风力发电中的自我激励与谐波#中英文翻译#外文翻译匹配

22 风力发电 中的 自我激励与谐波 1 介绍 传统的风力涡轮机通常 安装的是 感应发电机 ， 因为 它 廉价，耐用，而且 只 需要很少的维护。然而， 电感应发电机 需要的 无功 功率通常通过 电容器补偿 来得到。 因为 输出功率各不相同，所以 电容补偿必须 随之 调整 。 风力发电机组 的 电力网络 中， 相互的电容补偿作用是导致输出电流中产生 自我激励和高次谐波 的 一个重要 原因 。 这篇文章探讨 产生这些 现象 的原因 ，并对如何控制或消 除这些现象提出一些方法 。 现在大部份风力发电机的性能是非常可靠的，并且维修简单，费用低 。一台感应 发电机 在正常 工作 期间始终需要 得到 无功 功率。 使用 最普遍 的 无功功率 补偿是电容器补偿 ，因为它是静态的 , 而且成本低。不同型号的电容器可以提供不同的电容补偿。 虽然无功的动力补偿可能对风轮机总的操作有利， 但是 我们 必须 确 保 补偿是 恰当的，并且不影响控制。 自我激励和 谐波是 电容器补偿的两个重要 部分也 是这篇文章的主题。 2 动力系统网络描述 如图 1所示描述的这个系统 。动力系统的部件分析包括如下内容： 连接风机各部分的总线和输入线路 。 一台安装在衬垫 上的 变压器 连结在变压器低电压的电容器 一台电感应发电机 图 1. 系统 各部件图 对于自我激励，我们关 注的是在涡轮上的电容补偿。 对 于 谐波分析，我们用图 表来表示 整个网络 。 3 自我激励 3.1感应发电机的自我激励。 自激是在感应发电机和电容器补偿之中负电荷和磁性浸透交互作用的一个结果。 自我激励过程这 部分 是 在一台离栅栏的电感应发电机里 进行 研究 的， 知道极限和自激操作的边界将会帮助我们去利用或者避免自激。 在 固定速度的风轮机 中应用最普遍 的 是固定 电容器无功的动力补偿方法。 只有一台电感应发电机 是 不能 得到 它自己 需要 的无功 动力 的 ， 它要求来自电网正常操作的无功动力，并且栅栏口 接 电感应发电机的电压和频率。 安全是 自 我激励的一 个潜在问题。因为发电机 可以 产生电压，它可能 伤 害检查或者修理这台 发电机的人员。另一个潜在的问题是发电机的工作电压和频率可能变化。因此，在自我激励期间连接 在 发电机 上的易损 设备可能 在过高或过低的电压和频率 下被损坏。 尽管 这是 自我激励 23 过程中电感应发电机的缺点， 然而 一些人把这种方式 应 用于动态的刹车 系统中， 帮助在栅栏损失的紧急 情况时 控制转子速度。 因此， 适当的选择电容和电阻器 可以 在栅栏损失和机械刹车故障期间 控制 风轮机速度 。 3.2 稳态表现。 稳态分析 中关键是 理解 哪 些条件 对自我激励有增强或削弱作用。 如 上面解释的那样，自我激 励可能是一件好事情 也可能是 一件坏事 情 ， 这 取决于我们遇到 什么样的 形势。 图 2为 一个电容器补偿电感应发电机。如上所述， 自我激励操作要求必须保持 完全的 无功平衡。 SY+ MY+ RY=0 （ 1） SY =电容器节点的有效输入 MY =磁化部分的有效输入 RY =转子节点的有效输入 方程式 1的实部和虚步 可以被 扩展为 方程式 2 和 3。 （ 2） 图 2.自我激励方式下的 等效电路 24 图 3. 典型的磁化特性 （ 3） SR=阻抗 LRL=渗漏电感 R =转子 阻 抗 LRL =转子渗漏电感 ML = 阻抗 S =操作 损失 =操作频率 LR=终端负载电阻 C =电容器 补偿 25 自我激励的一个重要方面是电感应发电机的磁化特性。图 3所示 为 一台典型的励磁电感发电机 和 输出电流 之间的关系 ； 这图由实验 得 来 反映了 发电机的特性。 图 5为 电感应发电机的终端电压 受 电容和负载电阻 变化的影响 而变化的示意图 。如图 5所示 ，负载电阻不影响终端电压， 特别是在 发电机转速很高 时 ，但是电容 对 发电机 的输出电压 有显著影响。 一个 大的电容 在转子转动过程中产生较少的电容变化 ，而 较小的电容在转子转动过程会产生很大的电容变化。 如图 6所示，对规定的电容来说，改变负载电阻的有效值能调节力矩速度 。 自我激励 这 个 概念可以被 利用在涡轮机上， 如上所述 ， 当它失去对栅栏连接时 可以 提供动态刹车 从而防止飞车现象 发生 。 只要 正确选择 电容和负载电阻使其与 涡轮机输出电源相匹配 ，就能 在一定的风速范围 内来调节 阻抗。 3.3 动态反应。 这 部分 可以 在自我激励过程中检查瞬时的 变化 。 对于这次模拟来说 我们选择 3.8 毫法 电容和 1.0 欧 的负载电阻。 驱动力矩的常量被调整 为 4500 纳米。 但是， 空气动力学的风轮机特性控制系统不包括在这 个 模拟 中 ， 我们 关注的是 自我激励 的 过程。 因此，我们 重视 方程式电 的 方面 。 图 7 显示 连续 时间 内 转子速度和 输出功率 的关系 。 在这种情况下 ， 电感应发电机由 静止 启动 ， 速度 逐渐 增加，直到达到它 自身 的额定速度。 最初连接栅栏在 开始的 t = 3.1 秒 s，栅栏被断 开，电感应发电机进入自我激励方式。在 t = 6.375 s 时 ，发电机被再接通到栅栏，终止自我激励。 在自我激励期间 转子速度 逐渐 增加，但是，最 后 发电机力矩 达到 4500 牛米 ，并且转子速 度 变为 稳定。当发电机没有同步而被再接通到栅栏时，在 发电机的 力矩 会 突然 发生简短的 瞬间变化。 这种情况一旦发生 ，转子速度 会与 栅栏 之前 有 相同的速度。 图 8(a)显示 每 个时期电压的状况 。 它显示 最初 电压 与 被连结栅栏 后 的电压相同。 如图 7 所示， 在 自我激励方式 下 3.1 s0， Q0。 (c)图解 法表示 p0， Q 0 ， q 0， q 0时 ， ME SV。 文章来自： 北京信息科技大学校园网 -图书馆藏 -电子期刊 -美国机械工程师学会电子期刊全文数据库 作者和 文献出处： E. Muljadi ， C. P. Butterfield National Renewable Energy Laboratory, Golden, Colorado 8