双馈风力发电机及控制原理学习教案

1、双馈风力发电机及控制双馈风力发电机及控制(kngzh)原理原理第一页，共32页。一、风力(fngl)发电简介第1页/共32页第二页，共32页。第2页/共32页第三页，共32页。1997-2008年中国风力(fngl)发电总装机容量（除台湾省） 第3页/共32页第四页，共32页。第4页/共32页第五页，共32页。水平(shupng)轴风机垂直轴风机永磁直驱型风机第5页/共32页第六页，共32页。201019802000199010010080806060404020200 0风轮直径m刚性结构三桨叶上风布局，主动偏航，定速控制叶尖刹车或全桨距控制玻璃钢桨叶齿轮传动，大小两台感应电机塔架或者塔筒结

2、构50300KW，1530M风轮直径变速或定速运行特殊桨叶设计NREL功率调节和桨角控制行星齿轮传动感应电机300750KW，3050M风轮直径更大的机组容量变速或定速运行更先进的桨叶材料和制造工艺负载和轮毂的反馈控制高效的电力电子设备低速直驱型发电机更加柔性的结构1.5MW机组的商业化运行5MW750KW500KW300KW100KW50KW1.8MW第6页/共32页第七页，共32页。风能利用系数(l yn x sh)与叶尖速比的关系 最大功率点跟踪 第7页/共32页第八页，共32页。第8页/共32页第九页，共32页。第9页/共32页第十页，共32页。第10页/共32页第十一页，共32页。第

3、11页/共32页第十二页，共32页。 同步电机电网电网同步电机(a)(b)第12页/共32页第十三页，共32页。第13页/共32页第十四页，共32页。二、双馈电机(dinj)原理第14页/共32页第十五页，共32页。第15页/共32页第十六页，共32页。双馈电机是由绕线式电机与变流器共同组成的一种电机运行系统。第16页/共32页第十七页，共32页。第17页/共32页第十八页，共32页。普通异步运行(ynxng)模式双馈运行模式第18页/共32页第十九页，共32页。A、超同步(tngb)速发电 c、亚同步速发电 B、超同步速电动 D、亚同步速电动 1100s0s0ssPssP1ss P1ss P

4、abcdeTsP1ss PssP1ss P0s1ss P1ss PssPssP1ss P1ss PsPsP发电机运行发电机运行电动机运行电动机运行超超同同步步运运行行亚亚同同步步运运行行第19页/共32页第二十页，共32页。A、超同步(tngb)速发电 D、亚同步速电动 第20页/共32页第二十一页，共32页。特例。电机类型同步电机双馈电机励磁方式转子绕组直流励磁转子绕组交流励磁气隙磁场转速转子转速转子转速+转子励磁电流频率功角与转子惯性相关（机械）由转子励磁器调节（电气）转子转速固定（与电网频率同步）同步速上下一定转速范围转子绕组仅有一个d轴励磁绕组等效存在两个可控励磁绕组第21页/共32页

5、第二十二页，共32页。电机类型双馈风力发电机普通绕线电机转子绝缘变流器驱动，要求高正弦电压供电，要求低散热要求在整个转速运行范围内，轴带风扇风量与风机功率曲线相匹配，设计难度大。轴带风扇转速固定，风量容易控制，散热简单。系统参数匹配需要考虑与双馈变流器的参数匹配，如转子堵转开路电压，互感参数，漏感参数等。系统配合要求较低。第22页/共32页第二十三页，共32页。新的要求故障穿越-降低转子开路电压，提高变流器电流容量，增大电机机械强度。无功功率支持-提高变流器电流容量，改善电机散热。第23页/共32页第二十四页，共32页。三、双馈电机(dinj)控制策略第24页/共32页第二十五页，共32页。第25页/共32页第二十六页，共32页。第26页/共32页第二十七页，共32页。第27页/共32页第二十八页，共32页。第28页/共32页第二十九页，共32页。-转子电流相位和相序的折算转子电流检测-矢量控制