双馈式感应发电机(DFIG)说明

双馈式感发电（I简介明数字控制术的发双馈电机在电气性能方面所具有的一系列优点巨大的潜力已经引起内外的高度重视馈式感应发电机InductionGenerator,DFIG)使用绕线式转子，包括子（及转子侧（Rotor），其电力转换器功率仅发电机额定功率之，故成本较低，而且发电机变速范可达同步转速之±30%因性能价格比值最为前大风发电中普采之态。全前10大风力发电机造商的产六成以风力采机文绍双发基原性。（DFI）基本原理双馈感应电机（DFIG）是在步发电机和异发电机的基础展起来的一种新型电机，转子具三相励绕组结。当通某一频（转差率）交流电，会个旋场实加产旋场对等则隙个同旋场，步频势从定看这同直流以同旋转在隙个同旋场。与一般不处联之脉调变电力转换具有四象限运转能力电力转换器供低频（差频率）的流电(或电压进行磁，调节励磁电(电压的幅率、来现定子恒输，输特与分以些以与综。从能量流动的特性来看，与用直流励磁的同步发电相比，步发电机磁的可调量只有直流励磁电流的幅一个所以同步发电机励磁一般只能对无效率进行调，调幅还有频和相通频以变到速目；变励相来变空电势压量间的相，从改角以效。般机异步电机):(1)在转子速低于同步转速时，处电动工状态，当转子转速高同步转时，处发电工状态，于双馈式电机来说除上两种工作状态之外具另两种工作状态:(3)同发电工状态，过同电动工作欠与分图一(b)所示中，为差Ps为定子输功率，Pg为输出至力系之功率。Ps

Pgs)Ps

sPsGear

DFIG

PWM電力轉图一(a)欠转速向Ps

Pgs︱PsGear

s︱PsDFIG

PWM電轉換图一(b)同步速发电(s<0)向GE

型风力发电机基本构如图二，力电机由一具绕线转子之感发电滑环sliprings)如图三转子路上之PWM电力转换器及先进的子控器所成。型双馈感应电机同步速为分钟1200转(rpm)且有一变频电力转换器与发电机子连接可发电机转速固定于800至rpm之范围内，产生稳定之高量输。于风超过时转速固定于1440，发电机输可达额值。由于仅转回路中约30%之输出电力须经AC-DC-AC转换器之调变，不似风机输力损力换所空在其额运效可达97%以上双馈式感应发机其运特性为：过同步转式mode)以高于步速度之转速运转为高风速之运转模式，发电机定子输出5%电，转子则经电力转换器输出约之电力同步运转模式Synchronousmode)：以同步速度转速运转，在部负载工作范围下，发电机定子负责输出力。欠同运模以低于同速度转速运为低速时运模，在分或载工围下电机定责100%之力输出。图二型风图图三(Sliprings)及碳Carbonsh）三DFIG双馈式应发电变速恒频运行的原理可以用图四来进一步明。图四中为子旋磁场转，即步转为转子旋转磁场相对于转子的转速；nr的转速；、分别发电之定转子电的频率；为绕式转子之极数（Pole）。由电机在=n2+因所以

/Pn2=(120/，故有(120f1)/P=(120f2)/P+nrf1=f2+(Pnr)/120从上式可当风力发机转子转速随速的可通过调节转子率使率f1保持恒定也就是与电力统频率一致，即恒速旋场Pr=sPg=Ps-Prs=nr)/ns其中，为转差率为速；为定输出电功；为输入至转电功率；Pg为双馈式感发电之输功率电力转换器随风速的变化自动进行下列三种工作模式之换：当转子转低于同步转速时：发电机处欠同步运转模式转子转磁旋转方向转子向相，即f2>0，此转差率>0故Pr>0，PWM电转换器向发机子输入效率并提发电机转子正序磁。当转子转高于同步转速时：发电机处过同步运转模式转子转磁旋转方向转子向相，即f2<0，此转差率<0故Pr<0，PWM电转换器输出效率至电系并提供电机转子负相励。当转子转等于同步速时：电机处同步运转模式，转子不需提供旋转磁场即f2=0此时差率s=0故PrPWM电力转换器向电转子提供直流磁。图五为GE之输出与转速关系曲线，图中可看出当转子转速低于同步转速时，PWM电力转器向发电机转子输入有效功当转子转速高同步转速时发电机转子向PWM电力转换器输有效功率。六为GE之输出转子频率关系线。图四电机之交流励磁变速恒频运行原理PgPr图五DFI与速关20

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-20图六DFI线图七GE电转换器之硬件架图M力转器GE风力电机IGBT电力转换器之件架构如图七所示，电力换器之控制模块透过CANBus与BachmannPLC联机控制心为MHz之数信号理器DSP列FPGA(FieldProgrammableGateArray)所划。电力转器之控制运算及序需透过专用之规划件编辑控制程序，再分加载DSP及FPGA中。图为GE风发电机之PLC控架构图，图中可看塔架底部之MainController透过纤网络接至舱中之NacelleController，再经由CAN_bus透过转轴滑(RotorSlipRing)连接至轮毂HUB)中之Controller，来制三支叶之旋角。采转子点究未及离岸式（Offshore）发展，风恒投图八

风力发机PLC控

GEManual，「GEPOWERCONVERSIONWINDCONVERTERPRODUCTOVERVIEW」，2004。：”Bachmann