異步和永磁同步風力發(fā)電機的工作原理，詳細比較了兩種發(fā)電機的優(yōu)缺點，最后得出結(jié)論：短期內(nèi)，DFIG仍將是主流機型，但隨著國家對風機并網(wǎng)的要求越來越高，具有低電壓穿越能力的永磁同步發(fā)電機將是未來風機發(fā)展的趨勢。

    關(guān)鍵詞：雙饋異步發(fā)電機；永磁同步發(fā)電機； 變速恒頻；低電壓穿越

    1 概述

    在過去的20多年里，風力發(fā)電機組的單機容量不斷擴大，特別是最近幾年，大型機組得到迅速推廣應(yīng)用。技術(shù)的不斷進步是機組單機容量得以不斷擴大的基礎(chǔ)。早期的風力發(fā)電機組全部是定槳距失速型風機。由于定槳距機組葉片的角度不能在風速變化時進行相應(yīng)地調(diào)節(jié)，因此無法在低風速時獲取最大的風能；在風速為額定風速時功率最大，當風速超過額定值后，發(fā)電功率又明顯下降，故定槳距失速型風機的經(jīng)濟效益不甚理想，因此這種型的機組很難向大型化方向發(fā)展。目前該類型的產(chǎn)品均為小型機組，兆瓦級機組均不采用此類型的結(jié)構(gòu)。

    隨著技術(shù)的發(fā)展，風電機組發(fā)展到了變槳距系統(tǒng)。變槳距風力發(fā)電機組的葉片角度可以進行調(diào)節(jié)，在不同的風速情況下，通過調(diào)節(jié)葉片的角度使攻角保持最佳狀態(tài)，從而獲得較大的轉(zhuǎn)換效率。變槳距機組的額定風速較低，啟動性能較好，而且在風速超過額定值時通過變槳系統(tǒng)可以有效地控制葉片的迎風角度，使得發(fā)電機有著較為平滑的功率曲線，大大提高了發(fā)電效率和發(fā)電質(zhì)量。通過技術(shù)的不斷提高和新材料的不斷應(yīng)用，葉片結(jié)構(gòu)變得越來越簡單、重量也越來越輕，易于機組的大型化，因此大型風電機組多采用變槳距技術(shù)。

    目前，風電技術(shù)已發(fā)展到了更先進的變速變槳距機型。變速變槳距風力發(fā)電機組同時應(yīng)用了變槳技術(shù)和變速恒頻技術(shù)，風輪轉(zhuǎn)速可根據(jù)風速的變化進行調(diào)節(jié)，以便最大限度地吸收風的能量，提高轉(zhuǎn)換效率。由于在發(fā)電機中采用了變速恒頻技術(shù)，使發(fā)電機組在低風速情況下的出力水平大幅度提高，總體發(fā)電效率得到進一步提高。兆瓦級以上的機組大都是變速變槳距機型。

    發(fā)電機及其控制系統(tǒng)承擔了將機械能轉(zhuǎn)化為電能的任務(wù)，直接影響到轉(zhuǎn)換過程的效能、效率和供電質(zhì)量。而目前風力發(fā)電機主要采用兩種類型：雙饋異步發(fā)電機和永磁同步發(fā)電機。

    2 雙饋異步發(fā)電機（DF IG）和永磁同步發(fā)電機（PMSG）結(jié)構(gòu)分析

    2.1 DFIG工作原理

    雙饋異步發(fā)電機在結(jié)構(gòu)上與繞線式異步電動機類似，定轉(zhuǎn)子三相對稱，轉(zhuǎn)子電流由滑環(huán)接入。風速的變化通過增速齒輪箱傳遞到發(fā)電機，為了保持定子電流頻率的恒定，可以控制轉(zhuǎn)子電流的頻率，使得發(fā)電機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，這些工作可以由變頻器來完成。當發(fā)電機轉(zhuǎn)子高（低）于同步速時，應(yīng)控制變頻器能量流入（出）電網(wǎng)，這樣就控制了電機定子向電網(wǎng)供應(yīng)電能頻率的穩(wěn)定。其原理框圖如圖1所示。
                   
                               圖1  雙饋機發(fā)電原理
    當風速變化引起發(fā)電機轉(zhuǎn)速n變化時，控制轉(zhuǎn)子電流的頻率，可使定子頻率恒定，即應(yīng)滿足： 。

    式中： 為定子電流頻率，由于定子與電網(wǎng)相連，所以與電網(wǎng)頻率相同； 為轉(zhuǎn)子機械頻率， ，p為電機的極對數(shù)； 為轉(zhuǎn)子電流頻率。

    n
    n>n1時，處于超同步運行狀態(tài)，此時發(fā)電機同時由定子和轉(zhuǎn)子發(fā)出電能給電網(wǎng)，變流器的能量流向逆向；

    n=n1時，處于同步狀態(tài)，此時發(fā)電機作為同步電機運行， =0，勵磁變流器向轉(zhuǎn)子提供直流勵磁。

    而n=pnm，當n發(fā)生變化時，即p 發(fā)生變化，若控制轉(zhuǎn)子供電頻率做相應(yīng)變化，可使保持恒定不變，與電網(wǎng)頻率保持一致，實現(xiàn)變速恒頻控制。
            
                                    表1   DFIG 和PMSG結(jié)構(gòu)性能比較  
     摘自《自動化博覽》2010年第九期