楊錫運(yùn)的發(fā)電機(jī)部分

1、風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理 第五章第五章 發(fā)電機(jī)原理發(fā)電機(jī)原理 講授人：楊錫運(yùn)講授人：楊錫運(yùn)風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電包含了由風(fēng)能到機(jī)械能和由機(jī)械能到風(fēng)力發(fā)電包含了由風(fēng)能到機(jī)械能和由機(jī)械能到電能兩個(gè)能量轉(zhuǎn)換過程，電能兩個(gè)能量轉(zhuǎn)換過程，發(fā)電機(jī)及其控制系統(tǒng)發(fā)電機(jī)及其控制系統(tǒng)承擔(dān)了后一種能量轉(zhuǎn)換任務(wù)承擔(dān)了后一種能量轉(zhuǎn)換任務(wù)，是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的一大核心部分。的一大核心部分。發(fā)電機(jī)及其控制系統(tǒng)不僅直接影響這個(gè)轉(zhuǎn)換過發(fā)電機(jī)及其控制系統(tǒng)不僅直接影響這個(gè)轉(zhuǎn)換過程的性能、效率和供電質(zhì)量，而且也影響到前程的性能、效率和供電質(zhì)量，而且也影響到前一個(gè)轉(zhuǎn)換過程的運(yùn)行方式、效率和裝置結(jié)構(gòu)。一個(gè)轉(zhuǎn)換過程的運(yùn)

2、行方式、效率和裝置結(jié)構(gòu)。這一章我們主要學(xué)校發(fā)電機(jī)原理。這一章我們主要學(xué)校發(fā)電機(jī)原理。風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理一、基本工作原理一、基本工作原理 1. 原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電樞電樞，按，按逆時(shí)針恒定速度逆時(shí)針恒定速度方向方向旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)， 2. 線圈線圈ab邊邊切割磁力線切割磁力線，右手定則確定，右手定則確定感應(yīng)電勢感應(yīng)電勢方向方向b指向指向a，cd邊感應(yīng)電動(dòng)勢方向邊感應(yīng)電動(dòng)勢方向d指向指向c，整個(gè)線圈是，整個(gè)線圈是d-c-b-a。3. 換向片換向片1和電刷和電刷A處于處于正電位，換向片正電位，換向片2和和電刷電刷B處于負(fù)電位。若接通外處于負(fù)電位。若接通外電路，電流就從電刷電路

3、，電流就從電刷A經(jīng)經(jīng)負(fù)載流入電刷負(fù)載流入電刷B，與線圈，與線圈構(gòu)成閉合通路。構(gòu)成閉合通路。4.線圈旋轉(zhuǎn)線圈旋轉(zhuǎn)1800后，線圈內(nèi)部電路后，線圈內(nèi)部電路反向，但由于反向，但由于電刷作用電刷作用，電刷，電刷A的的電位仍然是正的，其電刷電位仍然是正的，其電刷B的電位的電位仍然是負(fù)，對外電路負(fù)載上便得仍然是負(fù)，對外電路負(fù)載上便得到到恒定方向的電壓恒定方向的電壓和電流。和電流。 風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理一、基本工作原理一、基本工作原理(5)直流發(fā)電機(jī)中只有一個(gè)線圈時(shí)，直流發(fā)電機(jī)中只有一個(gè)線圈時(shí)，電動(dòng)勢方向恒定電動(dòng)勢方向恒定，但數(shù)值，但數(shù)值卻變化很大卻變化很大,其其大小大小在零值和最大值之間在零值和最大值

4、之間脈動(dòng)脈動(dòng)，當(dāng)線圈旋轉(zhuǎn)一，當(dāng)線圈旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，電動(dòng)勢脈動(dòng)地變化兩次周時(shí)，電動(dòng)勢脈動(dòng)地變化兩次 如何解決？如何解決？ (6)一個(gè)磁極下放一個(gè)磁極下放多個(gè)線圈多個(gè)線圈 電刷電刷A、B之間的之間的電勢電勢始終是始終是所有線圈的所有線圈的電勢之和電勢之和 結(jié)論：導(dǎo)體數(shù)目大于結(jié)論：導(dǎo)體數(shù)目大于8時(shí)，電勢脈動(dòng)程度時(shí)，電勢脈動(dòng)程度小于小于1，可近似認(rèn)為是恒定的直流電勢。，可近似認(rèn)為是恒定的直流電勢。 風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理按勵(lì)磁方式分按勵(lì)磁方式分有永磁式及電勵(lì)磁式有永磁式及電勵(lì)磁式。圖圖1 永磁式直流發(fā)電永磁式直流發(fā)電風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理電勵(lì)磁式直流發(fā)電機(jī)電勵(lì)磁式直流發(fā)電機(jī)（a）他勵(lì)式直流發(fā)電機(jī)（）他

5、勵(lì)式直流發(fā)電機(jī)（b）自勵(lì)式）自勵(lì)式（并勵(lì)）直流發(fā)電機(jī)（并勵(lì)）直流發(fā)電機(jī) 風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理2 電勵(lì)磁式電勵(lì)磁式二二 直流發(fā)電機(jī)的分類直流發(fā)電機(jī)的分類2）自勵(lì)式）自勵(lì)式串勵(lì)式串勵(lì)式復(fù)合勵(lì)磁式復(fù)合勵(lì)磁式并勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁勢占總勵(lì)磁磁并勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁勢占總勵(lì)磁磁勢的勢的70以上起主要作用，而串以上起主要作用，而串勵(lì)繞組起輔助作用勵(lì)繞組起輔助作用 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁所勵(lì)磁所消耗的消耗的功率，功率，僅占額僅占額定容量定容量的的1-3% 風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理1.1.回路中各電磁物理量關(guān)系回路中各電磁物理量關(guān)系 1)1)電樞回路：電樞回路： 2)2)勵(lì)磁回路勵(lì)磁回路 aeECnaaaUEI Rffff

