双馈风电机组在风力发电中的应用
变速恒频双馈式异步风力发电机的设计与改造
变速恒频双馈式异步风力发电机的设计与改造发布时间：2021-06-23T08:51:45.075Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第6期作者：罗文[导读] 变速恒频双馈式异步风力发电机的结构普通发电机的大体结构有一些基本方面是类似的，但是也有很多不一样的地方，发电机基本上的构造都包括转子、电刷及滑环。
异步式发电机不仅提高了电能传输的效率，而且可稳定异步式发电机的交流定频。
甘肃龙源风力发电有限公司甘肃酒泉 736100摘要：当前世界上所有国家共同面对的两个问题分别是：能源短缺和环境污染。
因此现阶段各个国家正在竭尽全力去发展风力发大力发展风电,因为这样有利于保护生态环境和改善能源结构。
而在当今风力发电设备的最重要的发展方向就是变速恒频双馈式风力发电机。
关键词：变速恒频；双馈式；风力发电机；相关研究变速恒频双馈式异步风力发电机的结构普通发电机的大体结构有一些基本方面是类似的，但是也有很多不一样的地方，发电机基本上的构造都包括转子、电刷及滑环。
异步式发电机不仅提高了电能传输的效率，而且可稳定异步式发电机的交流定频。
而变速恒频双馈式异步发电机是由一台带电环的定子、变流器及异步电机共同组成。
变流器主要通过交换电流输出电流，在整体变流中的工作路程是不可逆的。
一、无刷双馈发电机变速恒频风力发电系统采用的直流发电机为无刷双馈直流发电机,通过双向交流变频器自动接入到电网。
其主要转子结构为直线笼型或磁阻式转子结构,无需使用电子印刷和使用滑环,转子的极端和对数长度应为围绕定子两个方向绕轴重组极端的对数长度之和。
无铅印刷直流双馈驱动发电机的两个转子与驱动风车互相连接。
风车的最大转速速度可随实际风速而有所变化。
发电机的极性绝对数为1或n,励磁机的极对数为n。
发电机组的转子控制绕组与驱动励磁机组的转子驱动绕组直接交互相连,变频器向励磁机定子绕组绕组提供输出频率分别为f和f的励磁驱动电流,在驱动发电机定子驱动绕组进行输出时有频率分别为f和f的励磁电压和功率:在此时发电机驱动转速没有变化的正常情况下,可通过手动改变励磁驱动电流的输出频率f和f,使驱动发电机的转子输出励磁电压和频率f一直保持不变。
双馈风力发电机的高电压穿越技术解析
双馈风力发电机的高电压穿越技术解析陈㊀鹏(晋能清洁能源风力发电有限责任公司)摘㊀要:近年来,随着环境和能源问题日益严峻,人们越来越关注清洁型能源的研发㊂风电是一种清洁型能源,自然受到广泛的关注㊂目前,我国风电装机容量逐年增多㊂但风电场的运行会影响整个电网系统的稳定性㊂因此,风电场十分重视双馈风力发电机高电压穿越技术㊂本文简单阐述了双馈风力发电机及高压穿越技术,然后以红石峁风电场风电机组高电压穿越改造为例,进行了技术解析㊂关键词:双馈风力发电机;低电压穿越技术;解析0㊀引言风是一种没有公害且取之不尽㊁用之不竭的能源㊂利用风力发电对于缺水㊁缺燃料以及交通不便的沿海岛屿㊁草原牧区㊁山区和高原地带具有极大的价值㊂近年来,随着风力发电技术的逐渐成熟,风电场建设越来越受到重视㊂而我国风能资源较为丰富,可开发利用的风能储量相对较大㊂加快风电项目建设,对于促进我国区域环境整治㊁能源结构调整以及经济发展方式转变等都有着十分重要的意义㊂截至2022年底,我国风电装机容量约3.7亿千瓦,在全国全口径发电设备的装机总容量的占比为14.17%㊂而随着风电装机容量在电力系统中所占比例的增大,风电场的运行对于电力系统整体的稳定性产生越来越大的影响㊂因此,电力系统对于风电场入网的要求越来越高,越来越严格,甚至还会以火电机组的标准作为要求[1]㊂具体来说,主要包括高/低电压穿越技术㊁无功控制技术以及有功功率控制技术等㊂其中,高/低电压穿越技术是当前风电机组设计和制造中最关键,同时也是最难的技术㊂1㊀双馈风力发电机及低压穿越技术概述1.1㊀双馈风力发电机概述双馈风力发电机也被称为双馈型感应发电机(Double-Fed Induction Generator),这种风力发电机不过分依赖蓄电池的容量,而是通过适当控制励磁系统的电流,确保输出的电能达到恒频的目的㊂具体来说,双馈风力发电机的结构类似于异步发电机,但不同的是该发电机在励磁上采用了交流励磁的方式,而且,双馈风力发电机的交流励磁频率是可调的㊂近年来,随着电力电子技术的发展,电力电子元器件的容量越来越大,因此,双馈风力发电机组励磁系统调节的能力也越来越强,单机容量也越来越高,在风电场中应用的范围越来越广[2]㊂但在实际运用中,双馈风力发电机由于电机定子与电网之间直接相连(见图1),如果电网电压出现任何波动,都会导致电机内部出现较为严重的电磁过渡过程,严重时甚至会造成机侧变流器的损坏㊂因此,双馈风力发电机低电压穿越技术的研究受到广泛关注㊂图1㊀同步双馈风力发电机的变速恒频发电系统图2023.06∕147㊀1.2㊀高电压穿越技术高电压穿越技术是指在风力发电机并网点电压升高时,确保风机能够保持并网,甚至向电网系统提供一定的无功功率,用以支持电网系统电压的恢复,直到电网恢复正常水准,从而帮助电网系统 穿越 这个高电压时间[3]㊂具体来说,当电网发生故障引起测试点电压升高时,风电机组测试点各线电压(相电压)在电压轮廓线及以下的区域内时,风电机组必须保证不脱网连续运行;否则,允许风电机组切出㊂对于在电压升高期间没有切出电网的风电机组,其有功功率在电压恢复后应快速恢复至实际风况对应的输出功率[4]㊂目前,我国针对风电场高电压穿越能力的标准见表1,运行参数要求见图2㊂表1㊀风电场高电压穿越能力的标准序号要求1风电机组具有在测试点电压升高至130%额定电压时能够保证不脱网连续运行500ms的能力2风电机组具有在测试点电压升高至125%额定电压时能够保证不脱网连续运行1s的能力3风电机组具有在测试点电压升高至120%额定电压时能够保证不脱网连续运行10s的能力4风电机组具有在测试点电压升高至110%额定电压时能够保证不脱网连续运行的能力图2㊀风电机组高电压穿越运行参数要求2㊀双馈风力发电机的高电压穿越技术解析红石峁风电场位于朔州市平鲁区,该风电场于2018年2月14日投产并网,安装60台华仪HW3/S2500(121)风力发电机组,变频器配套北京科诺伟业科技股份有限公司KN-CVT2500-DF-2型双馈风力发电变流器,41台风机变桨系统配套北京科诺伟业科技股份有限公司KN-PCS-AC125-B6-2型交流变桨系统,后备电源采用阀控铅酸蓄电池组;19台风机变桨系统配套北京天诚同创电气有限公司HW3-S2500-121型交流变桨系统,后备电源采用超级电容㊂根据‘山西风电场并网运行管理实施细则“(2021年修订版)第三章第十二条要求: 