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2009-4-1 双馈电机控制策略 脉宽调制 （PWM）技术 2009-4-1 谢谢！ 欢迎讨论！ Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level 2009-4-1 * 2009-4-1 双馈风力发电机及控制原理 8月 2009-4-1 双馈风力发电机及控制原理 主要内容 风力发电简介 双馈电机原理 双馈电机控制策略 2009-4-1 一、风力发电简介 2009-4-1 风力发电简介 中国风电场分布图（截止2007年年底） 2009-4-1 风力发电简介 中国风电市场发展 电机、齿轮箱、叶片等设备已实现国产化； 电控系统国产化程度低，被国外设备占据。 1997-2008年中国风力发电总装机容量（除台湾省） 2009-4-1 风力发电简介 风电机组分类 按风轮机类型分(风能到机械能) 水平轴、垂直轴 定桨距、变桨距 单叶片、双叶片、三叶片、多叶片 定速型、变速型 按发电机类型分(机械能到电能) 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 风力发电简介 不同类型的风机 水平轴风机 垂直轴风机 永磁直驱型风机 2009-4-1 风力发电简介 风力发电技术的进展 2009-4-1 风力发电简介 定速到变速的原因 追求最大的风能捕获 减小机组的机械应力 风能利用系数与叶尖速比的关系 最大功率点跟踪 2009-4-1 风力发电简介 基于鼠笼式异步电机的风电机组 2009-4-1 风力发电简介 基于绕线式电机的风电机组 2009-4-1 风力发电简介 双馈机型的优、缺点 优点： 气动效率高，机械应力小，功率波动小 功率变换设备成本低 缺点： 电机滑环、齿轮箱等设备维护量大 2009-4-1 风力发电简介 基于同步电机的风电机组（直驱机型） 2009-4-1 风力发电简介 直驱型机组优、缺点 优点： 不需要齿轮箱，维护量小 永磁同步机组效率高 缺点： 技术不成熟 全功率变流器，成本高 2009-4-1 水平轴风力发电机的结构和组成 风力发电简介 2009-4-1 二、双馈电机原理 2009-4-1 双馈电机原理 电机的分类 变压器 直流电机 同步电机 异步电机 鼠笼式 绕线式 …… 2009-4-1 双馈电机原理 异步电机运行方式 转差功率全部损耗 定子调压、转子串电阻 最优转差功率 定子变频运行 转差功率回馈（双馈运行模式） 静止Kramer(单向)、静止Scherbius(双向) 双馈电机是由绕线式电机与变流器共同组成的一种电机运行系统。 2009-4-1 双馈电机原理 双馈电机系统结构 静止Kramer结构 转差功率单向流动 定子侧励磁 转速范围窄 静止Scherbius结构 转差功率双向流动 转子侧励磁 转速范围宽 2009-4-1 双馈电机原理 异步电机运行方式 异步电机等效电路 普通异步运行模式 双馈运行模式 2009-4-1 双馈电机原理 不同工况下双馈电机的能量关系 A、超同步速发电 c、亚同步速发电 B、超同步速电动 D、亚同步速电动 2009-4-1 双馈电机原理 普通异步电机运行工况 A、超同步速发电 D、亚同步速电动 2009-4-1 双馈电机原理 双馈电机工作原理 双馈电机是一种交流励磁的电机； 同步电机是双馈电机的一种特例。 电机类型 同步电机 双馈电机 励磁方式 转子绕组直流励磁 转子绕组交流励磁 气隙磁场转速 转子转速 转子转速+转子励磁电流频率 功角 与转子惯性相关（机械） 由转子励磁器调节（电气） 转子转速 固定（与电网频率同步） 同步速上下一定转速范围 转子绕组 仅有一个d轴励磁绕组 等效存在两个可控励磁绕组 2009-4-1 双馈电机原理 双馈电机与普通绕线电机设计上的不同 电机类型 双馈风力发电机 普通绕线电机 转子绝缘 变流器驱动，要求高 正弦电压供电，要求低 散热 要求在整个转速运行范围内，轴带风扇风量与风机功率曲线相匹配，设计难度大。 轴带风扇转速固定，风量容易控制，散热简单。 系统参数匹配 需要考虑与双馈变流器的参数匹配，如转子堵转开路电压，互感参数，漏感参数等。 系统配合要求较低。 2009-4-1 双馈电机原理 双馈电机与双馈变流器的参数匹配 双馈系统主要参数 电网电压等级-变流器电压容量 变流器电压容量+转速运行范围-转子开路电压 系统功率等级+转速运行范围+电机互感-变流器电流容量 新的要求 故障穿越-降低转子开路电压，提高变流器电流容量，增大电机机械强度。 无功功率支持-提高变流器电流容量，改善电机散热。 2009-4-1 三、双馈电机控制策略 2009-4-1 双馈电机控制策略 常