1、一 雙饋發電機原理講解二 風力發電機的主要類型1 異步發電機l 籠鼠式異步發電機特點：應用于早期的風力發電機，離網型的小型發電機，結構簡單，性能穩定，成本低。缺點：并網運行時，轉速必須超過同步轉速，在風速較小的時候效率很差。一般做成大小兩個發電機，或者改變定子繞組以改變同步轉速，按照風速段轉換。l 繞線轉子異步發電機特點：轉子繞組外接電阻，在風速變化的時候，改變外接電阻的大小以控制輸出的功率。風速大的時候多余的能量可以消耗在轉子電阻上。l 雙饋異步發電機特點：使用雙饋變頻器對轉子進行交流勵磁，隨著轉子物理轉速的變化，改變交流勵磁的交流電的頻率，幅值，相序以及相位，以使定子輸出的電壓幅值和電流頻

2、率保持恒定，同時可以向電網輸出感性或容性的無功。2 同步發電機l 永磁同步發電機特點：轉子由永磁材料制成，結構簡單，不易損壞和維護方便，容量可以做到很大。轉子可以做成很多級，這樣可以使其同步轉速降低，配合全功率變流器，在低風速的時候也可以發電。一般用于海上風機。l 直流勵磁同步發電機特點：現在的水力和火力發電機組使用的形式，轉子由直流勵磁，改變勵磁電流的大小，可以調節輸出的功率大小和因數。三 雙饋異步發電機原理1 旋轉磁場旋轉磁場就是一種極性和大小不變，且以一定轉速旋轉的磁場。從理論分析和實踐證明，在對稱三相繞組中流過對稱三相交流電時會產生這種旋轉磁場。三相對稱繞組就是三個外形、尺寸、匝數都完

3、全相同、首端彼此互隔120º、對稱地放置到定子槽內的三個獨立的繞組由電網提供的三相電壓是對稱三相電壓，由于對稱三相繞組組成的三相負載是對稱三相負載，每相負載的復阻抗都相等，所以，流過三相繞組的電流也必定是對稱三相電流。2 旋轉磁場的轉速和轉向以異步電動機為例，說明旋轉磁場的轉速和方向同勵磁電流的關系。 t=0 º時，合成磁場方向：向下 t=60º時，合成磁場方向順時針轉過60º。t=120º時，合成磁場方向順時針又轉過60º，共120 º。t= 180º時，合成磁場方向順時針又轉過60º，共180

4、86;。當三相對稱電流通入三相對稱繞組，必然會產生一個大小不變，且在空間以一定的轉速不斷旋轉的旋轉磁場。一個電流周期，旋轉磁場在空間轉過360°。則一個電流周期，旋轉磁場在空間轉過360°。則/P（轉/分）旋轉磁場的旋轉方向由通入三相繞組中的電流的相序決定的。即當通入三相對稱繞組的對稱三相電流的相序發生改變時，即將三相電源中任意兩相繞組接線互換，旋轉磁場就會改變方向。3 變速恒頻發電原理風力發電一個不同于火力發電和水力發電的地方，就是風力的隨機變化性。風速隨機變化，風向也隨機變化，這樣發電機獲得的機械能是不穩定的，發電機轉子的機械轉速會在大范圍內變化，假如使用同步發電機，那

5、么輸出的電壓幅值和頻率都是不穩定的。為了彌補轉子速度和同步轉速之間的轉速差，可以在轉子繞組中進行交流勵磁，根據上面的旋轉磁場的論述，交流勵磁電流會在轉子繞組中感應出一個相對自身旋轉的磁場。這樣轉子中的磁場相對于定子的實際轉速就有兩個部分組成，一個是轉子的機械轉速，一個是電磁轉速。二者的矢量和構成產生定子中感應電動勢的實際轉速。當發電機并網發電時，發電機的同步轉速是恒定的，同電網頻率和定子極對數有關。60fs/Ps= nr+60fr/Pr 式中： fs為定子電壓頻率； Ps為電機定子的極對數；Pr為電機轉子的極對數； nr為雙饋發電機的轉速； fr為轉子勵磁電流頻率。 由上式可知，當轉速nr發生

6、變化時，若調節fr變化，可使fs保持恒定不變，實現雙饋發電機的變速恒頻控制。4 雙饋變頻器工作原理上面講到，雙饋異步發電機在形式上和繞線轉子電動機是一致的，要實現風力發電機組的變速恒頻發電控制，轉子繞組經過滑環，由雙饋變頻器提供交流勵磁，雙饋變頻器由電網供電。 雙饋發電機組原理圖雙饋變頻器電路拓撲結構圖4.1雙饋變頻器的結構雙饋變頻器一般使用交直交這種形式，兩邊各有一個PWM變流器，和電網連接的一般稱為網側變流器，和轉子連接的一般稱為轉子側變流器，中間使用直流環節將兩邊連接起來。變流器可以實現整流和逆變這兩種基本的功能。功率元件一般使用IGBT，并同二極管反并聯。中間回路使用電容建立直流環節。

7、4.2工作原理電網的三相交流電經過網側變流器的整流作用，在中間環節建立起來直流電壓。此時轉子側變流器處于逆變狀態，將中間直流電壓逆變為三相交流電壓，輸出給轉子繞組進行勵磁。“雙饋”其本意是能量的雙向反饋，上面講到的情況是能量流動的一種形式，屬于電網給變頻器供電，變頻器對轉子繞組進行勵磁，對轉子繞組進行饋電。能量的流向是從電網流向轉子。另外的一種形式是發電機轉子處于發電狀態，向雙饋變頻器輸出能量，此時轉子側變流器處于整流狀態，中間直流環節不變，網側變流器處于逆變狀態，將中間直流母線電壓逆變為和電網電壓幅值和頻率一致的交流電，將能量反饋給電網。以上就是雙饋異步發電的簡單理論原理。5 雙饋發電機的三

8、種工作狀態按照發電機轉子轉速和同步轉速之間的關系，雙饋發電機有三種不同的工作狀態。它的這種特點，使雙饋發電機組能在很寬的一段風速范圍內穩定發電。這也是它比常規異步發電機性能先進的地方。5.1亞同步狀態轉子的機械轉速小于發電機的同步轉速。（0<S<1）雙饋變頻器對雙饋異步發電機的轉子進行勵磁的最終目的，就是在轉子繞組中產生一個旋轉的磁場，這個磁場的轉速和轉子的機械轉速合成為轉子發電的實際轉速，以便達到電機的同步轉速。使異步發電機像同步發電機一樣運行。此時的能量流動關系是，變頻器給轉子供電，能量由電網流向轉子。定子輸出的能量由兩部分組成，一是輪轂傳遞的機械能，一是轉子從電網得到的能量。而輸送到電網的能量是機械能。5.2同步狀態轉子的機械轉速等于發電機的同步轉速。（S=0）雙饋變頻器給轉子以直流勵磁，此時雙饋異步發電機就是同步發電機運行。除了轉子繞組的一些損耗外，轉子不消耗能量用于勵磁發電。機械能全部轉化為電能從定子輸出到電網。5.3超同步狀態轉子的機械轉速大于發電機的同步轉速。（S<0）此時發電機定子和轉子都處于發電狀態，轉子側變流器處于整流狀態，網側變流器處于逆變狀態。轉子發出的電能反饋給電網。一般