风电双馈变流器原理(双馈风机变流器原理)

海潮机械 2023-01-15 13:42 编辑:admin 290阅读

1. 双馈风机变流器原理

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. 双馈风力发电系统原理

最大区别,这么说吧。

从入网角度看: 小型风力发电机组是离网的,也就是不向电网送电。自己带有蓄电池组,有的还带有太阳能电池,实现风光互补;而大型风力发电机组是并网的,发出来的交流电向电网输送。

从结构上说:; 大型风力发电机组由风轮,轮毂,主轴,齿轮箱(直驱不带),发电机(有双馈发电机,永磁发电机等)。变流器。偏航系统,变奖机构、塔架、等构成。

原理:通过风刮过叶片,叶片上下面压力差,产生升力推动叶轮旋转,之后带动主轴,主轴连接增速齿轮箱,将15-25r/min转速增速到1800r/min,发电机工作,发出电经过变流器先转换为直流在逆变为与电网相符的交流,之后通过升压变压器送入电网。

其中,永磁直驱风力发电机组没有增速齿轮箱,由于永磁发电机电机的极对数比双馈等带增速箱的多很多,所以可以低速带动发电。

大型风力发电机组的偏航系统是由偏航齿轮与偏航电机构成的,是通过控制系统控制风力发电机组,使机组能一直正对风发电。

变奖机构是用于调节发电功率的,在风速大于额定风速后,通过调节桨距角来实现对Cp(风能利用系数)的调节,从而使发电机稳定运行。

小型离网型的原理很简单,叶轮,发电机,调向装置,控制器,逆变器,也有的有互补系统,如风光,风柴油机互补等等。

离网,顾名思义,就是不并入电网,靠蓄电池等储存发电机发的电。最后附上两张图。;隔壁蛙亲情献上 呱呱。

3. 双馈风机的优点

风能的优点和缺点

优点

风能为洁净的能量来源。 内蒙古草原上的风力发电机风能设施日趋进步,大量生产降低成本,在适当地点,风力发电成本已低于发电机。

风能设施多为不立体化设施,可保护陆地和生态。

风力发电是可再生能源,很环保。

缺点

风力发电在生态上的问题是可能干扰鸟类,如美国堪萨斯州的松鸡在风车出现之后已渐渐消失。目前的解决方案是离岸发电,离岸发电价格较高但效率也高。

在一些地区、风力发电的经济性不足:许多地区的风力有间歇性,更糟糕的情况是如***等地在电力需求较高的夏季及白日、是风力较少的时间;必须等待压缩空气等储能技术发展。

风力发电需要大量土地兴建风力发电场,才可以生产比较多的能源。

进行风力发电时,风力发电机会发出庞大的噪音,所以要找一些空旷的地方来兴建。

现在的风力发电还未成熟,还有相当发展空间。

限制及弊端

风能利用存在一些限制及弊端

1)风速不稳定,产生的能量大小不稳定

2)风能利用受地理位置限制严重

3)风能的转换效率低

4)风能是新型能源,相应的使用设备也不是很成熟

风能的特点

风能量是丰富、近乎无尽、广泛分布、干净与缓和温室效应。 存在地球表面一定范围内。经过长期测量,调查与统计得出的平均风能密度的概况称该范围内能利用的依据,通常以能密度线标示在地图上。

四大优点是:

蕴量巨大;可以再生;分布广泛;没有污染。

三大弱点是:

1、密度低。

这是风能的一个重要缺陷。由于风能来源于空气的流动,而空气的密度是很小的,因此风力的能量密度也很小,只有水力的1/816。从下表可以看出,在各种能源中,风能的含能量是极低的,给其利用带来一定的困难。

2、不稳定。

由于气流瞬息万变,因此风的脉动、日变化、季变化以至年际的变化都十分明显,波动很大,极不稳定。

3、地区差异大。

由于地形的影响,风力的地区差异非常明显。一个邻近的区域,有利地形下的风力,往往是不利地形下的几倍甚至几十倍。

4. 双馈风力发电机原理

风力发电正在世界上形成一股热潮,风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行,我国也在西部地区大力提倡。因为风力发电没有燃料问题,也不会产生辐射或空气污染,是一种特别好的发电方式。 风力发电的原理,是利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电。依据目前的风车技术,大约是每秒三公尺的微风速度(微风的程度),便可以开始发电。

风力发电正在世界上形成一股热潮,因为风力发电没有燃料问题,也不会产生辐射或空气污染。

风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行;我国近几年风电产业突飞猛进。小型风力发电系统效率很高,但它不是只由一个发电机头组成的,而是一个有一定科技含量的小系统:风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要,各部分功能为:叶片用来接受风力并通过机头转为电能;尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能;转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能;机头的转子是永磁体,定子绕组切割磁力线产生电能。

风力发电机因风量不稳定,故其输出的是13~25V变化的交流电,须经充电器整流,再对蓄电瓶充电,使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源,把电瓶里的化学能转变成交流220V市电,才能保证稳定使用。