风电机组应具备电网规定要求的低电压/高电压穿越能力 ,而红石峁风电场的风力发电机组尚不能满足要求㊂具体来说,平鲁红石峁风电场的风机随着运行年限的增加,变频器的内部元器件逐渐老化,故障问题逐年增多,已经制约风机的安全运行,并严重影响到发电量㊂目前,存在的主要问题有:首先,科诺生产的KN-CVT2500-DF-2变频器在电网适应性方面较差㊂当电网发生谐振时,在谐振点附近的电流增大,会导致滤波电容过流发生烧毁的问题㊂而平鲁红石峁风电场投运至今,风机变频器滤波电容鼓包㊁漏液问题已经发生16台次,风机变频器滤波电容击穿故障发生9台次,功率单元击穿发生41台次㊂其次,根据2019年 2022年风电机组运行数据统计,变频器故障占比高,变频器故障损失电量占比高㊂最后,随着风机运行年限的增加,变频器内部元器件老化,变频器故障逐年增多,变频器备件消耗也逐年增加㊂但2019年科诺公司已逐步退出风电市场,且KN-CVT2500-DF-2变频器生产数量少,大部分备件为定制配件,采购困难㊂因此,必须予以改造㊂2.1㊀技术方案本次红石峁风电场双馈风力发电机机组高电压穿越改造涉及的子系统主要包括:主控系统㊁变流器系统㊁变桨系统㊂三个系统之间需要进行信息的交互,并接受主控系统的动作指令及其他命令,且必须与主机的其他设备程序相匹配㊂此外,在改造完成后,还需要进行整机安全性测试㊂2.2㊀实施主要内容第一,对风机中不满足要求的硬件进行更换;第二,升级匹配各控制系统;第三,软件程序及参数改造;第四,20台科诺变桨系统风机超级电容改造㊂148㊀∕2023.06具体来说,首先是对硬件进行改造,主要包括:配合科诺变桨系统高穿改造,在机舱控制柜侧板增加1个变桨系统供电接触器和1个继电器㊂其次,针对软件进行改造,主要包括:1)在主控软件中增加高电压穿越标志位和相应高电压穿越参数;2)在主控软件中修改变桨系统的通信和控制内容,增加与超级电容对应的故障逻辑;3)在SCADA软件中添加变桨系统的相关显示及状态和故障点表,兼容原界面;4)其他如集控㊁远动通信等需做出与整改相关的修改㊂再次,对变流器系统进行改造,主要改造的内容包括:对科诺变流器的控制策略和部分参数进行优化,对变流器的软件进行升级,满足高电压穿越能力㊂最后,对科诺变桨系统进行改造㊂改造的内容主要包括1)LC-WTP127R2T型号的变桨蓄电池更换为超级电容;2)YA500-360C型号的变桨充电机更换为与超级电容匹配的充电机;3)科诺变桨系统软件的高穿控制逻辑和参数进行更新㊂2.3㊀具体技术解析首先,增加直流斩波耗能装置㊂为了确保双馈风力发电机组的良好运行,防止在电网电压骤然上升时出现不良影响,可以在直流回路上增加直流斩波耗能装置[5]㊂在实际运行中,通过增加该装置,可以在该装置及其组件的支持下,充分发挥出组件中电力电子元件的作用,从而有效抑制直流电压,实现双馈风力发电机组的高电压穿越,使其能够满足风力发电机组的安全运行需要㊂其次,增加静止同步补偿器或动态电压恢复器㊂在双馈风力发电机组运行的过程中,应根据电网的实际运行情况,适当增加静止同步补偿器,或者是设置动态电压恢复器[6]㊂在实际操作中,通过设置动态电压恢复器,在电网发生故障时,可以补偿电压差值,进而维持电压的稳定可靠㊂而设置静止同步补偿器,能有效控制注入电网的无功电流,确保电网电压的下降㊂3㊀结束语通过对红石峁风电场双馈风力发电机机组高电压穿越改造,首先实现了机组能够满足高穿的要求㊂HW3/S2500(121)风力发电机组通过高电压穿越改造后,机组具备高电压穿越能力,满足电网要求㊂其次,有效降低了风电场机组运维成本㊂通过将变桨系统后备电源替代为超级电容,由于超级电容超长寿命的优点,可实现10年内不需更换,其间可降低变桨蓄电池更换费用200万元(蓄电池更换费用2万元/台/次,10年更换5次变桨蓄电池,20台风机科诺变桨蓄电池更换费用合计200万元)㊂最后,显著提高了风力发电机组运行的安全性㊂变桨系统后备电源铅酸蓄电池替代为超级电容后,解决了铅酸蓄电池使用寿命短,故障率较高,稳定性和安全性差的劣势弊端,有效解决了科诺变桨系统后备电源隐患,提高了供电质量,更好地满足了用电的需求㊂参考文献[1]㊀刘引弟.双馈风机综合保护的低电压穿越仿真研究[J].价值工程,2022,41(23):98-100.[2]㊀杨琦,李岚,赵荣理,等.基于模糊控制虚拟电阻的双馈风力发电机低电压穿越励磁控制[J].电力电容器与无功补偿,2020,41(2):164-169. [3]㊀姜惠兰,王绍辉,贾燕琪,等.基于定子电流微分前馈控制的双馈异步风力发电机低电压穿越复合控制策略[J].高电压技术,2021,338(1):213-219.[4]㊀鲜龙,王晓兰,张晓英,等.基于新型转子撬棒的双馈风电机组低电压穿越技术[J].自动化与仪器仪表,2020(3):31-34,38.[5]㊀兰建西,信赢,魏子镪,等.基于磁屏蔽型超导限流器的双馈感应风力发电机低电压穿越[J].电力系统及其自动化学报,2020,193(2):19-26. [6]㊀董鹏程,华青松,张洪伟,等.双馈异步风力发电机组电网故障穿越技术研究[J].青岛大学学报(工程技术版),2018(1):5-9,20.(收稿日期:2023-04-26)2023.06∕149㊀。
双馈风力发电机组自动化并网运行的分析
双馈风力发电机组自动化并网运行的分析发表时间：2019-07-17T11:15:37.027Z 来源：《基层建设》2019年第12期作者：康庆文[导读] 摘要：在当前的社会生活中，风力发电技术是十分普遍的，因为风力发电不但可以起到节能的效果，同时还能有效的预防环境受到严重的污染，对于我国当前阶段的风力发电中，主要采用的运行方式有两种，一种方式是独立运行的，而另外一种方式是并网运行的，这两种方式之中，后者的运行效率要更高一些，尤其是在大规模的发电系统中应用是十分广泛的。
大连嘉运电子科技有限公司辽宁大连 116000摘要：在当前的社会生活中，风力发电技术是十分普遍的，因为风力发电不但可以起到节能的效果，同时还能有效的预防环境受到严重的污染，对于我国当前阶段的风力发电中，主要采用的运行方式有两种，一种方式是独立运行的，而另外一种方式是并网运行的，这两种方式之中，后者的运行效率要更高一些，尤其是在大规模的发电系统中应用是十分广泛的。
并且不会产生高额的费用，所以应用十分广泛，但是随着社会的发展建设，加强电网的稳定运行就需要进一步对风力发电技术加以优化，这样才能实现其更好的发展，本文重点对此展开了探究，希望对今后的工作带来一定的帮助。
关键词：双馈风力发电机组；双向变流器；运行状态；并网运行引言风力发电的常见的运行方式有独立运行和并网运行两种，其中并网运行方式是高效、大规模利用风能最为经济的方式。
