双馈风力发电机变流器(双馈型风力发电机)

海潮机械 2023-01-04 08:21 编辑:admin 124阅读

1. 双馈型风力发电机

双馈风力发电机组励磁的原理是通过叶轮将风能转变为机械转矩,通过主轴传动链,经过齿轮箱增速到异步发电机转速后,通过励磁变流器励磁而将发电机的定子电能并入电网。

如果超过发电机同步转速,转子也处于发电状态,通过变流器向电网馈电。

双馈发电机正是由叶片通过齿轮箱变速,带动以达到定子侧输出相对完美正弦波,同时在额定转速下,转子侧也能同时发出电流,已达到最大利用风能效果。

2. 双馈型风力发电机组

风力发电图纸有机型安装和电力系统图两种,而机型又可以分为双馈和直驱两种,我们以双馈电机风力发电机组为例。整个风机机组可以分为塔筒、偏航、机舱、轮毂等部分,其中塔筒和偏航比较简单,着重看机舱和轮毂。

轮毂主要由外部的三个叶片和内部的变桨轴承、变桨电机、控制系统组成,而机舱主要由联接轮毂的主轴、齿轮箱、联轴器、发电机等部分组成。

3. 双馈型风力发电机发电原理

风力发电是风能的主要利用形式,安全清洁、充裕且源源不断。风力发电发展迅速,备受世界各国重视。

  风力发电运行方式一:独立运行方式 属于小型风力发电,如家用型,由一台小型风力发电机向一户或者几户供电,并用蓄电池蓄电保证无风时用电。

  风力发电运行方式二:组合运行方式 通常指风力发电与柴油机发电相结合,为一座大厦或者一个村庄及单位供电。

  风力发电运行方式三:并入电网运行 风力发电并入常规电网运行,向大型电网提供电力,通常由几十台甚至百台风力发电机组成。

  风力发电系统中最重要的部件是风力机和发电机。风力机围绕变桨距调节技术,而发电机围绕变速恒频发电技术,此两项技术是风力发电的核心技术。风力机通过叶轮捕获风能,将风能转化为机械动能,实现轮毂机械转动。变距调节方式可以调整叶片迎风面与众向旋转轴夹角,影响叶片受力与阻力,保障大风时风机输出功率的增加及输出功率恒定。采用变距调节方式,风机功率输出曲线平滑。在额定风速以下时,控制器将叶片攻角置于零度附近,不做变化,近似等同于定浆距调节。在额定风速以上时,变浆距控制结构发生作用,调节叶片攻角,将输出功率控制在额定值附近。变浆距风力机的起动速度较定浆距风力机低,停机时传递冲击应力相对缓和。正常工作时,主要是采用功率控制,在实际应用中,功率与风速的立方成正比。较小的风速变化会造成较大的风能变化。由于变浆距调节风力机受到的冲击较之其它风力机要小得多,可减少材料使用率,降低整体重量。且变距调节型风力机在低风速时,可使桨叶保持良好的攻角,比失速调节型风力机有更好的能量输出,因此比较适合于平均风速较低的地区安装。

  变速恒频风力发电机采用交流励磁双馈型发电机,结构类似绕线型感应电机,只是转子绕组上加有滑环和电刷,转子的转速与励磁的频率有关,使得双馈型发电机的内部电磁关系既不同于异步发电机又不同于同步发电机,但它却具有异步机和同步机的某些特性。交流励磁双馈变速恒频风力发电机不仅可以通过控制交流励磁的幅值、相位、频率来实现变速恒频,还可以实现有功、无功功率控制,对电网而言还能起无功补偿的作用。交流励磁变速恒频双馈发电机系统有如下优点: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,提高了机组运行效率。需要变频控制的功率仅是电机额定容量的一部分,使变频装置体积减小,成本降低,投资减少。调节励磁电流幅值,可调节发出的无功功率;调节励磁电流相位,可调节发出的有功功率。应用矢量控制可实现有、无功功率的独立调节。风力发电是风能的主要利用形式,安全清洁、充裕且源源不断。风力发电发展迅速,备受世界各国重视。

  

 

  

  

4. 双馈型风力发电机能量转化过程

双馈发电机是带滑环的绕线式三相异步发电机,转子绕组接到一个频率、幅值、相位均可调节的三相逆变电源,从而调整发电机的运行。

双馈风力发电机在控制器的配合下,能适应风速的变化,在变速运转时能发出恒频恒压的电能,同时采取降低或削弱高频谐波的措施。风电机组变速恒频运行能充分利用风能,变频器的容量要求又不大(约为双馈异步发电机额定容量的1/3)。因此现代兆瓦级以上、带增速箱的并网型风力发电机组主要采用双馈异步发电机。

5. 双馈型风力发电机变速恒频系统如何控制

风力发电机组的保护及监控设备由风力发电机组配套提供。

风力发电机组正常采用集中监控方式,由中控室运行人员通过风力发电机组计算机监控系统的人机接口,对风电场内所有风力发电机组进行集中、远方监视和控制。风力发电机组的监控系统可现场单机控制、保护、测量和信号采集以及中控室对各风力发电机进行集中监控,也可在远方(业主营地或调度机构)对风力发电机组进行遥测和遥信。风力发电机组的控制系统包括二部分:第一部分为计算机单元,主要功能是控制风力发电机组;第二部分为电源单元,主要功能是保证风力发电机组与电网同期。在风力发电机组的现场控制柜上运行人员可通过操作键盘对风力发电机进行现地监视和控制。如手动开机、停机,马达启动,风力发电机组向顺时钟方向和逆时针方向旋转。风力发电机组在运行过程中,控制器能持续监视风力发电机组的转速,使风电机组的制动系统维持在安全水平上。风力发电机组配置以下保护装置:温度保护,过负荷保护,电网故障保护,低电压保护,震动超限保护和传感器故障保护等。保护装置动作后,跳开发电机和电网连接的开关,并发出保护装置动作信号。风力发电机组配备各种检测装置和变送器,能自动连续对各风力发电机组进行监视,并在中控室计算机屏幕上反映风力发电机实时状态。如:当前日期和时间,叶轮转速、发电机转速,风速,环境温度,风力发电机组温度,当前功率,当前偏航,总电量等。

6. 双馈型风力发电机特点

  不一样,双驱风力发电机是由一台三相异步绕线电机和一台永磁同步电机同轴连接而成,另有主风轮和副风轮两个风轮,故名双驱电机,也称之为双风轮电机。其中,主风轮直接带动异步电机转子及永磁电机定子一同旋转,副风轮直接带动永磁电机的转子反向旋转,中间没有齿轮箱,是一种直驱式结构,永磁电机定子绕组与异步电机的转子绕组反相序连接,它的主要作用就是给异步电机励磁,整套发电机由异步电机定子侧输出电能。  所谓双馈,可以理解为定子、转子同时可以发出电能,发电机原理理论上说只要有动力带动电动机,在电动机的定子侧就能直接发出电能。现代变速双馈风力发电机的工作原理就是通过叶轮将风能转变为机械转矩(即风轮转动惯量),通过主轴传动链,经过齿轮箱增速,然后带动发电机转子转动发电。