6、UIRrfffUIRr()ff I其中：其中： 為電機(jī)的電勢系數(shù)；為電機(jī)的電勢系數(shù)； 為電機(jī)每極下的磁為電機(jī)每極下的磁通量；通量； 為電樞繞組電阻；為電樞繞組電阻； 為勵(lì)磁繞組的外接電為勵(lì)磁繞組的外接電阻；阻； 為繞組感應(yīng)電勢；為繞組感應(yīng)電勢； 為電樞端電壓；為電樞端電壓； 為發(fā)電為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速；機(jī)轉(zhuǎn)速； 為勵(lì)磁電流。為勵(lì)磁電流。 eCaRfRaEUnfI風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理2 發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)距發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)距1)電磁轉(zhuǎn)距對發(fā)電機(jī)的電樞旋轉(zhuǎn)是制動(dòng)力矩電磁轉(zhuǎn)距對發(fā)電機(jī)的電樞旋轉(zhuǎn)是制動(dòng)力矩M1M1為風(fēng)力機(jī)的拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩；為風(fēng)力機(jī)的拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩；M0M0為機(jī)械摩擦阻轉(zhuǎn)矩，為機(jī)械摩擦阻轉(zhuǎn)矩，M M為為電磁轉(zhuǎn)

7、距電磁轉(zhuǎn)距,為發(fā)電為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角速率機(jī)轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角速率,J,J為風(fēng)力機(jī)、發(fā)電機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為風(fēng)力機(jī)、發(fā)電機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 2)電磁轉(zhuǎn)矩的大小：電磁轉(zhuǎn)矩的大?。?根據(jù)比奧根據(jù)比奧沙瓦定律，直流發(fā)電機(jī)的電樞電流與電機(jī)的磁沙瓦定律，直流發(fā)電機(jī)的電樞電流與電機(jī)的磁通作用會(huì)產(chǎn)生電磁力，并由此而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩通作用會(huì)產(chǎn)生電磁力，并由此而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩可表示為：可表示為：10dMMMJdtMaMCI 3)負(fù)載不變時(shí)，即電磁轉(zhuǎn)距不變時(shí)，風(fēng)速變化帶來的現(xiàn)象負(fù)載不變時(shí)，即電磁轉(zhuǎn)距不變時(shí)，風(fēng)速變化帶來的現(xiàn)象 負(fù)載不變即負(fù)載不變即M為常數(shù)時(shí)，若風(fēng)速增大，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速增加；反為常數(shù)

8、時(shí)，若風(fēng)速增大，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速增加；反之，轉(zhuǎn)速下降之，轉(zhuǎn)速下降 ,導(dǎo)致電樞感應(yīng)電勢和端電壓改變，因此需要通過導(dǎo)致電樞感應(yīng)電勢和端電壓改變，因此需要通過調(diào)速裝置進(jìn)行控制。調(diào)速裝置進(jìn)行控制。風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理四直流風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)舉例四直流風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)舉例較早時(shí)期的小容量獨(dú)立風(fēng)力發(fā)電裝置一般采用較早時(shí)期的小容量獨(dú)立風(fēng)力發(fā)電裝置一般采用小型直流發(fā)電機(jī)，在實(shí)際應(yīng)用中，小型直流發(fā)電機(jī)，在實(shí)際應(yīng)用中，直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)常和蓄電池組常和蓄電池組配合使用配合使用 ，向電阻性負(fù)載供電。向電阻性負(fù)載供電。 獨(dú)立運(yùn)行的直流風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng) L：電阻性負(fù)載：電阻性負(fù)載(如如照明燈等照明燈等)，J：逆：逆流繼電器控制的動(dòng)流

9、繼電器控制的動(dòng)斷觸點(diǎn)。當(dāng)風(fēng)力減斷觸點(diǎn)。當(dāng)風(fēng)力減少，風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速降少，風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速降低，直流發(fā)電機(jī)電低，直流發(fā)電機(jī)電壓低于蓄電池組電壓低于蓄電池組電壓時(shí)逆流繼電器動(dòng)壓時(shí)逆流繼電器動(dòng)作，斷開動(dòng)斷觸點(diǎn)作，斷開動(dòng)斷觸點(diǎn)J，使蓄電池不能向發(fā)使蓄電池不能向發(fā)電機(jī)反向供電。電機(jī)反向供電。 風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理上述系統(tǒng)上述系統(tǒng)合理選擇蓄電池組容量合理選擇蓄電池組容量的選擇至關(guān)重的選擇至關(guān)重要要 ，蓄電池容量的選擇與選定的蓄電池容量的選擇與選定的風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的的額定數(shù)值額定數(shù)值(容量、電壓等容量、電壓等)、日負(fù)載、日負(fù)載(用電量用電量)狀狀況以及該風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝地區(qū)的風(fēng)況況以及該風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝地區(qū)的風(fēng)況

10、(無風(fēng)期無風(fēng)期持續(xù)時(shí)間持續(xù)時(shí)間)等等有關(guān)有關(guān) ，同時(shí)還應(yīng)按同時(shí)還應(yīng)按10h放電率電流放電率電流值值(蓄電池的最佳充放電電流值蓄電池的最佳充放電電流值)的規(guī)定來計(jì)算的規(guī)定來計(jì)算蓄電池組的充電及放電電流值，以保證合理的蓄電池組的充電及放電電流值，以保證合理的使用莆電池，使用莆電池，延長蓄電池的使用壽命延長蓄電池的使用壽命。 四直流風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)舉例四直流風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)舉例風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理五五 并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)自勵(lì)的條件：自勵(lì)的條件：1）發(fā)電機(jī)有剩磁）發(fā)電機(jī)有剩磁 2）勵(lì)磁繞組并聯(lián)極性正確，產(chǎn)生的磁通方向與剩）勵(lì)磁繞組并聯(lián)極性正確，產(chǎn)生的磁通方向與剩磁一致（增磁），否則端

