双馈风力发电机工作原理.docx

我们通常所讲的双馈异步发电机实质上是一种绕线式转子电机，

由于其定、转子都能向电网馈电，故简称双馈电机。双馈电机虽然属

于异步机的范畴，但是由于其有独立的励磁绕组，可以像同步电机一

样施加励磁，调节功率因数，所以又称为交流励磁电机，也有称为异步

化同步电机。

同步电机由于是直流励磁，其可调量只有一个电流的幅值，所以

同步电机一般只能对无功功率进行调节。交流励磁电机的可调量有三个：一是可调节励磁电流幅值；二是可改变励磁频率；三是可改变相位。这

说明交流励磁电机比同步电机多了两个可调量，通过改变励

磁频率，可改变电机的转速，达到调速的目的。这样，在负荷突变时，可通过快速控制励磁频率来改变电机转速，充分利用转子的动能，释

放或者吸收负荷，对电网扰动远比常规电机小。改变转子励磁的相位时，由转子电流产生的转子磁场在气隙空间的位置上有一个位移，这

就改变了发电机电势与电网电压相量的相对位置，也就改变了电机的

功率角。这说明电机的功率角也可以进行调节。所以交流励磁不仅

可以调节无功功率，也可以调节有功功率。

双馈电机的定转子绕组均为对称绕组，电机的极对数为p, 根据

旋转磁场理论，当定子对称三相绕组施以对称三相电压，有对称三相

电流流过时，会在电机的气隙中形成一个旋转的磁场，这个旋转磁场的

转速 n 1称为同步转速，它与电网频率 f 1及电机的极对数 p 的关系如下：

n160 f 1 P

同样在转子三相对称绕组上通入频率为 f 2的三相对称电流，所产生的旋转磁场相对于转子本身的旋转速度为：

n260 f 2 P

由上式可知，改变频率 f 2，即可改变 n 2, 而且若改变通入转子三相电流的相序，还可以改变此转子旋转磁场的转向。因此，若设 n1为对应于电网频率为 50Hz 时双馈发电机的同步转速，而 n 为电机转子本身的旋转速度，则只要维持 n±n2=n1=常数，则双馈电机定子绕组

的感应电势，如同在同步发电机时一样，其频率将始终维持为 f 1不变。

n±n2=n1=常数

n1n

S

双馈电机的转差率n1，则双馈电机转子三相绕组内通入的电流频率应为：

Pn 2P（ n1n） Pn1n1n f 2

6060n1sf 1

60

根据上式表明：在异步电机转子以变化的转速转动时，只要在转子的三相对称绕组中通入转差频率（即 f 1S）的电流，则在双馈电机的定子绕组中就能产生50Hz 的恒频电势。所以根据上述原理，只要控制好转子电流的频率就可以实现变速恒频发电了。

根据双馈电机转子转速的变化，双馈发电机可有以下三种运行状态：（1）亚同步运行状态。在此种状态下 n

产生的旋转磁场转速n2与转子的转速方向相同，因此有n+n 2=n1。（2）超同步运行状态。此种状态下 n>n , 改变通入转子绕组的频

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率为 f 2的电流相序，则其所产生的旋转磁场的转速n2的转向与转子的转向相反，因此有 n-n 2=n1。

（3）同步运行状态。此种状态下

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=0, 这表明此时n=n , 转差频率 f

通入转子绕组的电流频率为0 ，也即直流电流，与普通的同步电机一样。