目前商品化的并网型风力发电机组已朝向大容量化发展，因此不同容量等级的风力发电机组可并接至适当的电压层级。
如，个别风力发电机组或小型风电场可接至配电系统；大型风电场可接至输电系统等。
由于风能具有随机性和间歇性的特点，大容量风力发电机组的并网运行将对电能品质和系统安全造成一定程度的冲击。
例如，若采用非同步风力发电机，运行时将从电网吸收无效功率，进而对电网的稳定性、电压等产生不利影响。
如何合理地在理论分析的基础上解决这些不利因素，从而保证风力发电并网运行的安全可靠，是目前研究的重要课题。
无刷双馈发电机风力发电系统的建模与控制
无刷双馈发电机风力发电系统的建模与控制52 收稿日期:2009-01-09改稿日期:2009-02-10无刷双馈发电机风力发电系统的建模与控制刘广忱,王生铁,刘瑞明,张润和(内蒙古工业大学,内蒙古呼和浩特010051)摘 要:从转子参考坐标系dq 模型出发,研究功率绕组和控制绕组双同步M T 坐标系下的无刷双馈发电机(BD 2FG )数学模型,建立了包括BDFG 、风力机及机械传动链的风力发电系统数学模型。
根据风力机和BDFG 的特性,采用定子功率绕组磁链定向的矢量变换控制技术,给出了一种功率控制策略。
该策略通过控制发电机控制绕组的交流励磁,实现BDFG 风力发电系统有功、无功功率的解耦控制和最大功率追踪控制(MPPT )。
仿真结果验证了所提出建模与控制方案的正确性和有效性。
关键词:风力发电;无刷双馈电机;最大功率追踪;矢量控制中图分类号:T M 315 文献标识码:A 文章编号:1004-7018(2009)09-0052-05M odeli n g and Con trol of W i n d Power Genera ti on Syste m w ith Brushless D oubly -Fed Genera torL IU Guang -chen,WAN G Sheng -tie,L IU R ui -m ing,ZHAN G R un -he(I nnerMongolia University of Technol ogy,Hohhot 010051,China )Abstract:The mathe matical model of brushless doubly -fed generat or (BDFG )in both power winding and contr ol winding synchr onous reference fra mes M T was derived fr om the model in r ot or reference fra me dq ,and the model of BDFG -based wind power syste m which consists of BDFG,wind turbine and mechanical drive train was established in this paper .Based on the characteristic analysis of wind turbine and BDFG,a power contr ol strategy for BDFG -based wind power sys 2te m was devel oped by means of stat or power winding flux orientati on contr ol technol ogy,which was able t o achieve the de 2coup ling regulati on of the active and reactive power and the MPPT contr ol by contr olling the contr ol winding AC excitati on .The si m ulati on results verify the correctness and validity of the modeling and contr ol sche me p r oposed in the paper .Key words:wind power generati on;brushless doubly -fed generat or (BDFG );maxi m u m power point tracking (MPPT );vect or contr ol0引 言并网型风力发电系统中,要求风电的频率与电网频率保持一致,即频率保持恒定。
风力发电技术的应用
风力发电技术的应用摘要：风力发电是利用风能来进行发电的一种方式，其有着诸多的优势，如节能、可再生、环保等，成为现阶段新能源发电研究的重点课题。
所以，现阶段研究风力发电技术，发展风力发电事业，成为现阶段社会经济持续发展的必然选择，需要得到高度重视。
关键词：风力发电；技术；应用引言通过运用风力发电技术可以为人们提供充足的电能，使能源危机问题得到有效缓解。
在风力发电过程中，为了进一步保证风力发电的质量和效率，需要对电气控制技术进行合理应用，从而使风力发电手段得到优化，维持风力发电系统的安全稳定运行，进一步提升风力发电的效益。
1风力发电技术概述及现状分析1.1风力发电技术概述从各种重要资源的储备上来看，风能资源储备特别高，同自然资源对比明显，为全国自然资源储备的近10倍。
而利用大风发电，则一般是将大风能量转换为驱使电机的机械力，再经过发电厂完成能量转变，从而生成的电量。
技术的应用分析方法一般是：（1）风机种类。
一般根据装机容量指标加以分类，一般包括中小型机、中型机、较大型机，还有特殊型机。
通常，风机的体积越大，其桨叶的直径也就大。
而按照风力速度指标，可以精细地分为恒速机、变速机，或者多态定速机。
（2）装置的结构与功能解析。
运转的风力发电机组，组成结构包含风轮、机舱、塔筒和基础部分。
运转的风轮中学，组成结构包含叶片和变桨机构等。
叶片的形态如何，关系到风能的吸收多少。
工作中，当风机速度如果超过切出风力，则经过调节转动状态的叶尖，就能够进行气动制动。
（3）风机控制方法。
目前常用的并网发电机，种类分为双馈机、双速异步机及其自变速的风力发电机。
新的并网技术，引进了模糊控制技术，可以有效调节转速或者输出功率。
同时运用神经网络，对桨距角加以限制，从而预知了风轮气动特性，有着不错的效果。
当风电场达到并网工作条件后，吸收无功，为提高工作效率，给风电场配备SVC和其他无功补偿装置，降低由于输入能量造成的设备振动现象，改善设备工作状况。
双馈型风电机组低电压穿越技术要点及展望