11、電壓不能建立。磁一致（增磁），否則端電壓不能建立。結(jié)論：在滿足上述條件下，為了建立電壓，結(jié)論：在滿足上述條件下，為了建立電壓，1勵(lì)磁回路的總電阻必須小于臨界電阻值勵(lì)磁回路的總電阻必須小于臨界電阻值2對于某一勵(lì)磁回路的電阻值，對應(yīng)一個(gè)最小臨界轉(zhuǎn)對于某一勵(lì)磁回路的電阻值，對應(yīng)一個(gè)最小臨界轉(zhuǎn)速，發(fā)電機(jī)小于此轉(zhuǎn)速不能自勵(lì)，故必須使風(fēng)力速，發(fā)電機(jī)小于此轉(zhuǎn)速不能自勵(lì)，故必須使風(fēng)力機(jī)調(diào)速機(jī)構(gòu)確定的轉(zhuǎn)速值大于發(fā)電機(jī)的最小臨界機(jī)調(diào)速機(jī)構(gòu)確定的轉(zhuǎn)速值大于發(fā)電機(jī)的最小臨界轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電中所用的同步發(fā)電機(jī)絕大部分是三相同步電機(jī)，其風(fēng)力發(fā)電中所用的同步發(fā)電機(jī)絕大部分是三

12、相同步電機(jī)，其輸出連鄰近三相電網(wǎng)或輸配電線。輸出連鄰近三相電網(wǎng)或輸配電線。一、同步發(fā)電機(jī)一、同步發(fā)電機(jī)1.基本工作原理基本工作原理 1）分定子和轉(zhuǎn)子兩部分。定子：電樞繞組，產(chǎn)生感應(yīng)）分定子和轉(zhuǎn)子兩部分。定子：電樞繞組，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的部件。電動(dòng)勢和產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的部件。轉(zhuǎn)子：可由勵(lì)磁繞組轉(zhuǎn)子：可由勵(lì)磁繞組調(diào)節(jié)，產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)磁場。調(diào)節(jié)，產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)磁場。2）具體：勵(lì)磁繞組外接直流電源得到勵(lì)磁電流，產(chǎn)生）具體：勵(lì)磁繞組外接直流電源得到勵(lì)磁電流，產(chǎn)生磁極磁場（主磁場或勵(lì)磁磁場），風(fēng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁極磁場（主磁場或勵(lì)磁磁場），風(fēng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，得到一個(gè)機(jī)械旋轉(zhuǎn)主磁場，該磁場對定子發(fā)生相對

13、運(yùn)動(dòng)，得到一個(gè)機(jī)械旋轉(zhuǎn)主磁場，該磁場對定子發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)，在定子繞組中感應(yīng)出對稱的交流電勢。由于定于三相對在定子繞組中感應(yīng)出對稱的交流電勢。由于定于三相對稱繞組在空間相差稱繞組在空間相差120度電角度電角度，因此三相對稱的電勢度，因此三相對稱的電勢也在時(shí)間上相差也在時(shí)間上相差120度電角度?？杀硎緸槎入娊嵌取？杀硎緸閑OA,eOB,和和eOC風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理=2f=2fs s , ,是勵(lì)磁電流產(chǎn)生的每極磁通；是勵(lì)磁電流產(chǎn)生的每極磁通；K K是一個(gè)與電機(jī)是一個(gè)與電機(jī)極對數(shù)和每相繞組匝數(shù)有關(guān)的常數(shù)極對數(shù)和每相繞組匝數(shù)有關(guān)的常數(shù)。60sspnf 01Ek一一 同步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)2.交流電勢的

14、頻率交流電勢的頻率頻率取決于電機(jī)的極對數(shù)頻率取決于電機(jī)的極對數(shù)P和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速ns，即，即3.每相繞組的電勢有效值每相繞組的電勢有效值4.同步發(fā)電機(jī)的額定值同步發(fā)電機(jī)的額定值 1 1）額定容量：是指出線端的額定視在功率，以千伏安）額定容量：是指出線端的額定視在功率，以千伏安（kVAkVA）、兆伏安）、兆伏安(MVA)(MVA)為單位；為單位；2 2）額定功率：是指發(fā)電機(jī)輸出的額定有功功率，一般以干）額定功率：是指發(fā)電機(jī)輸出的額定有功功率，一般以干瓦（瓦（kWkW）或兆瓦（）或兆瓦（MWMW）為單位。）為單位。 風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的同步發(fā)電機(jī)與電

15、網(wǎng)并聯(lián) 5 并網(wǎng)同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)舉例并網(wǎng)同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)舉例2）為保證發(fā)出的電頻率恒定：）為保證發(fā)出的電頻率恒定：1恒速恒頻（通過調(diào)速機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)）恒速恒頻（通過調(diào)速機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)） 2 變速恒頻（通過變頻器實(shí)現(xiàn)）變速恒頻（通過變頻器實(shí)現(xiàn)）一一 同步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)1）注意并網(wǎng)條件）注意并網(wǎng)條件風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理帶調(diào)速系統(tǒng)的恒速恒頻同步發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)帶調(diào)速系統(tǒng)的恒速恒頻同步發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)帶變頻器的變速恒頻同步發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)帶變頻器的變速恒頻同步發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)5 并網(wǎng)同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)舉例并網(wǎng)同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)舉例一一 同步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理1)1)同步發(fā)電機(jī)的主要

16、優(yōu)點(diǎn)是同步發(fā)電機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是可以向電網(wǎng)或負(fù)載可以向電網(wǎng)或負(fù)載提供無功功率提供無功功率，它不僅可以并網(wǎng)運(yùn)行，也可，它不僅可以并網(wǎng)運(yùn)行，也可以單獨(dú)運(yùn)行，滿足各種不同負(fù)載的需要。以單獨(dú)運(yùn)行，滿足各種不同負(fù)載的需要。 2)2)同步發(fā)電機(jī)的缺點(diǎn)是它的結(jié)構(gòu)以及控制系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)的缺點(diǎn)是它的結(jié)構(gòu)以及控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，成本比異步發(fā)電機(jī)高。比較復(fù)雜，成本比異步發(fā)電機(jī)高。一一 同步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)6.同步發(fā)電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)同步發(fā)電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理1.結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 二異步發(fā)電機(jī)二異步發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理2.工作原理：工作原理：1)根據(jù)異步電機(jī)理論，異步電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)由定子根據(jù)異步電機(jī)理論，異

