双馈异步发电机上海南洋电机有限公司20190212 文档资料

1、双馈异步发电机,上海南洋电机有限公司,2019.02.12,一,风力发电机的主要类型,异步发电机,同步发电机,双速发电,机,绕线式异步发,电机,双馈异步发,电机,低速永磁同步发电机,使用,场合,定桨距风,力发电机,组,变桨距风力发,电机组,变速风力发,电机组,变速风力发电机组,特点,低风速低,速运行,使发电机,也具有在,较高的效,率水平,高风速时可以,通过控制转子,电阻，使得输,出功率保持平,稳,可以方便调,节有功功率,和无功功率,的输出，同,时调节电网,的功率因数,可以控制励磁调节发,电机的功率因数，使,功率因数达到,1,在,相同条件下，同步发,电机的调速范围比异,步发电机更宽,二、双馈发电

2、机的工作原理,双馈发电机的定子绕组接工频电网，转子绕组由具有可调节频率、相,位、幅值和相序的三相电源励磁，采用双向可逆专用变频器。双馈发,电机可以在不同的风速下运行，其转速可以随风速的变化做相应调整,使风力机的运行始终处于最佳状态，提高了风能的利用率。同时，通,过控制馈入转子绕组的电流参数，不仅可以保持定子输出的电压和频,率不变，还可以调节输入到电网的功率因数，提高系统的稳定性,变速恒频双馈发电机运行时电机转速与定、转子,绕组电压频率关系的数学表达式,f,1,p/120,n,r,f,2,式中,f,1,为定子电压频率,p,为电机的极数,n,r,为双馈发电机的转速,f,2,为转子励磁电压频率,由上

3、式可知，当转速,nr,发生变化,时，若调节,f2,变,化，可使,f1,保持恒定不变，实现双馈发电机的变,速恒频控制,a,亚同步发电运行,b,n,r,n,1,时,c,即,0,S,1,d,f,2,取正号，如果忽,略各种损耗，则发电,机的能量关系为,e,P,电磁,P,机械,P,转差,f,P,上网,P,电磁,g,定子馈电，转子,由变,频器提供励磁,b,超同步发电运行,n,r,n,1,时,即,S,1,f,2,取负号，如果忽略,各种损耗，则发电机,的能量关系为,P,机械,P,转差,P,电磁,P,上网,P,转差,P,电磁,定子馈电,转子馈,电,注,n,1,为发电机的同步,转速,当双馈发电机输出的有功功率和转

4、速保持恒定时，调节转,子励磁电流可以调节无功功率，控制功率因数,当处于“欠励状态”时，定子电流,Is,超前于电网电压,Us,定子电流中有超前的无功分量，发电机的输出中，有超前,的无功功率；当从某一欠励磁状态开始增加转子励磁电流,时，发电机输出的超前无功功率开始减少，从而定子电流,中超前的无功分量也开始减少；达到正常励磁时，无功功,率变为零，定子侧电流中的无功分量也变为零，此时,cos=1,如果此后继续增加转子励磁电流，将进入“过,励状态”，定子电流,Is,滞后于电网电压,Us,定子电流中有,滞后的无功分量，发电机将输出滞后性的无功功率，随着,转子励磁电流的增加，定子电流中滞后的无功分量也增加,

5、因此，欠励磁时功率因数超前（容性），过励磁时功率因,数滞后（感性）。双馈发电机具有与同步发电机相似的无,功功率调节特性曲线（即,V,形曲线,三、双馈发电机的特点,1,由于定子直接与电网连接，转子采用变频器,供电，因此，系统中的变频器容量仅取决于,发电机运行时的最大转差功率，一般发电机,的最大转差率为,25%35,因而变频器的,最大容量仅为发电机额定容量的,1/41/3,这,样，系统的总体配置费用就比较低,2,具有变速恒频的特性,3,可以实现有功功率和无功功率的调节,四、双馈发机考核的关键点,1,工作特性,a,空载特性测定,b,负载特性测定（包括转,子绕组短路状态下异步,发电机的固有特性和转,子