二、控制策略的改进
2、采用预测控制算法：通过预测未来的系统需求和风电机组的性能，可以提 前调整风电机组的运行状态，以更好地适应低电压穿越过程。
二、控制策略的改进
3、优化保护策略：在低电压穿越过程中，系统的故障可能导致风电机组承受 较大的冲击。因此，需要优化风电机组的保护策略，以保证其在故障情况下的安 全运行。例如，可以引入更灵敏的故障检测机制，以及更快速的保护动作时间。
二、双馈型风电机组低电压穿越技术要点
这一要求所适用的工况不仅包含一般意义上的深度短时对称、不对称电压跌 落，还应特别长时间单相（或两相）电压轻度跌落、高度不平衡时的运行工况。
三、展望
三、展望
随着风电在电力系统中的比例日益增大，双馈型风电机组低电压穿越技术的 重要性也日益凸显。未来，这一领域的研究将更加深入，包括进一步优化控制策 略、改进电力电子器件的性能、研发新的保护设备等。随着智能电网的发展，通 过先进的预测技术和调度算法，将能够更有效地管理和调控风电发电量，从而降 低电网电压跌落的风险。
三、结论
三、结论
本次演示对提高双馈型风电机组低电压穿越能力的方法进行了研究。通过优 化发电机的控制策略、提高发电机的过载能力、加强对电力系统的管理和监控等 措施，可以有效地提高双馈型风电机组的低电压穿越能力。然而，这些方法在实 际应用中还需要进一步验证和完善。未来，随着技术的不断进步和应用实践的积 累，双馈型风电机组的低电压穿越能力将会得到进一步提高。
双馈型风电机组低电压穿越 技术要点及展望
目录
01 一、双馈型风电机组 及其低电压穿越技术 概述
03 三、展望
02 二、双馈型风电机组 低电压穿越技术要点
04 参考内容
内容摘要
随着全球对可再生能源需求的日益增长，风力发电在全球范围内得到了广泛 应用。然而，风力发电的特性使得电网在遭遇风力发电设备故障时，极易引发电 网电压跌落，对整个电网的稳定运行构成威胁。在这其中，双馈型风电机组 （DFIG）因其独特的运行机制，对电网电压跌落的响应特性尤为值得。本次演示 将重点探讨双馈型风电机组低电压穿越（LVRT）的技术要点及未来发展趋势。
变速恒频交流励磁双馈异步发电机系统在风力发电系统中的研究
双 馈 电机 型 式 作 为发 电机 ， 将 这 种 发 电机 系统 用于 转速 不稳 并
定 的风 力 发 电 中。
１ 风 力发 电机 组 的类 型和 组成
１１ 风 力 发 电 机 组 的 类 型 ．
逐 步 降低 ， 这 种 结 合 开 拓 了 更 新 的领 域 。 为 同时 ， 电机 拖 动 的 在 应 用 中 ， 馈 电机 调 速 的研 究 取 得 了很 大 进 展 ， 们 可 以利 用 双 我
Байду номын сангаас
按 照 风 轮 与 塔 架 的 相 对 位 置 ，水 平 轴 式 风 力 发 电机 组 又
可 分 为上 风 向安 装 类 型 及 下 风 向 安 装 类 型。具 体 地 说 ， 风 向 上 风 力发 电机 组 的 风 轮 安 装 在塔 架 前 面 ，这 种 安 装 方式 气 流 稳
定 性较 好 ， 必须 有 调 向装 置 ， 持 风 轮 在 运 行 中 始 终 对 ； 但 保 隹风 向 。下 风 向 风 力 发 电机 组 的风 轮 安 装 在 塔 架 后 面 ， 种 安 装 方 这
刨新技术
速 下 ）对 风 能 的利 用 比较 充 分 ， ， 因而 有 较 高 的 效 率 。该 机 型 风
力 发 电机 组 早 已进 入 商 品 化 生 产 ，在 风 力 发 电机 组 中 占据 了
绝大多数。
式 使 风 轮 在 运 行 过 程 中 受到 空气 流 及 塔 架 的干 扰 ，影 响风 轮 的 性 能 。但 风 轮 在 运 行 中始 终 自动 对 准 风 向 ， 以可 以省 去调 所 相机构。 １２ 风 力 发 电 机 组 的组 成 ．
［］ ４唐永哲 ． 电力传 动 自 控制 系统［］ 动 Ｍ． 西安 ： 西安 电子科 技大 学 出版
双馈式风力发电机
双馈式风力发电机【摘要】随着地球能源的日益紧缺，环境污染的日益加重，风能作为可再生绿色能源越来越被人们重视，风力发电技术成为世界各国研究的重点。
变速恒频发电技术是一种新型风力发电技术，其主要优点在于风轮以变速运行。
通过调节发电机转子电流的大小、频率和相位，从而实现转速的调节。
而其中双馈发电机构成的风力发电系统已经成为目前国际上风力发电的必然趋势。
关键词：风能风力发电变速恒频双馈式发电机一、风力发电风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。
风力发电：把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。
风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；中国也在西部地区大力提倡。
我国的风力资源极为丰富，绝大多数地区的平均风速都在每秒3米以上，特别是东北、西北、西南高原和沿海岛屿，平均风速更大；有的地方，一年三分之一以上的时间都是大风天。
在这些地区，发展风力发电是很有前途的。
风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染。
风力发电的原理：是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。
依据目前的风车技术，大约是每秒三米的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。
风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13〜25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。
然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。
风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。
这种风力发电机组，大体上可分风轮（包括尾舵）、发电机和铁塔三部分。
风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件，它由两只（或更多只）螺旋桨形的叶轮组成。
当风吹向浆叶时，桨叶上产生气动力驱动风轮转动。
桨叶的材料要求强度高、重量轻，目前多用玻璃钢或其它复合材料（如碳纤维）来制造。
