中文名 | 双馈异步发电 | 对双馈 | 电能的交换方向 |
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同步率 | 异步 | 电流特性 | 交流 |
双馈异步发电机的基本原理和普遍的异步发电机原理是一致的,所不同的是,双馈发电机的转子不是单纯地输入机械功率PM,还有和附加电源交换的电功率PK。这样做的目的何在?我们先从普通的异步发电机谈起。按照异步电机的原理,异步发电机的功率转换流程为
(转子功率P2→转子电磁功率Pem)—→(定子电磁功率Pem→定子电功率P1)
考虑到功率转换中的损耗,转子的功率P2必须大于转子的电磁功率Pem,即有
P2>Pem
这是能量守恒的体现,也是异步发电机的核心原理。发电机目的是将机械能转化为电能,所以,按理转子功率P2应该就是机械功率PM,但是问题出来了,根据电机学和力学原理,旋转电机的机械功率普遍表达为""
等于机械转矩TM和转速N的乘积;而异步电机的电磁功率表达为""
即为电磁转矩T和同步转速n1的乘积。同步转速是旋转磁场的转速,且""考虑到电机稳定运行必然遵循转矩平衡原理,也就是机械转矩和电磁转矩大小相等,方向相反,即T=TM
结果,在n
或者P2
为了解决这个亚同步发电的问题,单凭转子的机械功率是不够的,为此,转子需要向附加电源“借助”一定的电功率,使得转子的功率为二者之和,即这样就可以满足的发电条件了。其功率转换流程为:
转子:PM→{(P2=PM PK)→Pem}——→定子:{pem→p1}→电网
附加电源: pk→
但是要注意,转子将p2扣除损耗余下的电磁功率传输给定子,定子的发电功率p1中除了有用的机械功率pm之外,还有无用的附加电功率pk,理由是pk本身就是电功率,而且在pk由附加电源——发电机——主电源之间循环,不仅无谓,而且造成损耗,降低发电效率,显然是双馈发电的一大缺点。
双馈还有n>n1的超同步发电,此时机械功率PM可能过大于电磁功率Pem,为了避免过载而损坏发电机,转子要反过来向附加电源发电,其功率流程如下:
转子:PM→{P2→(P2-PK)→Pem}——→定子:{Pem→P1}→主电源
→PK——→附加电源
其余限于篇幅,读者不难自行分析。
对于笼型异步发电机,由于转子封闭(短路),所以转子只能单纯输入机械功率,电功率无法输入,所以其发电条件为PM>Pem,以及n>n1,只有在超同步时才能发电。显然,这个发电条件极大限制了笼型异步发电机的应用。
“注意,“Fed”并不确指电能的交换方向(输出还是输入),所以,双馈既有双馈发电机,亦有双馈电动机。对于绕线转子的异步电机,除了定子必然和电源相联之外,转子也可以和电源相联,于是,当电机作为发电机时,称之为双馈异步发电机;反之作为电动机时,则称为双馈异步电动机,而只有一端和电源相联的普通电机则属于“单馈”。
还要指出,双馈发电或双馈电动均属于和外部电源的电能交换,因此,双馈(Double Fed)以及串级(Cascade Control)都应归属于外馈。
反馈量是转子电流双馈指的是双馈电机的定子和转子都可以向电网输送电能定子直接并网,转子通过变流器向电网输送电能双馈电机的控制是通过控制转子来使得定子电压可以并网,并以任意功率因数运行因此控制的是转差功率
无刷双馈电机(Brushless Doubly-fed Machine,简称BDFM),定子绕组由两套三相对称绕组组成的,一套为功率绕组,一套为控制绕组。它兼有异步电机和同步电机的共同优点,具有转速和...