6、绕组由双向逆变器供,电状态下的调节特性,c,效率计算和特性曲线绘,制,2,温升考核,a,cos=1,b,cos,0.95,3,一般电机试验项目,4,绝缘介电性能,噪声、振动、超速、转,动惯量等,4,其它,a,输出电能质量,b,由于电网本身质量的影响因素和发电机转子绕组所接双向,逆变器非正弦电源的影响因素不易排除，因此，对双馈发电机输出,电能的质量很难有个准确合理的界定，此项性能的考核方法还有待,商榷,b,短路电抗测定,c,在这里，“短路”的概念指的是发电机的突然三相短路,电抗”的概念指的是发电机在突然三相短路的瞬变状态下的超瞬,变电抗。这以往是在同步发电机中需要考虑的一种过渡过程，由于,在这一

7、过程中，电流、转矩的变化较大，需要考虑与发电机相连的,电器与机械系统的承受能力，而双馈发电机的工作原理与同步发电,机有一定的相似性，因此，对双馈发电机进行短路电抗测定也开始,被提及。鉴于目前国际上对此还没有一个具体的测定方法，所以,我们至今也没有看到一个具体测定的实例。如果参照同步发电机测,定短路电抗的方法，在试验条件和操作性方面，还有一些具体问题,需要解决,因此，以上两项，目前只能作为研究项目，尚不能进行正式的,考核,五、双馈异步发电机,YRSFK500L1-4,概况,1,发电机型号的含义,2,结构数据,安装方式,IMB3,发电机安装倾斜角,5,发电机本体防护等级,IP54,发电机集电环外壳

8、防护等级,IP23,冷却方式,IC616,带空,空冷却器,平衡等级,G2.5,绝缘等级,F,转动惯量,45kgm,2,最大工作转速,2050r/min,最大转速,2400r/min,环境运行温度,30,40,环境生存温度,40,50,电机总重量,5.8t,3,总体结构概况,4,主要零部件,定,子,转子,前端盖,后端盖,集电环、刷架,定、转子接线盒,空,空冷却器,5,电磁数据,发电机类型：交流异步双馈发电机,极数,4,额定输出功率,1550kW,额定定子输出功率,1325kW,额定转子输出功率,225kW,定子额定电压,690V,转子开路电压,1955V,额定转速,1755r/min,工作转速范

9、围,9751970r/min,功率因数,0.95,0.95,效率,97,定子接法,转子接法,Y,6,特点,额定容量大，转动惯量小。为了控制发热，定转子冲片,选用低损耗优质冷轧硅钢片,发电机工作时，转子采用变频器供电。而变频器在使用,IGBT,作为功率元件后，电机的转子线圈将承受来自变频,器的过电压冲击。因此对电机转子的绝缘结构，我们做,了以下针对性的设计,转子的工作电压范围在,0,700V,我们在转子线圈绝缘,结构设计时，将转子线圈的电压提高至,2000V,作为转子,线圈绝缘电压设计基值,先进的绝缘结构。采用多层亚胺薄膜补强的优质云母带,作为线圈的主绝缘，提高耐电性能，同时辅以低电阻防,晕网状

10、纸，减少尖端放电的可能性，两者结合保证了转,子绝缘的可靠性,工艺上，转子线圈采用成型线圈。同时转子槽形经特殊,设计，线圈可以轻松放入槽内，最大限度保证转子线圈,绝缘层不受到损坏,VPI,真空压力）浸漆,旋转烘焙。提高挂漆量的同时,提高转子的平衡精度,由于风力发电机使用场合的特殊性，设计使用寿命要求,20,年。因此在结构设计时，着重考虑以下几个方面,耐低温。主体结构的材料采用耐低温的材料,整体结构耐振性能。箱式,框架式结构的机座，一方面,保证了发电机整体的刚性，另一方面适应实际运行时被,固定在四个弹性支撑件上,杜绝轴电流的产生。一是发电机的轴承套采用绝缘轴承,套的结构。二是在轴的两端再安装接地碳刷，进行二次,保护