（现在还有一些垂直风轮，s型旋转叶片等，其作用也与常规螺旋桨型叶片相同）由于风轮的转速比较低，而且风力的大小和方向经常变化着，这又使转速不稳定；所以，在带动发电机之前，还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱，再加一个调速机构使转速保持稳定，然后再联接到发电机上。
1.5MW双馈风力发电机的工程应用实例
加， 尤其 是兆 瓦级风力 发 电机 的出现 ， 速恒频 双馈 变
风力 发 电系统 能够 大 幅有 效 捕获 风 能 ， 子在 变 速 定
情况 下发 出恒频 恒压 交 流 电 ， 种机 型 已经成 为 目 这
前风 力发 电机组 的主流 机型 。本文 以应 用于 国内某
地震 风 险 ： 具备 ， 等级 Ｖ
今 后 实 际 工 程 设 计 提 供 一定 参考 。
关键词 ：双馈 ； 风力发 电机 ； 绕线 电机
结冰 险 ： 具备
１ 前 言
沙尘风 ： 具备
风 能作 为一 种 清 洁 的 、 济 可行 的 绿色 可再 生 经 能 源 ， 到人类 的广泛关 注 。与其他 太 阳能 ， 汐发 受 潮 电 比较 ， 力 发 电 机 技 术 更 为 成 熟 ， 济 可行 性 更 风 经 高 ， 备投资成 本 也 较 低 。近 年来 风 力 发 电相 关 技 设
特点 。
２ １ 满足 中国北 方寒 冷 区 ．
平均 温度低 于 一 ０ ：０天 ２℃ ２
环境温 度范 围 ： ４ 一 ０～ ＋ ０（ ５ ￣ ２ 发 电机 周 围 工 作 环 境 （ 拔 在 １２ ０ １ 下 ） 海 ５ ＂ ３ １ ：
一
３ 电机 电磁及 机械 参数如 下 ３ １ 电气 参数 （ ． 设计值 ） 发 电机转子 绕组 连接 变流器 。变流 器有一 很大 瞬 间冲击 电压 ， 且 电压 冲 击频 繁 ， 圈 容易 老 化 。 并 线 以下是 电机实 际 电磁设 计参数 。
结 冰风 险 ： 不具 备
家风 电机组 电机 为例 ， 绍 了风力 发 电机实 际工 程 介
设计 。
２ 发 电机实 际工作环 境
浅谈双馈式风力发电机组的市场应用概况和发展趋势
浅谈双馈式风力发电机组的市场应用概况和发展趋势可再生资源风能的开发利用越来越受到瞩目，风力发电就是风能应用最大的一个实例，市场上应用最多的为双馈式发电机组，本文在简介双馈式发电机组概念、特点、工作原理的基础上，重点分析了双馈式发电机组国内外的应用现状，并对未来发展趋势进行了简述。
关键字：风能，双馈式发电机组，应用现状，发展趋势随着经济的快速发展，资源日渐短缺，可再生资源的开发利用受到广大的关注。
风能以其清洁、无污染、可再生的特点受到人们的广泛关注，是一种非常有潜力的绿色新能源，最近利用率非常高，其中风力发电就是风能利用的最直接的一个表现。
一、双馈式风力发电机组简介1.1 双馈式发风力发电机组的定义通常意义下的双馈异步发电机实际上是一种绕线式转子电机，因为它的定子和转子都可以向电网反馈电，所以简单的称其为双馈电机，也叫做异步化同步电机。
双馈式风力发电机组的叶轮是通过惰齿轮增速箱进行驱动发电，这种发电机实际上就是异步感应电机的变异产品，它的主要结构包括轮、传动装置、发电机、变流器系统、控制系统等。
1.2双馈式风力发电机组特点双馈式风力发电机组具有以下四个特点：（1）技术成熟、质量可靠。
而这种传动方式也成为了技术最成熟并且非常主流的一种方式。
叶轮+齿轮箱+发电机的这样的传动拉链结构既简单又对各类载荷分配合理化，提高了整体质量的可靠性。
（2）效率高、性价比优。
双馈式发电机组的技术通过采用高速比齿轮箱来提升电机的转速，有效的对机械传动系统和发电系统的参数配置进行了有效分配，大大提高了电机的效率。
（3）可维护性好。
双馈式风力发电机组通常都是采用一种叶片+轮毂+齿轮箱+联轴器+发电机的结构，这样的结构由于部件独立，可以对其进行分开维护和修理。
现场维修容易，时间响应及时。
（4）电能质量好，低电压穿越能力强。
双馈式风力发电机组70%以上的电能都能通过定子输送给电网，由于其采用的是双馈式感应电机和部分功率变流技术，所以产生的谐波比较小，电能的质量也比较高。
双馈风力发电机发电原理及技术完善探析
双馈风力发电机发电原理及技术完善探析发表时间：2016-04-21T09:41:18.190Z 来源：《电力设备》2015年第10期供稿作者：张波[导读] 内蒙古华电新能源分公司本文将就双馈风力发电机的发电原理以及发电技术中存在的问题和完善进行相关探讨。
（内蒙古华电新能源分公司内蒙古自治区呼和浩特 010010）摘要：在能源日益短缺和污染日益严重的今天，作为可再生绿色能源的风能开发具有十分重要的意义，大功率风力发电技术的研究成为当前的热点。
本文将就双馈风力发电机的发电原理以及发电技术中存在的问题和完善进行相关探讨。
关键词：双馈风力发电；绿色发电技术；技术完善引言将双馈电机应用于风力发电中，可以解决风力机转速不可调、机组效率低等问题。
另外，由于双馈电机对无功功率、有功功率均可调，对电网可起到稳压、稳频的作用，提高发电质量。
与同步机交一直一交系统相比，还有变频装置容量小（一般为发电机额定容量的10～20%）、重量轻的优点，更适合于风力发电机组使用，同时也降低了造价。
1 双馈风力发电机工作原理1.1 双馈风力发电机的组成双馈异步发电机在结构上与绕线式异步电动机类似，定转子三相对称，转子电流由滑环接入。
并网后，风速的变化通过增速齿轮箱传递到发电机，为了保持定子电流频率的恒定，可以控制转子电流的频率，使得发电机的转子转速发生变化，这些工作可以由变频器来完成。
当发电机转子高（低）于同步速时，应控制变频器能量流入（出）电网，这样就控制了电机定子和转子向电网供应电能。
过去的风电机组多采用恒速恒频系统，发电机多采用同步电机或异步感应电机。
在风电机组向恒频电网送电时，不需要调速，因为电网频率将强迫控制风轮的转速。
在这种情况下，风力机在不同风速下维持或近似维持同一转速。
效率下降，被迫降低出力，甚至停机，这显然是不可取的。
与之不同的是，无论处于亚同步速或超同步速的双馈发电机都可以在不同的风速下运行，其转速可随风速变化做相应的调整，使风力机的运行始终处于最佳状态，机组效率提高。
双馈风力发电机的特点与功能分析
双馈风力发电机的特点与功能分析摘要：风力是重要的清洁能源，风力所具备的可再生性以及无污染性使得其受到广泛关注和应用，双馈发电机的并网控制方法和异步发电机相似，主要原理是通过滑差率来调节负荷，发电机的转速和输出功率近似成线性关系，所以只要保持发电机的转速和同步转速相接近就能实现并网。
基于此，本文对双馈风力发电机概述以及双馈式双馈风力发电机控制的措施进行了分析。
关键词：双馈风力发电机；概述；措施1 双馈风力发电机概述双馈感应发电机(DoublyFedInductionGenera-tor，DFIG)集同步发电特性和异步发电特性于一体，可通过定子和转子向电网实现双向馈电。
