雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作原理

       雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)(DFIG，Doubly fed Induction Generator)是一種繞線式感應(yīng)發(fā)電機(jī)，是變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的核心部件，也是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組國(guó)產(chǎn)化的關(guān)鍵部件之一。該發(fā)電機(jī)主要由電機(jī)本體和冷卻系統(tǒng)兩大部分組成。電機(jī)本體由定子、轉(zhuǎn)子和軸承系統(tǒng)組成，冷卻系統(tǒng)分為水冷、空空冷和空水冷三種結(jié)構(gòu) [1] 。

　　雙饋異步發(fā)電機(jī)的定子繞組直接與電網(wǎng)相連，轉(zhuǎn)子繞組通過(guò)變流器與電網(wǎng)連接，轉(zhuǎn)子繞組電源的頻率、電壓、幅值和相位按運(yùn)行要求由變頻器自動(dòng)調(diào)節(jié)，機(jī)組可以在不同的轉(zhuǎn)速下實(shí)現(xiàn)恒頻發(fā)電，滿足用電負(fù)載和并網(wǎng)的要求。由于采用了交流勵(lì)磁，發(fā)電機(jī)和電力系統(tǒng)構(gòu)成了"柔性連接"，即可以根據(jù)電網(wǎng)電壓、電流和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，精確的調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出電流，使其能滿足要求。
 

工作原理

　　雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)由定子繞組直連定頻三相電網(wǎng)的繞線型感應(yīng)發(fā)電機(jī)和安裝在轉(zhuǎn)子繞組上的雙向背靠背IGBT電壓源變流器組成。

　　”雙饋“的含義是定子電壓由電網(wǎng)提供，轉(zhuǎn)子電壓由變流器提供。該系統(tǒng)允許在限定的大范圍內(nèi)變速運(yùn)行。通過(guò)注入變流器的轉(zhuǎn)子電流，變流器對(duì)機(jī)械頻率和電頻率之差進(jìn)行補(bǔ)償。在正常運(yùn)行和故障期間，發(fā)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)由變流器及其控制器管理。

　　變流器由兩部分組成：轉(zhuǎn)子側(cè)變流器和電網(wǎng)側(cè)變流器，它們是彼此獨(dú)立控制的。電力電子變流器的主要原理是轉(zhuǎn)子側(cè)變流器通過(guò)控制轉(zhuǎn)子電流分量控制有功功率和無(wú)功功率，而電網(wǎng)側(cè)變流器控制直流母線電壓并確保變流器運(yùn)行在統(tǒng)一功率因數(shù)(即零無(wú)功功率)。

　　功率是饋入轉(zhuǎn)子還是從轉(zhuǎn)子提取取決于傳動(dòng)鏈的運(yùn)行條件：在超同步狀態(tài)，功率從轉(zhuǎn)子通過(guò)變流器饋入電網(wǎng);而在欠同步狀態(tài)，功率反方向傳送。在兩種情況(超同步和欠同步)下，定子都向電網(wǎng)饋電。

優(yōu)點(diǎn)

　　首先，它能控制無(wú)功功率，并通過(guò)獨(dú)立控制轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流解耦有功功率和無(wú)功功率控制。其次，雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)無(wú)需從電網(wǎng)勵(lì)磁，而從轉(zhuǎn)子電路中勵(lì)磁。最后，它還能產(chǎn)生無(wú)功功率，并可以通過(guò)電網(wǎng)側(cè)變流器傳送給定子。但是，電網(wǎng)側(cè)變流器正常工作在單位功率因數(shù)，并不包含風(fēng)力機(jī)與電網(wǎng)的無(wú)功功率交換。
 

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