风力发电机并网 原理

风力发电机并网一、双馈异步发电机并网方式简介二、华锐风机并网方式简介三、GE风机并网方式简介2021/5/9一、双馈异步发电机并网方式简介

1.双馈异步发电机发电机的定子直接连接到电网上，转子和变流器相连。当风力驱动发电机旋转时，在变流器的控制下，发电机把机械能转换成电能向电网馈电。2021/5/9

实际运行中，如果转子的机械转速nr2与三相交流电流在转子表面产生的旋转磁场的转速nr1(两者方向可以相同或相反)之和等于电网频率为50Hz的发电机的同步转速ns，即nr1±nr2=ns，此时在发电机气隙中形成的同步旋转磁场就会在发电机定子绕组中感应出频率为50Hz的感应电势。

2021/5/9从定子侧看，这与一般同步发电机具有直流励磁的转子以同步转速旋转时，在发电机气隙中形成的同步旋转磁场是等效的。因而，只要做到转子的机械转速nr2和三相交流电流在转子表面产生的旋转磁场的转速nr1互补，即nr1±nr2≌ns，就可以在不同的转子转速情况下，在定子绕组中总能感应出频率恒定的50Hz交流电。2021/5/9

此时输入转子电流的频率fr1为：

fr1=P·nr1/60=p(ns-nr2)/60=P·ns·S/60=S·fs

式中：S—转子滑差fs---工频上式表明：当发电机的转子以不同的转速（滑差为S）运行时，只要根据转子转速的变化来调节输入转子电流的频率，使变频器在转子三相对称绕组中随时输入滑差频率fr1的电流，就可以在发电机气隙中形成同步速度的旋转磁场，在定子绕组中产生恒定频率的电势，满足其并网运行的要求。2021/5/9

双馈异步发电机变速恒频的特点，适应了风力发电机组转速范围大的运行方式，其功率因数可调的特点，有利于风电场接入点的电网电压稳定性。双馈异步发电机所配变频器功率较小，只有总功率的30%左右，故风力发电机组整体的价格较低。同步发电机应用在发电机组中，需要用全功率变频器，导致风力发电机组整体成本较高。双馈异步发电机的缺点是有滑环结构，需要经常维护。2021/5/92.主要三种并网方式交流励磁变速恒频发电机采用双馈型异步发电机,与传统的直流励磁同步发电机以及通常的异步发电机相比,其并网过程有所不同。采用交流励磁后,可根据电网电压和发电机转速来调节励磁电流,进而调节发电机输出电压来满足并网条件,因而可在变速条件下实现并网。变速恒频风力发电机组的并网方式主要有空载并网,带独立负载并网,孤岛并网。其中,空载并网和带独立负载并网2种方式中,转子励磁变换器直接与电网相连,双馈电机定子与电网经过开关相连,而孤岛并网方式则是定子与转子励磁变换器直接连接,再经过开关连接到电网,电网经过预充电变压器与直流母线连接。2021/5/9二、华锐风机并网方式简介1.预充电(S2)：防止高频滤波器件过流。预充电接触器吸和，变频器直流母排充电至970DC左右，网侧变频器工作，母排直流电压经网侧变频器逆变使A点电压渐升为690AC，且电流值为57A。如果没有预充电环节，直接吸和网侧接触器，会使A点瞬间过电流。2021/5/92021/5/92.网侧变频器接触器闭合(S6)。网侧变频器接触器闭合，同时预充电接触器断开，能量从网侧经变频器至直流母排，母排电压为1050DC，网侧变频器提供系统所需无功能量，包括变压器、高频滤波装置等。2021/5/92021/5/93.电机侧变频器启动(S7)。网侧变频器电流80A左右，电机侧变频器电流20A左右。2021/5/92021/5/94.同步(S7-syn)。风机转速达到1200-1400rpm，电机侧变频器注入140A电流，电机定子侧电压达到690V。2021/5/92021/5/95.定子接触器闭合，发电(S8)。定子电压幅值、相位、频率与电网电压近乎一致，定子接触器闭合，风机并网发电。2021/5/9三、GE风机并网方式简介1.预充电：预充电接触器MA吸和，变频器直流母排充电至970DC左右，机侧变频器工作，母排直流电压经机侧变频器逆变对发电机转子加电压。2021/5/92021/5/92.风机达到并网转速，同时网侧变频器及5Q2检测电压等条件达到并网条件，网侧接触器合，预充电接触器分。20