当前双馈风力发电机大体可以分为同步电机好异步电机两类，实际应用中可以细分为鼠笼异步发电机、双馈发电机、同步发电机以及永磁同步发电机。
双馈风力发电机是一种绕线式感应发电机，属于异步发电机。
由于双馈异步电动机的定子绕组直接同电网相连接，转子绕组通过变流器和电网连接，并由变频器实现对饶子绕组电源电压、相位以及频率和幅值的自动调控，因而在运行中，机组可以在不同的转速下维持恒频发电。
然而，虽然双馈发电机具备机械承受应力小、运行噪音小、变频器容量小以及启动效率高的特点，但双馈发电机的电气损耗较大，还需配备齿轮箱，造价较为昂贵。
不过相比同步双馈风力发电机，双馈风力发电机能够更好的实现电能稳定输出，实用性较强。
2 双馈式双馈风力发电机控制的措施2.1 混合储能模块特性及控制策略混合储能模块经响应速度为ms级的变流器与直流母线相连，可快速响应功率变化。
混合储能改变直流母线上的功率大小，影响双馈风机的输出功率。
当系统发生功率波动时，双馈风机为系统提供惯量支撑和参与系统的一次调频，提供相应的有功补偿，吸收直流母线上多余功率。
以系统电压跌落导致的LVRT为例，暂态过程中可认为风速近似不变，此时双馈风电机组吸收功率不变，而向电网输出功率减少，功率失衡，导致能量过剩。
双馈发电机简化动态模型及在风电系统中应用
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双馈发电机简化动态数学模型
基本电压方程和磁链方程 假设发电机为三相对称的理想电机 ! 按照电动 机正方向的规定 ! 不计零轴分量 ! 以定子旋转磁场坐 标系统 ")$2!%2!% *( 为参考 ! 建立双馈发电机电压 ’ 磁 链标幺值形式的方程如下 )!%*%
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变速恒频双馈风力发电机组控制技术
定义与特点
变速恒频双馈风力发电机组是一 种通过调节发电机转速来实现恒 频输出的风力发电系统，具有风 能利用率高、运行范围广等优点
。
工作原理
风力机将风能转化为机械能，通 过变速装置驱动双馈发电机运行 ，发电机输出的电能经过电力电
子装置调节后并入电网。
技术优势
变速恒频双馈风力发电机组具有 较宽的运行范围，能够适应不同 风速条件下的高效发电，提高风
06
结论与展望
研究结论与创新点总结
结论一
控制策略优化提升效率。通过对变速恒频双馈风力发电机 组的控制策略进行优化，可以显著提高机组的运行效率， 并降低能耗。
结论二
多变量控制实现稳定运行。引入多变量控制技术，有效应 对风力发电过程中的不确定性，提高机组的稳定性。
创新点
自适应控制算法。研发自适应控制算法，使机组能够根据 不同环境条件自动调整运行参数，提升发电效率。
控制参数调整：根据最大功率点的位 置，动态调整发电机的转速、励磁电 流等参数，以实现最大功率捕获。
功率曲线拟合：根据历史数据拟合风 速-功率曲线，确定当前风速下的最 大功率点。
这些控制策略在变速恒频双馈风力发 电机组中具有重要作用，能够提高风 力发电效率、保障电力系统稳定运行 ，并降低对环境的影响。
前景分析
随着全球对可再生能源需求的增长，变速恒频双馈风力发电机组控制技术将迎来更广阔的 发展空间。同时，政策的支持和市场的驱动将为该技术的发展提供有力保障。
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变速恒频双馈风 力发电机组控制 技术
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2023-11-22
目录
• 引言 • 双馈风力发电机组的数学模型与
控制策略 • 变速恒频双馈风力发电机组的控
论述双馈式风机的发电原理与发展
论述双馈式风机的发电原理与发展1. 引言1.1 双馈式风机简介双馈式风机是一种常用于风电场的风力发电设备，其采用了双馈式发电机。
双馈式风机由风轮、轴、叶片、齿轮箱、发电机等部件组成。
双馈式发电机是其核心部件，具有双馈转子的结构，即转子的外部和内部都设有正常运行所需的磁场。
在风力发电中，风轮通过叶片吸收风能，转动轴带动发电机发电，最终将风能转化为电能。
双馈式风机相较于普通风机具有更高的效率和更稳定的运行性能。
其双馈发电机可以调节转子的磁场，使得发电机能够在不同风速下保持较高的效率。
双馈式风机还具有更好的抗风压性能和抗扰动性能，能够在复杂的气候条件下稳定运行。
双馈式风机是一种先进的风力发电设备，具有较高的效率和稳定性，被广泛应用于风电场。
随着风电产业的发展，双馈式风机将在未来继续发挥重要作用。
1.2 双馈式风机发电原理双馈式风机发电原理是指利用风能驱动风机叶轮旋转，通过发电机转子和风机叶轮之间的双馈转子系统实现功率的传递和控制。
双馈式风机通过双馈装置将转子产生的功率分为两部分，一部分直接通过定子绕组转换成电能输出，另一部分则通过转子绕组外接变流器实现功率的调节和控制。
在风机转速变化时，双馈转子系统可以根据风速的变化调节转子绕组的电压和频率，使风机在不同风速下都能保持稳定的输出功率。
双馈式风机的发电原理不仅提高了发电效率，还提高了风机的稳定性和可靠性，是目前风电行业中广泛应用的一种发电方式。
通过双馈转子系统的优化设计和先进控制技术，双馈式风机可以更好地适应不同的工况和环境，为风电行业的发展提供了有力支撑。
2. 正文2.1 双馈式风机的结构特点1. 双馈装置：双馈式风机的关键特点之一是其采用了双馈装置，即在风机发电机的转子上设置了两组定子绕组，一组是与转子相连的直接驱动绕组，另一组是通过变压器与电网相连的可调速绕组。
这种设计能够有效地提高系统的动态响应能力和发电效率。
2. 变桨机构：双馈式风机通常配备了可变桨叶机构，通过调节桨叶的角度来控制风机的叶片载荷和转速，从而实现对风机运行状态的精准控制。
双馈风电机组网侧变换器L2增益干扰抑制控制
双馈风电机组网侧变换器L2增益干扰抑制控制双馈风电机组是风力发电中的一种常用设计，它采用了双馈发电机的方案，并且在电网侧连接了一个变流器。
这种设计能够使风电机组更高效、可靠以及具有较好的低速控制性能，因此在风力发电领域得到了广泛应用。
然而，双馈风电机组也存在一些问题，其中一个主要的问题就是L2增益干扰。
由于变流器正常工作时必须产生一定的输出电压以及电流，因此即使系统中并没有故障，在高频范围内也会有一定的噪声和干扰。
而这些噪声和干扰往往会对整个系统的稳定性和性能造成影响，因此需要进行有效的抑制控制。
本文将对双馈风电机组网侧变换器L2增益干扰抑制控制进行详细讨论。