17、步電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)由定子三相繞組電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速?zèng)Q定于三相繞組電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速?zèng)Q定于電網(wǎng)的頻率及電機(jī)繞組的極對數(shù)，即：電網(wǎng)的頻率及電機(jī)繞組的極對數(shù)，即：式中：式中：n ns s為同步轉(zhuǎn)速；為同步轉(zhuǎn)速； f為電網(wǎng)頻率；為電網(wǎng)頻率；p p 為繞組對數(shù)。為繞組對數(shù)。 60sfnp二異步發(fā)電機(jī)二異步發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理二異步發(fā)電機(jī)二異步發(fā)電機(jī)2.工作原理工作原理風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理2 2）當(dāng)異步電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)后作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，）當(dāng)異步電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)后作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率S為負(fù)值。為負(fù)值。 |s|s|取值越大，則系統(tǒng)平衡陣風(fēng)擾動(dòng)的能力越好，取值越大，則系統(tǒng)

18、平衡陣風(fēng)擾動(dòng)的能力越好，一般與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行的容量較大的異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)其一般與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行的容量較大的異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)其轉(zhuǎn)速的運(yùn)行范圍在轉(zhuǎn)速的運(yùn)行范圍在n ns s與與1.05n1.05ns s之間。之間。 二異步發(fā)電機(jī)二異步發(fā)電機(jī)3.轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率100%ssnnSn風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理1）缺點(diǎn)：在向電網(wǎng)）缺點(diǎn)：在向電網(wǎng)提供有功功率提供有功功率的同時(shí)，要從的同時(shí)，要從電網(wǎng)中電網(wǎng)中吸收無功功率吸收無功功率。2）優(yōu)點(diǎn)：）優(yōu)點(diǎn)：并網(wǎng)并網(wǎng)要求不像同步發(fā)電機(jī)那么嚴(yán)格，要求不像同步發(fā)電機(jī)那么嚴(yán)格，只要轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)就可并網(wǎng)只要轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)就可并網(wǎng)。？并網(wǎng)方式？并網(wǎng)方式結(jié)論結(jié)論 ：在與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行

19、的定槳距風(fēng)力發(fā)電系：在與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行的定槳距風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中大多采用異步發(fā)電機(jī)統(tǒng)中大多采用異步發(fā)電機(jī) 。為了充分利用低風(fēng)為了充分利用低風(fēng)速時(shí)的風(fēng)能，廣泛采用雙速異步發(fā)電機(jī)。速時(shí)的風(fēng)能，廣泛采用雙速異步發(fā)電機(jī)。 二異步發(fā)電機(jī)二異步發(fā)電機(jī)4.優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)雙速異步發(fā)電機(jī)系指具有兩種不同的同步轉(zhuǎn)速雙速異步發(fā)電機(jī)系指具有兩種不同的同步轉(zhuǎn)速( (低同步轉(zhuǎn)速及低同步轉(zhuǎn)速及高同步轉(zhuǎn)速高同步轉(zhuǎn)速) )的電機(jī)低風(fēng)速時(shí)小電機(jī)運(yùn)行，高風(fēng)速時(shí)大電機(jī)運(yùn)的電機(jī)低風(fēng)速時(shí)小電機(jī)運(yùn)行，高風(fēng)速時(shí)大電機(jī)運(yùn)行，一方面可以提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)能利用率；另一方面，行，一方面可以提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)能利用率；另一方面，可以極大地減少機(jī)組的啟可

20、以極大地減少機(jī)組的啟/ /停次數(shù)停次數(shù), ,延長機(jī)組的使用壽命。延長機(jī)組的使用壽命。 風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理項(xiàng)目項(xiàng)目異步發(fā)電機(jī)異步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)定子與同步發(fā)電機(jī)相同定子與同步發(fā)電機(jī)相同,轉(zhuǎn)子為鼠籠轉(zhuǎn)子為鼠籠,結(jié)構(gòu)簡單、結(jié)構(gòu)簡單、牢固。牢固。 轉(zhuǎn)子上有勵(lì)磁繞組和轉(zhuǎn)子上有勵(lì)磁繞組和阻尼繞組阻尼繞組,結(jié)構(gòu)復(fù)雜。結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 勵(lì)磁勵(lì)磁 不需要?jiǎng)?lì)磁裝置及勵(lì)磁不需要?jiǎng)?lì)磁裝置及勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置。調(diào)節(jié)裝置。 需要?jiǎng)?lì)磁裝置及勵(lì)磁需要?jiǎng)?lì)磁裝置及勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置。調(diào)節(jié)裝置。 并網(wǎng)并網(wǎng) 強(qiáng)制并網(wǎng)強(qiáng)制并網(wǎng),不需要同步不需要同步裝置裝置,無失步現(xiàn)象無失步現(xiàn)象,運(yùn)行運(yùn)行時(shí)只需適當(dāng)限制負(fù)荷。時(shí)只需適當(dāng)限制負(fù)荷。

21、需要同步合閘裝置需要同步合閘裝置,負(fù)負(fù)載急劇變化時(shí)有可能載急劇變化時(shí)有可能失步。失步。 維護(hù)檢修維護(hù)檢修 定子的維護(hù)與同步機(jī)相定子的維護(hù)與同步機(jī)相同同,轉(zhuǎn)子基本不需要維轉(zhuǎn)子基本不需要維護(hù)。護(hù)。除定子外除定子外,勵(lì)磁繞組及勵(lì)磁繞組及勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置需維護(hù)。勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置需維護(hù)。 異步發(fā)電機(jī)與同步發(fā)電機(jī)的比較異步發(fā)電機(jī)與同步發(fā)電機(jī)的比較 風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理項(xiàng)目項(xiàng)目異步發(fā)電機(jī)異步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)功率因數(shù)功率因數(shù)功率因數(shù)由輸出功率決功率因數(shù)由輸出功率決定定,不能調(diào)節(jié)。需要電網(wǎng)不能調(diào)節(jié)。需要電網(wǎng)供給勵(lì)磁的無功電流供給勵(lì)磁的無功電流,因因而導(dǎo)致功率因數(shù)下降。而導(dǎo)致功率因數(shù)下降。 功率因數(shù)可以很容