机械连接与功率传递水平轴风机桨叶通过齿轮箱及其高速轴与万能弹性联轴节相连,将转矩传递到发电机的传动轴,此联轴节应按具有很好的吸收阻尼和震动的特性,表现为吸收适量的径向、轴向和一定角度的偏移,并且联轴器可阻止机械装置的过载。另一种为直驱型风机桨叶不通过齿轮箱直接与电机相连风机电机类型。 风力发电机是将风能转换为机械功的动力机械,又称风车。广义地说,它是一以大气为工作介质的能量利用机械。

机舱:机舱包容着风力发电机的关键设备,包括齿轮箱、发电机。维护人员可以通过风力发电机塔进入机舱。机舱左端是风力发电机转子,即转子叶片及轴。

转子叶片:捉获风,并将风力传送到转子轴心。现代600千瓦风力发电机上,每个转子叶片的测量长度大约为20米,而且被设计得很像飞机的机翼。

轴心:转子轴心附着在风力发电机的低速轴上。

低速轴:风力发电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。在现代600千瓦风力发电机上,转子转速相当慢,大约为19至30转每分钟。轴中有用于液压系统的导管,来激发空气动力闸的运行。

齿轮箱:齿轮箱左边是低速轴,它可以将高速轴的转速提高至低速轴的50倍。 高速轴及其机械闸:高速轴以1500转每分钟运转,并驱动发电机。它装备有紧急机械闸,用于空气动力闸失效时,或风力发电机被维修时。

发电机:通常被称为感应电机或异步发电机。在现代风力发电机上,最大电力输出通常为500至1500千瓦。 偏航装置:借助电动机转动机舱,以使转子正对着风。偏航装置由电子控制器操作,电子控制器可以通过风向标来感觉风向。图中显示了风力发电机偏航。通常,在风改变其方向时,风力发电机一次只会偏转几度。

电子控制器:包含一台不断监控风力发电机状态的计算机,并控制偏航装置。为防止任何故障(即齿轮箱或发电机的过热),该控制器可以自动停止风力发电机的转动,并通过电话调制解调器来呼叫风力发电机操作员。

液压系统:用于重置风力发电机的空气动力闸。

冷却元件:包含一个风扇,用于冷却发电机。此外,它包含一个油冷却元件,用于冷却齿轮箱内的油。一些风力发电机具有水冷发电机。

塔:风力发电机塔载有机舱及转子。通常高的塔具有优势,因为离地面越高,风速越大。现代600千瓦风汽轮机的塔高为40至60米。它可以为管状的塔,也可以是格子状的塔。管状的塔对于维修人员更为安全,因为他们可以通过内部的梯子到达塔顶。格状的塔的优点在于它比较便宜。