首先，将介绍双馈风电机组的基本原理及其组成部分。
然后，将详细论述L2增益干扰的原因和对整个系统带来的影响。
接着，介绍如何对L2增益干扰进行分析，并给出相应的抑制方法。
最后，将总结本文的主要内容，并探讨未来发展前景。
一、双馈风电机组简介双馈风电机组是一种采用了双馈发电机并且在电网侧连接了变流器的风力发电机。
双馈发电机由一台主发电机和一个副发电机组成，其中主发电机通常由三相绞线式异步电机组成，副发电机通常由三相鼠笼式感应电机组成。
同时，为了方便双馈发电机控制，还需要在机组中配置一个控制系统。
在双馈风电机组的运行过程中，风轮通过传动装置转动主轴，而转动主轴的同时也将主发电机带动转动，并且由副发电机产生一定的电磁功率输出。
主发电机所产生的电能通过转子绕组到达变流器，再由变流器输出到电网中。
而副发电机所产生的电能则经过传动装置再次带动风轮转动，从而达到增加风能的目的。
二、L2增益干扰的原因和影响在双馈风电机组的变流器运行过程中，由于存在电容等元件，会在高频范围内产生一定的噪声和干扰。
其中一个主要的干扰就是L2增益干扰。
L2增益干扰的原因是由于双馈风电机组的变流器输出电压和输出电流在高频范围内存在一定的耦合关系。
而这种电压和电流的耦合关系就使得系统中，如果出现L2进入谐振状态时，会产生一定的增益干扰。
浅谈双馈异步风力发电机试验方法
浅谈双馈异步风力发电机试验方法摘要：在我国科技不断发展，各领域技术水平逐渐提高的今天，随着全球能源危机的日益严重，对可再生能源的利用变得愈加重要，因此风电技术的研究发展迅速，增加风电技术的学习和能力提升是我国风电行业的当务之急。
关键词：双馈异步；风力；发电机；试验方法引言在风电机组中，双馈异步风力发电机因其具有励磁变频器容量小、无功调节能力强等优点成为目前广泛使用的机型。
1概述双馈型发电机是绕线式异步发电机的一种，具有定、转子两套绕组。
转子端输出、输入功率会随着电机运行状态流入或流出，具有双向性，功率的流入还是流出是由转子的转速来决定的。
转子的转速比同步转速高时，双馈型发电机的定子和转子绕组都向电网输出电能，相反，则从电网吸收电能。
在控制中，双馈型发电机时具有异步、同步发电机的一些特性，兼具有两种发电机的优点：定子具有独立的励磁绕姐；可调节功率因数；具有励磁电流幅值、励磁电流频率、励磁电流相位三个可调量，控制更灵活；具有变速恒频运行能力等。
2双馈异步风力发电机试验方法2.1并网测试a）由原动机将发电机拖至并网转速1000r/m，此时变流器应控制并网成功，并记录并网时刻的定子电流。
并网冲击电流最大值应小于电网额定电流峰值的30%。
b）原动机拖动稳定转速在并网转速，变流器控制发电机输出功率分别达到100kW、300kW，500 kW、1000 kW稳定运行10分钟，1200 kW、1800 kW、2300kW、2500 kW分别稳定运行30分钟，并记录此时的定子电流、电压及网侧电流，变流器此过程应能正常运行。
2.2温升试验温升试验的目的是通过试验得到电机绕组、轴承、集电环等各发热部件在规定的工作条件下运行并达到温升稳定使的温度或者温升值。
用于考核电机所用的绝缘材料、生产工艺是否满足电机正常工作及设计寿命的要求。
试验时，在额定运行条件下，电机应正常运行，并且各部位温度不应超过规定的温升极限值；参考国标相关规范，试验进行至相隔半小时的两个相继读数之间温升变化不超过1K，即可认为温度达到稳定。
双馈型风机与直驱型风机的比较分析 _2_
双馈型风机与直驱型风机的比较分析学号：姓名:学院(系): 自动化学院专业: 电气工程及其自动化2013 年1 月双馈型风机与直驱型风机的比较分析1、引言1.1风力发电的背景风力发电是电力可持续发展的最佳战略选择。
清洁、高效成为能源生产和消费的主流,世界各国都在加快能源发展多样化的步伐。
从20 世纪90 年代开始,世界能源电力市场发展最为迅速的已经不再是石油、煤和天然气,而是太阳能发电、风力发电等可再生能源。
世界各地都在通过立法或不同的优惠政策积极激励、扶持发展风电技术，而中国是风能资源较丰富的国家,更需要开发利用风电技术。
技术创新使风电技术日益成熟。
目前,在发达国家风电的年装机容量以35.7%高速度增长。
一个重要原因是各国积极以科学的发展观,采取技术创新,使风电技术日益成熟。
目前单机容量500kW、600kW、750kW 的风电机组已达到批量商业化生产的水平,并成为当前世界风力发电的主力机型,兆瓦级的机组也已经开发出来,并投入生产试运行。
同时,在风电机组叶片设计和制造过程中广泛采用了新技术和新材料，风电控制系统和保护系统广泛应用电子技术和计算机技术,有效地提高风力发电总体设计能力和水平,而且新材料和新技术对于增强风电设备的保护功能和控制功能也有重大作用。
风力发电将能迅速缓解我国能源急需和电力短缺的局面，近两年中国出现大面积的缺电，风能发电对于缓解缺电具有非同寻常的意义。
风电的诸多优势中，一个重要特点是风电上马快，不像火电、水电的建设需要按年来计算，风电在有风场数据的前提下其建设只需要以周、月来计算，即风场是可以在短时间内完成的。
世界风电正在以33%甚至在部分国家以60%以上的增速发展，我国完全有可能以迅速发展风电的模式来解决我国燃眉之急的电力短缺。
1.2世界风电技术的发展进入二十一世纪之后，随着现代电力电子技术的不断发展，新材料的涌现以及工艺的不断完善，世界风力发电技术又向前迈进了一大步，主要表现如下：（1）风力发电单机容量继续稳步上升。
双馈风电机虚拟同步控制工程应用
双馈风电机虚拟同步控制工程应用双馈风电机虚拟同步控制工程应用步骤一：介绍双馈风电机双馈风电机是一种常用于风能发电的发电机，其特点是具有两个转子绕组，一个是主转子绕组，另一个是副转子绕组。
主转子绕组通过变频器和功率变压器与电网相连接，而副转子绕组则通过滑环装置与风轮相连接。
步骤二：介绍虚拟同步控制虚拟同步控制是指通过对双馈风电机的控制，使其在输出功率和电网频率变化时，能够保持与电网的同步运行。
这种控制方式可以提高风电机组的稳定性和可靠性，减少对电网的影响。
步骤三：双馈风电机虚拟同步控制的原理虚拟同步控制的实现主要依靠对双馈风电机的转子电流进行控制。
通过对双馈风电机的电流进行调节，可以实现对电机的输出功率和转速的控制，进而实现与电网的同步运行。
步骤四：双馈风电机虚拟同步控制的关键技术实现双馈风电机虚拟同步控制的关键技术包括电流控制、转子位置估计、电网频率估计等。
电流控制可以通过采用PI控制器或者模型预测控制等方法实现，转子位置估计可以通过采用滑模观测器或者卡尔曼滤波器等方法实现，电网频率估计可以通过采用PLL锁相环等方法实现。