22、易地功率因數(shù)可以很容易地通過勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置予以通過勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置予以調(diào)整調(diào)整,即可在滯后的功率即可在滯后的功率因數(shù)下運(yùn)行因數(shù)下運(yùn)行,也可在超前也可在超前的功率因數(shù)下運(yùn)行。的功率因數(shù)下運(yùn)行。沖擊電流沖擊電流 強(qiáng)制并網(wǎng)強(qiáng)制并網(wǎng),沖擊電流大。沖擊電流大。有時(shí)需要采用限流措施。有時(shí)需要采用限流措施。有同步裝置有同步裝置,并網(wǎng)時(shí)沖并網(wǎng)時(shí)沖擊電流小。擊電流小。 電壓調(diào)節(jié)電壓調(diào)節(jié) 單獨(dú)運(yùn)行時(shí)電壓頻率的單獨(dú)運(yùn)行時(shí)電壓頻率的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)電壓頻率的單獨(dú)運(yùn)行時(shí)電壓頻率的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)異步發(fā)電機(jī)與同步發(fā)電機(jī)的比較異步發(fā)電機(jī)與同步發(fā)電機(jī)的比較 風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理 單機(jī)獨(dú)立運(yùn)行的自勵(lì)異步發(fā)電機(jī)：單機(jī)獨(dú)立運(yùn)行的自勵(lì)異步發(fā)

23、電機(jī)： 1 1）建立電壓的條件是：）建立電壓的條件是： 發(fā)電機(jī)必須發(fā)電機(jī)必須有剩磁有剩磁，一般情況下，發(fā)電機(jī)都會(huì)有剩，一般情況下，發(fā)電機(jī)都會(huì)有剩磁存在，萬一失磁，可用蓄電池充磁的方法重新獲得磁存在，萬一失磁，可用蓄電池充磁的方法重新獲得剩磁。剩磁。 在異步發(fā)電機(jī)的輸出端在異步發(fā)電機(jī)的輸出端并上并上足夠數(shù)量的足夠數(shù)量的電容。電容。三獨(dú)立運(yùn)行的交流風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的自勵(lì)問題三獨(dú)立運(yùn)行的交流風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的自勵(lì)問題1 電容自勵(lì)異步發(fā)電機(jī)電容自勵(lì)異步發(fā)電機(jī)自勵(lì)異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)自勵(lì)異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理2)2)建立電壓時(shí)注意的問題：建立電壓時(shí)注意的問題：（1 1）對應(yīng)著）對應(yīng)著最小臨界電容最小臨

24、界電容值值（2 2）對應(yīng)著）對應(yīng)著發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)的的最小轉(zhuǎn)速最小轉(zhuǎn)速。三獨(dú)立運(yùn)行的交流風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的自勵(lì)問題三獨(dú)立運(yùn)行的交流風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的自勵(lì)問題1 電容自勵(lì)異步發(fā)電機(jī)電容自勵(lì)異步發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理3)3)單機(jī)獨(dú)立運(yùn)行自勵(lì)異步發(fā)電機(jī)的頻率單機(jī)獨(dú)立運(yùn)行自勵(lì)異步發(fā)電機(jī)的頻率 )1 (601spnfs三獨(dú)立運(yùn)行的交流風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的自勵(lì)問題三獨(dú)立運(yùn)行的交流風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的自勵(lì)問題1 電容自勵(lì)異步發(fā)電機(jī)電容自勵(lì)異步發(fā)電機(jī)(1)(1)負(fù)載增加時(shí)，負(fù)載增加時(shí)，為了維持發(fā)電機(jī)的頻率不變，必為了維持發(fā)電機(jī)的頻率不變，必須相應(yīng)地提高發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速須相應(yīng)地提高發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。因?yàn)楫惒桨l(fā)電。因?yàn)楫惒桨l(fā)電機(jī)

25、的滑差絕對值機(jī)的滑差絕對值 增大，增大，（2 2）負(fù)載增加，發(fā)電機(jī)端電壓下降，導(dǎo)致容性勵(lì)）負(fù)載增加，發(fā)電機(jī)端電壓下降，導(dǎo)致容性勵(lì)磁電流的減少，磁電流的減少，為保持端電壓不變，必須增加并為保持端電壓不變，必須增加并接電容的數(shù)值，以增大勵(lì)磁流。接電容的數(shù)值，以增大勵(lì)磁流。 風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理很難保證電壓和頻率不變。很難保證電壓和頻率不變。 在負(fù)載變化時(shí)，在調(diào)轉(zhuǎn)速的同時(shí)，尚需根據(jù)負(fù)在負(fù)載變化時(shí)，在調(diào)轉(zhuǎn)速的同時(shí)，尚需根據(jù)負(fù)載的大小和性質(zhì)調(diào)節(jié)電容量的數(shù)值，而這種調(diào)載的大小和性質(zhì)調(diào)節(jié)電容量的數(shù)值，而這種調(diào)節(jié)除非有自動(dòng)裝置，否則很難以保證電壓和頻節(jié)除非有自動(dòng)裝置，否則很難以保證電壓和頻率不變。率不變。

26、4)4)單機(jī)獨(dú)立運(yùn)行自勵(lì)異步發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)：單機(jī)獨(dú)立運(yùn)行自勵(lì)異步發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)：三獨(dú)立運(yùn)行的交流風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的自勵(lì)問題三獨(dú)立運(yùn)行的交流風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的自勵(lì)問題1 電容自勵(lì)異步發(fā)電機(jī)電容自勵(lì)異步發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理2 硅整流自勵(lì)交流發(fā)電機(jī)硅整流自勵(lì)交流發(fā)電機(jī) 1）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu) 定子繞組為三相，定子繞組為三相，Y形連接，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組通過滑形連接，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組通過滑環(huán)得到經(jīng)硅整流器的直流勵(lì)磁電流環(huán)得到經(jīng)硅整流器的直流勵(lì)磁電流三獨(dú)立運(yùn)行的交流風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的自勵(lì)問題三獨(dú)立運(yùn)行的交流風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的自勵(lì)問題風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理（1 1）風(fēng)變化，發(fā)電機(jī)）風(fēng)變化，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化轉(zhuǎn)速變化，發(fā)電機(jī)出口，發(fā)電機(jī)