双馈感应发电机其实就是绕线式感应发电机,双馈发电是指转子在同步转速以上也可以发电,发电机并不复杂,只是控制转子的电压、电流、频率部分复杂一些。
第 33卷 第 9 期 电 网 技 术 Vol. 33 No. 9 2009年 5月 Power System Technology May 2009 文章编号: 1000-3673(2009)09-0072-06 中图分类号: TM621.6 文献标志码: A 学科代码: 470·4047 双馈式风力发电系统低电压穿越技术分析 操瑞发,朱武,涂祥存,管水秀 (上海电力学院 电力与自动化工程学院,上海市 杨浦区 200090 ) Analysis on Low Voltage Ride-Through Techniques for Wind Turbines Using Doubly-Fed Induction Generator CAO Rui-fa ,ZHU Wu ,TU Xiang-cun ,GUAN Shui-xiu (College of Power
为了研讨同步发电机作为同步电动机全相全压屉步起动对电网和电机结构的影响,本文介绍一等效电路并应用于起动时定,转子电流的计算和励磁绕组电压,电流的分析。
本书针对普通绕线转子异步电动机的双馈调速系统矢量控制及直接转矩控制理论和方法加以论述,对于大容量无刷双馈电动机调速系统等问题作了较为详细的介绍,帮助读者深入了解大容量异步电动机双馈调速系统的理论和技术方法。本书的主要读者为从事电力电子和电气传动技术研究与应用的高等院校教师及研究生和工程技术人员。
本书着眼于大容量异步电动机双馈调速系统的电气结构及特性,针对普通绕线转子异步电动机的双馈调速系统矢量控制及直接转矩控制理论和方法加以论述,对于目前研究的热点大容量无刷双馈电动机调速系统等问题作了较为详细的介绍,并列举了,本书作者在具体工程项目中的应用实例,以帮助读者深入了解大容量异步电动机双馈调速系统的理论和技术方法。
本书的主要读者为从事电力电子和电气传动技术研究与应用的高等院校教师及研究生和工程技术人员。
电气自动化新技术丛书序言
第5届电气自动化新技术丛书编辑委员会的话
前言
第1章异步电动机矢量控制原理
1.1直流电动机模型
1.1.1直流电动机基本方程
1.1.2直流电动机工作特性
1.1.3直流电动机的转矩控制
1.2交流电动机矩阵分析概况
1.2.1二相异步电动机的电压矩阵方程
1.2.2三相异步电动机机电能量变换及电磁转矩
1.3基于磁场定向的三相异步电动机数学模型
1.3.1三相异步电动机的空间矢量概念
1.3.2坐标变换及电压方程分析
1.4基于磁场定向的三相异步电动机矢量控制系统
1.4.1三相异步电动机的磁链检测
1.4.2三相异步电动机矢量控制系统典型电路
参考文献
第2章双馈电动机的数学模型和矢量控制策略
2.1双馈电动机调速系统的产生与概况
2.2双馈电动机的数学模型及矢量控制策略介绍
2.2.1双馈电动机数学模型
2.2.2双馈电动机磁场定向矢量控制原理
2.3大容量双馈渊速系统的主电路拓扑结构
2.3.1双馈调速系统中几种大容量变频器的比较
2.3.2双馈调速系统中的大容量交-交变频器
2.3.3PwM交直交变频器
2.3.4矩阵式变换
2.4太容量双馈调速系统矢量控制策略在工程麻用中的两种特殊控制方法
2.4.1非恒气隙磁链控制方法
2.4.2应用在轧机类负载中的最优控制方法
2.5复合型双馈电动机调速系统
2.5.1复合型双馈电动机调速系统概述
2.5.2复合型双馈电动机调速系统的分析
参考文献
第3章异步电动机双馈调速直接转矩控制系统
3.1概述
3.1.1直接转矩控制的产生和特点
3.1.2直接转矩控制的基本思想
3.1.3直接转矩控制存在的问题
3.1.4直接转矩控制的研究热点
3.1.5异步电动机双馈调速直接转矩控制研究现状
3.2直接转矩控制的原理
3.2.1直接转矩控制的组成
3.2.2逆变器的开关状态与定子磁链的关系
3.2.3电磁转矩的控制
3.2.4直接转矩控制与矢量控制的比较
3.3异步电动机双馈调速直接转矩控制系统介绍
3.3.1异步电动机双馈调速的基本原理
3.3.2异步电动机双馈调速直接转矩控制的基本思想
3.3.3转子的磁链模型
3.3.4电磁转矩模型
3.3.5转子电压矢最的选择
3.3.6转子磁链与转子电流夹角的检测
3.3.7磁链调节器
3.4异步电动机双馈调速直接转矩控制系统的仿真试验
3.4.1转子电流最小工作方式下直接转矩控制系统仿真试验
3.4.2定子侧功率因数可调的直接转矩控制系统仿真试验
参考文献
第4章大容量异步电动机双馈调速系统的工程设计和应用
4.1大容量异步电动机双馈调速系统的构成
4.1.1系统简介及仿真
4.1.2双馈调速系统的工程化仿真计算和分析
4.1.3双馈调速系统的硬件没计
4.1.4双馈调速系统的软件设计
4.2整流变压器的设计
4.2.1三相阻抗裂解式整流变压器的基本概念
4.2.2整流变压器设计参数的计算
4.3主电路晶闸管电压、电流计算
4.4大容量晶闸管变流装置主电路的过电压保护计算
4.5大容量双馈调速系统的实际工程应用
4.5.1超大容量飞轮脉冲发电机组变频调速系统实例
4.5.26500MvA冲击发电机变频调速系统实例
参考文
第5章无刷双馈电动机及其控制策略
5.1无刷双馈电动机的产生、应用前景及研究现状
5.1.1无刷双馈电动机的产生
5.1.2无刷双馈电动机的研究现状
5.1.3无刷双馈电动机的应用前景
5.2无刷双馈电动机的基本原理
5.2.1无刷双馈电动机磁动势的分析
5.2.2无刷双馈电动机绕组的结构
5.3基于磁场定向的尤刷双馈电动机矢量控制及其稳定性
5.3.1磁场定向的无刷双馈电动机矢量控制
5.3.2仿真分析
5.3.3稳定性分析
5.3.4基于模糊规则的无刷双馈电动机直接转矩控制仿真试验
5.4无刷双馈电动机矢量控制系统的工程应用实例
5.4.1概要介绍
5.4.2无刷双馈电动机变频调速矢量控制系统的工程设计
5.4.3系统运行结果和性能指标
本标准规定了双馈式并网型风力发电机组的分类、基本要求、性能要求、试验方法、检验规则、标志、包装与贮存、质量承诺等要求。
本标准适用于风轮扫掠面积大于200㎡的双馈式并网型风力发电机组。2100433B