风速计及风向标:用于测量风速及风向 前言  第1章绪论1  1 1风能利用及风力发电历史2  1 2中国风能资源与开发前景4  1 2 1风能特点4  1 2 2我国风能资源分布特点及  开发前景5  1 2 3风电发展概况7  1 3风力发电技术现状与发展8  1 3 1风力发电机组的类型8  1 3 2大型水平轴并网风电机组的  基本结构10  1 3 3风力发电技术的发展状况11  1 4风电机组相关设计标准14  1 4 1国际电工委员会标准14  1 4 2国外主要风电标准15  1 4 3中国主要风电标准16  思考题17  第2章风能及其转换原理18  2 1风的种类及其特性18  2 1 1风的形成及其基本特性18  2 1 2全球性的风21  2 1 3地方性的风22  2 1 4平均风23  2 1 5脉动风27  2 1 6极端风29  2 1 7地形地貌对风的影响31  2 2风的测量与估计32  2 2 1风向的测量33  2 2 2风速的测量33  2 2 3风能估计34  2 3风能资源评估及风电场选址概述37  2 3 1风能资源评估38  2 3 2风电场选址38  2 4风能转换基本原理40  2 4 1叶片上的气动力40  2 4 2风能转换基础理论42  2 5风力机的特性46  2 5 1风轮空气动力特性46  2 5 2风力机的运行特性47  2 5 3实度对风力机特性的影响48  思考题50  第3章风力发电机组的结构51  3 1水平轴风电机组概述51  3 1 1风电机组的基本结构、性能  和类型51  3 1 2风电机组主要参数56  3 1 3风电机组设计级别60  3 2风轮61  3 2 1叶片61  3 2 2轮毂66  3 2 3变桨机构67  3 3风电机组传动系统69  3 3 1风轮主轴69  3 3 2增速齿轮箱71  3 3 3轴的连接与制动79  3 4机舱、主机架与偏航系统80  3 4 1机舱80  3 4 2主机架80  3 4 3偏航系统81  3 5塔架与基础84  3 5 1塔架84  3 5 2陆上风电机组的基础88  3 5 3海上风电机组的基础90  3 6风电机组其他部件91  思考题91  第4章风力发电机92  4 1发电机的工作原理92  4 1 1发电机的基本类型92  4 1 2直流发电机的基本工作原理94  4 1 3同步交流发电机的基本工作  原理95  4 1 4异步交流发电机的基本工作  原理97  4 2风力发电系统中的发电机98  4 2 1并网风电机组使用的发电机99  4 2 2离网风电机组使用的发电机100  4 3并网风力发电机101  4 3 1同步发电机101  4 3 2异步发电机103  4 3 3双馈异步发电机104  4 3 4直驱型发电机107  思考题110  第5章风力发电机组的控制及安全  保护111  5 1风力发电机组的控制技术111  5 1 1风力发电机组的基本控制  要求111  5 1 2风力发电机组的控制系统  结构114  5 1 3风力发电机组的运行控制  过程115  5 2风力机控制117  5 2 1风力机控制的空气动力学  原理117  5 2 2定桨距风力机控制118  5 2 3变桨距风力机控制119  5 2 4功率控制121  5 3发电机控制123  5 3 1风力发电机控制要求123  5 3 2异步风力发电机控制124  5 3 3双馈式发电机控制129  5 3 4直驱式发电机控制132  5 4风力发电机组信号检测135  5 4 1风速及风向信号检测135  5 4 2转速信号检测135  5 5控制系统的执行机构136  5 5 1制动保护系统137  5 5 2变桨距执行系统137  5 5 3偏航系统139  5 6风电机组的安全保护140  5 6 1风电机组安全保护系统设计140  5 6 2风电机组安全链系统141  5 6 3风力发电机组防雷保护142  思考题143  第6章垂直轴风力发电机组145  6 1垂直轴风力发电机组及其发展  概况145  6 1 1垂直轴风力发电机组的发展  概况145  6 1 2垂直轴风力机的类型146  6 1 3垂直轴风力机的主要特点148  6 2垂直轴风力机基本原理149  6 2 1阻力型垂直轴风力机149  6 2 2升力型垂直轴风力机151  6 3水平轴与垂直轴风力机的对比152  思考题153  第7章离网风力发电系统154  7 1离网风力发电机组的应用154  7 1 1向大用户直接供电154  7 1 2向农户、村落、农牧场供电155  7 2微、小型风力发电机组结构156  7 2 1叶片与风轮157  7 2 2调速装置157  7 2 3调向装置158  7 2 4发电机159  7 2 5塔架160  7 2 6蓄电池160  7 2 7控制器和逆变器160  7 3互补发电系统160  7 3 1风 光互补发电系统160  7 3 2风力发电机与蓄电池系统162  7 3 3风力 柴油互补发电系统164  7 4储能装置166  7 4 1蓄电池166  7 4 2抽水蓄能170  7 4 3飞轮储能170  7 4 4超导储能171  7 4 5其他储能方式171  思考题171  附录风力发电名词术语汉英对照172  参考文献178

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5. 双馈风机工作原理

这和风机的类型、容量以及发电机的转速等因素有关。

比如一个2MW的直驱型风机,其永磁发电机达到额定转速如17转/分,那么转一圈的时间是60/17=3.5秒,2MW的风机以额定速度持续发电1小时发出的电量是2000度,那么3.5秒发出的电就是3.5×2000/3600=1.94度电,也就是转一圈发这么多电。

对于双馈型风机还和齿轮箱的减速比有关。

6. 双馈变流器的作用

一般来讲,变频器是变流器的一种。

变流器和变频器之所以称呼不同,主要在于它们伺服的对象的特性不同。 变流器伺服的对象是双馈发电机,变频器主要是调节异步电动机。 变流器的根本作用是采取一定的控制手段,让双馈发动机发出与电网完全一致的交流电。原理如下:变流器是给双馈发电机的转子注入一定低频的交流电,使之产生旋转电磁场;并要求这个电磁场的转速加上发电机轴上的机械转速等于同步转速(比如4个极的双空间发动机的同步转速是1500r/min),这样转子上的电磁场切割定子线圈产生了交流电,这个交流电的频率、相位、电压与电网的完全一致,从而发动机能够并网发电。 变频器的根本作用是给异步电动机提供频率变化的交流电,让电动机按照一定的控制方式旋转并且转速可平滑调节,从而达到节能或者改善生产工艺的过程(例如火电厂的风机、泵类负载的节能改造;纺织工业上变频器对电动机调节可以纺织出来的细线在直径大小、质量上一致等)。 风电用的变流器,工作的环境温度范围要比普通的变频器大些;可靠性要高,因为,风力发电一般都是无人值守的24H运行;还要满足大电流运行。其实风电里面用变流器就是为了保证发出的电是50HZ,能够并网

7. 双馈风电机组变流器原理

首先,它能控制无功功率,并通过独立控制转子励磁电流解耦有功功率和无功功率控制。

其次,双馈感应发电机无需从电网励磁,而从转子电路中励磁。

最后,它还能产生无功功率,并可以通过电网侧变流器传送给定子。但是,电网侧变流器正常工作在单位功率因数,并不包含风力机与电网的无功功率交换。

8. 双馈风机变流器原理图解

双馈异步发电机的原理: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