27、出口電壓波動(dòng)電壓波動(dòng)。（2 2）導(dǎo)致勵(lì)磁電流變化，勵(lì)磁磁場變化，造成）導(dǎo)致勵(lì)磁電流變化，勵(lì)磁磁場變化，造成電壓的波動(dòng)電壓的波動(dòng)，這，這種連鎖反應(yīng)使得電壓的波動(dòng)范圍不斷增加。種連鎖反應(yīng)使得電壓的波動(dòng)范圍不斷增加。 (3) (3) 電壓波動(dòng)向負(fù)載獨(dú)立供電時(shí)，將造成電壓波動(dòng)向負(fù)載獨(dú)立供電時(shí)，將造成用電設(shè)備損壞用電設(shè)備損壞。此外。此外獨(dú)立運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)都帶有蓄電池組，電壓的波動(dòng)會(huì)獨(dú)立運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)都帶有蓄電池組，電壓的波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致蓄導(dǎo)致蓄電池組過充電電池組過充電，從而降低了蓄電池組使用壽命。，從而降低了蓄電池組使用壽命。三獨(dú)立運(yùn)行的交流風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的自勵(lì)問題三獨(dú)立運(yùn)行的交流風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的自勵(lì)問題2

28、.硅整流自勵(lì)交流發(fā)電機(jī)硅整流自勵(lì)交流發(fā)電機(jī)2）存在問題）存在問題風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理3)3)解決辦法：勵(lì)磁調(diào)節(jié)器解決辦法：勵(lì)磁調(diào)節(jié)器 使發(fā)電機(jī)能自動(dòng)使發(fā)電機(jī)能自動(dòng)調(diào)節(jié)其勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)其勵(lì)磁電流( (勵(lì)磁磁通勵(lì)磁磁通) )的大小，來的大小，來抵消因風(fēng)速變化而導(dǎo)致的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化對抵消因風(fēng)速變化而導(dǎo)致的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化對發(fā)電機(jī)端電發(fā)電機(jī)端電壓壓的影響。的影響。（1 1）結(jié)構(gòu)：電壓繼電器、電流繼電器、逆流繼電器及其所）結(jié)構(gòu)：電壓繼電器、電流繼電器、逆流繼電器及其所控制的動(dòng)斷觸點(diǎn)控制的動(dòng)斷觸點(diǎn)J1、J2和動(dòng)合觸點(diǎn)和動(dòng)合觸點(diǎn)J3以及電阻以及電阻R1、R2等等組成。組成。（2 2）工作原理工作原理 a )

29、當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速較低，發(fā)電機(jī)端電壓低于額定值時(shí)，電當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速較低，發(fā)電機(jī)端電壓低于額定值時(shí)，電壓繼電器壓繼電器V V不動(dòng)作，其動(dòng)斷觸點(diǎn)不動(dòng)作，其動(dòng)斷觸點(diǎn)J1J1閉合，硅整流器輸出端閉合，硅整流器輸出端電壓直接施加在勵(lì)磁繞組上，發(fā)電機(jī)屬于正常勵(lì)磁狀況電壓直接施加在勵(lì)磁繞組上，發(fā)電機(jī)屬于正常勵(lì)磁狀況. b) 風(fēng)速大，風(fēng)速大，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速增高發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速增高，端電壓高于額定值，動(dòng)斷，端電壓高于額定值，動(dòng)斷觸點(diǎn)觸點(diǎn)J1J1斷開，斷開，勵(lì)磁回路中被串入了電阻勵(lì)磁回路中被串入了電阻R1R1，勵(lì)磁電流及，勵(lì)磁電流及磁通隨之減小磁通隨之減小，發(fā)電機(jī)輸出端電壓也隨之下降發(fā)電機(jī)輸出端電壓也隨之下降；當(dāng)電壓；當(dāng)電壓降至額

30、定值，觸點(diǎn)降至額定值，觸點(diǎn)J1J1閉合，發(fā)電機(jī)恢復(fù)正常勵(lì)磁狀況。閉合，發(fā)電機(jī)恢復(fù)正常勵(lì)磁狀況。三獨(dú)立運(yùn)行的交流風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的自勵(lì)問題三獨(dú)立運(yùn)行的交流風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的自勵(lì)問題2 .硅整流自勵(lì)交流發(fā)電機(jī)硅整流自勵(lì)交流發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理c) c) 負(fù)載過多負(fù)載過多, ,電流過大電流過大, ,會(huì)使發(fā)電機(jī)過負(fù)荷運(yùn)行。會(huì)使發(fā)電機(jī)過負(fù)荷運(yùn)行。當(dāng)發(fā)電機(jī)當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出電流高于額定值時(shí)，動(dòng)斷觸點(diǎn)輸出電流高于額定值時(shí)，動(dòng)斷觸點(diǎn)J2J2斷開，電阻斷開，電阻R1R1被串入被串入勵(lì)磁回路，勵(lì)磁電流減小，從而降低了發(fā)電機(jī)輸出端電壓，勵(lì)磁回路，勵(lì)磁電流減小，從而降低了發(fā)電機(jī)輸出端電壓，并減小了負(fù)載電流并減小了負(fù)載電流

31、。d)d)為了防止無風(fēng)或風(fēng)速太低時(shí)，蓄電池組向發(fā)電機(jī)送電，裝為了防止無風(fēng)或風(fēng)速太低時(shí)，蓄電池組向發(fā)電機(jī)送電，裝有有逆流繼電器逆流繼電器。逆電流繼電器由電壓線圈。逆電流繼電器由電壓線圈vv、電流線圈、電流線圈II、動(dòng)合觸點(diǎn)、動(dòng)合觸點(diǎn)J3J3及電阻及電阻R2R2組成。發(fā)電機(jī)正常工作時(shí)，使組成。發(fā)電機(jī)正常工作時(shí)，使動(dòng)合觸點(diǎn)動(dòng)合觸點(diǎn)J3J3閉合；當(dāng)風(fēng)速太低，使得動(dòng)合觸點(diǎn)閉合；當(dāng)風(fēng)速太低，使得動(dòng)合觸點(diǎn)J3J3斷開，從斷開，從而斷開了蓄電池向發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組送電的回路。而斷開了蓄電池向發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組送電的回路。三獨(dú)立運(yùn)行的交流風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的自勵(lì)問題三獨(dú)立運(yùn)行的交流風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的自勵(lì)問題2 .硅整流自勵(lì)交流發(fā)

32、電機(jī)硅整流自勵(lì)交流發(fā)電機(jī)3)3)解決辦法：勵(lì)磁調(diào)節(jié)器解決辦法：勵(lì)磁調(diào)節(jié)器（2 2）工作原理工作原理風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理(1)(1)特點(diǎn)：與永磁發(fā)電機(jī)比較，優(yōu)點(diǎn)：能隨風(fēng)速特點(diǎn)：與永磁發(fā)電機(jī)比較，優(yōu)點(diǎn)：能隨風(fēng)速變化自動(dòng)變化自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的輸出端電壓調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的輸出端電壓，防止產(chǎn)防止產(chǎn)生對蓄電池過充電生對蓄電池過充電，延長蓄電池的使用壽命；，延長蓄電池的使用壽命；同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了對發(fā)電機(jī)的過負(fù)荷保護(hù)對發(fā)電機(jī)的過負(fù)荷保護(hù)(2)(2)缺點(diǎn)：但勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的動(dòng)斷觸點(diǎn)，由于其斷缺點(diǎn)：但勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的動(dòng)斷觸點(diǎn)，由于其斷開和閉合的動(dòng)作較頻繁，需對觸頭材質(zhì)及斷開和閉合的動(dòng)作較頻繁，需對觸頭材質(zhì)及斷弧性能做

33、適當(dāng)?shù)奶幚怼；⌒阅茏鲞m當(dāng)?shù)奶幚怼?三獨(dú)立運(yùn)行的交流風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的自勵(lì)問題三獨(dú)立運(yùn)行的交流風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的自勵(lì)問題2 .硅整流自勵(lì)交流發(fā)電機(jī)硅整流自勵(lì)交流發(fā)電機(jī)4)4)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理近來，隨著電力電子技術(shù)和微機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，近來，隨著電力電子技術(shù)和微機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，雙饋型異步發(fā)電機(jī)雙饋型異步發(fā)電機(jī)(Doubly-Fed Induction Generator，簡稱簡稱DFIG)得到了廣泛的重視。得到了廣泛的重視。DFIG在結(jié)構(gòu)上類似繞線式異步電機(jī)，具有定、轉(zhuǎn)子在結(jié)構(gòu)上類似繞線式異步電機(jī)，具有定、轉(zhuǎn)子兩套繞組。在控制中，兩套繞組。在控制中，DFIG轉(zhuǎn)子一般由接到電網(wǎng)上轉(zhuǎn)子一

34、般由接到電網(wǎng)上的變換器進(jìn)行交流勵(lì)磁。的變換器進(jìn)行交流勵(lì)磁。第三節(jié)第三節(jié) 雙饋異步發(fā)電機(jī)雙饋異步發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理一一 特點(diǎn)特點(diǎn) 特點(diǎn)：特點(diǎn)：DFIG兼有異步發(fā)電機(jī)和同步發(fā)電機(jī)的特性兼有異步發(fā)電機(jī)和同步發(fā)電機(jī)的特性， （1 1）如果從發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速是否與同步轉(zhuǎn)速一致來定）如果從發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速是否與同步轉(zhuǎn)速一致來定義，則義，則DFIG應(yīng)當(dāng)被稱為異步發(fā)電機(jī)應(yīng)當(dāng)被稱為異步發(fā)電機(jī) （2 2）但）但DFIG在在性能上性能上又又不象異步發(fā)電機(jī)，相反具不象異步發(fā)電機(jī)，相反具有很多同步發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)有很多同步發(fā)電機(jī)的特點(diǎn) 。第三節(jié)第三節(jié) 雙饋異步發(fā)電機(jī)雙饋異步發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電

35、原理2 2 好處好處（1 1）同步發(fā)電機(jī)）同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流的的可調(diào)量只有幅值可調(diào)量只有幅值，所以一般只能，所以一般只能調(diào)節(jié)無功功率調(diào)節(jié)無功功率。 （2 2）而）而DFIG實(shí)行交流勵(lì)磁，實(shí)行交流勵(lì)磁，可調(diào)量有三個(gè)可調(diào)量有三個(gè):一是勵(lì)磁電流一是勵(lì)磁電流幅值幅值;二是勵(lì)磁電流頻率二是勵(lì)磁電流頻率;三是勵(lì)磁電流相位三是勵(lì)磁電流相位。由于。由于DFIG勵(lì)勵(lì)磁電流的可調(diào)量比同步發(fā)電機(jī)多了兩個(gè)，控制上更加靈活磁電流的可調(diào)量比同步發(fā)電機(jī)多了兩個(gè)，控制上更加靈活:改變轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流頻率，改變轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流頻率，DFIG可以實(shí)現(xiàn)變速恒頻運(yùn)行可以實(shí)現(xiàn)變速恒頻運(yùn)行;改改變轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的相位，使轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子

36、磁場在氣變轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的相位，使轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子磁場在氣隙空間上有一個(gè)位移，改變了發(fā)電機(jī)電勢相量與電網(wǎng)電壓隙空間上有一個(gè)位移，改變了發(fā)電機(jī)電勢相量與電網(wǎng)電壓相量的相對位置，調(diào)節(jié)了發(fā)電機(jī)的功率角，所以相量的相對位置，調(diào)節(jié)了發(fā)電機(jī)的功率角，所以交流勵(lì)磁交流勵(lì)磁不僅可調(diào)節(jié)無功功率，也可調(diào)節(jié)有功功率不僅可調(diào)節(jié)無功功率，也可調(diào)節(jié)有功功率。在功率調(diào)節(jié)上在功率調(diào)節(jié)上DFIG較同步發(fā)電機(jī)有更多的優(yōu)越性較同步發(fā)電機(jī)有更多的優(yōu)越性第三節(jié)第三節(jié) 雙饋異步發(fā)電機(jī)雙饋異步發(fā)電機(jī)一一 特點(diǎn)特點(diǎn)風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理3 3 結(jié)論：結(jié)論：(1) (1) DFIG實(shí)行交流勵(lì)磁不僅可調(diào)節(jié)無功功率，也可調(diào)節(jié)有實(shí)行交流勵(lì)磁不僅可

37、調(diào)節(jié)無功功率，也可調(diào)節(jié)有功功率。功功率。而同步發(fā)電機(jī)直流勵(lì)磁，其電流可調(diào)量只有幅而同步發(fā)電機(jī)直流勵(lì)磁，其電流可調(diào)量只有幅值，所以一般只能調(diào)節(jié)無功功率，值，所以一般只能調(diào)節(jié)無功功率， （2 2）DFIG通過通過改變轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流頻率，轉(zhuǎn)子可運(yùn)行在變改變轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流頻率，轉(zhuǎn)子可運(yùn)行在變化的速度狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)變速恒頻運(yùn)行。化的速度狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)變速恒頻運(yùn)行。同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子必須運(yùn)行在恒定轉(zhuǎn)速，和風(fēng)力機(jī)配合發(fā)電時(shí)，要求恒速必須運(yùn)行在恒定轉(zhuǎn)速，和風(fēng)力機(jī)配合發(fā)電時(shí)，要求恒速恒頻。恒頻。（3 3） DFIG通過轉(zhuǎn)子上加交流通過轉(zhuǎn)子上加交流勵(lì)磁電流，可進(jìn)行無功調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，可進(jìn)行無功調(diào)節(jié) 異步發(fā)電機(jī)必須

38、從電網(wǎng)上吸收無功功率產(chǎn)生定子的勵(lì)異步發(fā)電機(jī)必須從電網(wǎng)上吸收無功功率產(chǎn)生定子的勵(lì)磁電流，所以無法進(jìn)行無功調(diào)節(jié)，磁電流，所以無法進(jìn)行無功調(diào)節(jié)，第三節(jié)第三節(jié) 雙饋異步發(fā)電機(jī)雙饋異步發(fā)電機(jī)一一 特點(diǎn)特點(diǎn)風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理 1 1 同步發(fā)電機(jī)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的同步發(fā)電機(jī)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的頻率頻率，其輸出端電壓的頻率，其輸出端電壓的頻率與發(fā)電機(jī)的極對數(shù)及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的與發(fā)電機(jī)的極對數(shù)及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速有著嚴(yán)格有著嚴(yán)格固定固定的關(guān)的關(guān)系，即系，即 f=pn/60,故當(dāng)風(fēng)力機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子作變速運(yùn)行時(shí)，故當(dāng)風(fēng)力機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子作變速運(yùn)行時(shí)，同步發(fā)電機(jī)不可能發(fā)出恒頻電能。同步發(fā)電機(jī)不可能發(fā)出恒頻電能。 2 如果

39、轉(zhuǎn)子做變速運(yùn)行其速度為如果轉(zhuǎn)子做變速運(yùn)行其速度為nm,對定子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場對定子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的頻率為的頻率為fm,另外在加入一組交流電流在轉(zhuǎn)子上，其頻率為另外在加入一組交流電流在轉(zhuǎn)子上，其頻率為f2，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場相對于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為n2=60f2/p,如果控如果控制制 nm n2=n1=同步轉(zhuǎn)速，則定子發(fā)出的頻率恒定。同步轉(zhuǎn)速，則定子發(fā)出的頻率恒定。即：即：f1=fm f2=fm Sf1第三節(jié)第三節(jié) 雙饋異步發(fā)電機(jī)雙饋異步發(fā)電機(jī)二二 工作原理工作原理其中其中s為異步電機(jī)的轉(zhuǎn)差率為異步電機(jī)的轉(zhuǎn)差率，s=n1-nm/n1111226060)(60sfSpnnnp

40、pnfm風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理3 3 結(jié)論：結(jié)論：亞同步亞同步狀態(tài)：當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速狀態(tài)：當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速小于小于同步轉(zhuǎn)速時(shí)，同步轉(zhuǎn)速時(shí)，n nm m+n+n2 2=n=n1 1，滑差頻率，滑差頻率f f2 2產(chǎn)生的產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度速度相同，此時(shí)勵(lì)磁變換器相同，此時(shí)勵(lì)磁變換器向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供交流向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供交流勵(lì)磁勵(lì)磁，發(fā)電機(jī)由，發(fā)電機(jī)由定子發(fā)出電能給電網(wǎng)定子發(fā)出電能給電網(wǎng);超同步超同步狀態(tài)：發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速狀態(tài)：發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速大于大于同步轉(zhuǎn)速時(shí)，同步轉(zhuǎn)速時(shí)，n nm mn n2 2=n1 =n1 ，滑差頻率，滑差頻率f f2 2產(chǎn)生的產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁

41、場與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度度反向，此時(shí)發(fā)電機(jī)同時(shí)反向，此時(shí)發(fā)電機(jī)同時(shí)由定子和轉(zhuǎn)子發(fā)出電能給由定子和轉(zhuǎn)子發(fā)出電能給電網(wǎng)電網(wǎng)，勵(lì)磁變換器的能量流向逆向，勵(lì)磁變換器的能量流向逆向;同步同步狀態(tài)：發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速狀態(tài)：發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速等于等于同步轉(zhuǎn)速時(shí)，同步轉(zhuǎn)速時(shí)，n nm m=n=n1 1，此時(shí)發(fā)電機(jī)作為同步電機(jī)運(yùn)行，此時(shí)發(fā)電機(jī)作為同步電機(jī)運(yùn)行，由定子發(fā)出電能給由定子發(fā)出電能給電網(wǎng)電網(wǎng)，勵(lì)磁變換器，勵(lì)磁變換器向轉(zhuǎn)子提供直流勵(lì)磁向轉(zhuǎn)子提供直流勵(lì)磁。 第三節(jié)第三節(jié) 雙饋異步發(fā)電機(jī)雙饋異步發(fā)電機(jī)二二 工作原理工作原理風(fēng)力發(fā)電原理風(fēng)力發(fā)電原理雙饋異步發(fā)電機(jī)在亞同步運(yùn)行及超同步運(yùn)行時(shí)的雙饋異步發(fā)電機(jī)在亞同步運(yùn)行及超同步運(yùn)行時(shí)的功率流向如圖功率流向如圖3-233-23所示，圖中所示，圖中PemPem為發(fā)電機(jī)的為發(fā)電機(jī)