步骤五：双馈风电机虚拟同步控制的应用双馈风电机虚拟同步控制在风电场中得到了广泛的应用。
通过虚拟同步控制，双馈风电机可以在电网故障或电网频率变化时，及时调整输出功率和转速，保持与电网的同步运行。
这不仅提高了风电机组的稳定性和可靠性，同时也减少了对电网的影响，提高了电能的利用效率。
步骤六：总结双馈风电机虚拟同步控制是一种有效的风电机组控制方法。
通过对双馈风电机的转子电流进行控制，可以实现与电网的同步运行，提高风电机组的稳定性和可靠性。
双馈风电机虚拟同步控制在风电场中得到了广泛的应用，为风能发电的发展提供了有力的支持。
双馈风电机组高电压穿越技术及应用阐述
双馈风电机组高电压穿越技术及应用阐述摘要：风能是清洁可再生能源，目前世界各国都在大力开发风能发电。
在经过一段时间的探索与发展后，我国的风力发电技术已较为成熟，但也仍存在一些问题。
如随着电网中风电渗透率的增大，电网的运行也受到更大的影响与扰动。
并网稳定性差、故障穿越能力弱等技术问题使电网的安全性与稳定性大大降低。
基于这一背景，本文运用文献法、调查法、定性与定量结合分析法等双馈风电机组高电压穿越技术及应用问题展开探究论述，提出些许观点，以供借鉴参考。
关键词：双馈风电机组；高电压穿越技术；技术应用现如今，全球能源快速枯竭，生态环境不断恶化，继续大力开发与应用传统化石能源已非可行之路径，世界各国要想持续发展就必须合理开发与应用清洁能源。
我国是世界人口大国，也是能源消耗大国，我国各行各业对能源的需求巨大，但我国人均资源不足，且资源的转换率与利用率均相对较低。
在此情况下，我国必须提高清洁能源开发利用技术水平，探索构建出一条可持续发展的清洁能源发展之路。
风是由太阳辐射引起空气流动产生的一种自然现象。
风能属清洁可再生能源，世界风能数量巨大。
在能源危机加重、生态环境恶化的今天，研究与发展风能开发利用技术，提高风能开发利用率是必然与必要的举措。
在经过一段时间的探究与发展后，我国的风力发电技术已相对成熟，但也仍存在一些问题。
如：在于电网中并入大容量风电机组后，会引起并网接入点功率与电压振荡，情况严重时，可能会引起过电压及系统脱网现象，使电网的正常运行受到严重影响，也给用户的日常用电带来不便。
因此目前在将风力发电机组并入电网时，首先需考虑与解决电压振荡及系统脱网等问题，要对风电机的类型及控制方法展开研究与优化。
此外，将风力发电机组并入电网虽然有利于提高风力发电的稳定性，但会对电网及风电场的稳定性产生一定影响。
大容量的风电机组并入电网，电网电压容易出现波动，电网的安全性与稳定性会受到冲击，风力发电机组必须具备足够的低压穿越与高压穿越能力。
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通过 滑环 与转 子回路 相连 ，电网侧变换 器通 过一 台
平 波 电抗 器和 一 台变 压器 向电网送 电 。变 速恒频 双
风力机 利用气 流经 过 叶片时产 生 的升力或 阻 力 来推 动 叶片 的转 动 ，得 到 的机械 转矩通 过传 动装置
传至发 电机 转子，感应产生 电能 ，经过 电气控制 ，并
０ 引 言
近 年来 ，可 再生 能源 的开 发利用 越来 越受 到 世
需要与 电网频 率保 持一致 ，即频 率保 持恒定 。 风力发
电机一般有 两种 形式 ，即恒速恒频和变速恒频 。恒
速恒 频技术 是指 在发 电机发 电过程 中，保 持风 车转 速 （ 电机转 速） 定 ， 以输 出恒频 的 电能 ；变 速恒 发 恒 频技 术是指 风车 转速 （ 电机 转速 ） 发 随风速 变化 而改 变 ， 然 后通 过 电力 电子 器 件 的 控 制 得 到恒 频 的 电
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我 国的风 力发 电产 业得 到 了迅速 的发 展 ，风 电装机
容量 不断 提高 。
能 。恒 速恒 频机 组 的风 车要 求转速 保持 不变 ，而风
速 又 经常在 变化 ，则 风能转 换效 率不可 能保持 在最 佳 值 ；而变速 恒频 机组 的风车 和发 电机 的转速 可在
很 大 范围 内变化 ，可 以通 过适 当 的控 制 ，使风 车 的
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行 。即在 桨距 角不变 时 ，在一个 特 定的风速 下 ，风
力机 只有 运行在 一个 特定 的转速 下 ，才能 获得最 大
在 风 力 发 电技 术 中 ，基 于 变 速 恒 频 双 馈 感 应 电机 （Ｆ Ｇ 的风力发 电系 统转 子流入 的励磁 电流频 Ｄ Ｉ）
作 者 简介 ：许 文超 （９ ９ ） １７一 ，男 ，高级 工程 师 ，硕士 ，从事 电力 发展 规划 及新 能源 接入 电网研究 工作 。
一
２ — ９
风 电机组 的主 要部 分是 感应 发 电机 ，机 组通 过 感应 发 电机将 风机 的机 械功 率转 化为 供给 电网的 电 功率 。 当风 力发 电机 并 网运 行 时 ，发 电机 的频率 Ｊ
风 轮 叶尖速 比 （ 线速 度与 风速之 比） 叶尖 处于或接 近
最 佳值 ，从而 最大 限度地利 用风 能发 电 。
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３ 江 苏省 电 力公 司 ，江 苏 南京 ２ ２） １０４ ０
摘
要： 根据风机 的运行特 性 ，探 讨 了最 大风能 的跟踪和捕 获原理 ，分 析 了变速恒 频风力发 电系
统转 子侧 、电 网侧变换 器控 制 的关 键技术 。对 于转 子侧 变换器 ，在 分析双 馈 电机数 学模 型的基础 上 ， 采用 定子磁 链定 向矢量 控制 技术 ，推 导 出 了有功 、无功 功率解 耦控制 的策 略；网侧变换 器采用 电网 电
双馈风 电机 组在风力发 电中的应用
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电工电气 （０ ２Ｎ ． ２ １ ｏ７ ）
产 品 与 应 用
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双 馈 风 电机 组 在风 力发 电 中的应 用
许 文 超 田强 ， ，黄 河。
（ １江 苏省 电力设计 院，江苏 南京 ２ １ ；２苏州供 电公 司，江苏 苏州 ２ ０ ； １１２ ０ １０４ ５
界 各 国的广 泛重视 ，风能 作为 一种可 持 续发展 的新 能源 ， 以其 无污 染性 和可 再生 性 ，成 为 一种很 有 发 展 前途 的绿 色 能源 。风能和 潮 汐能 、太 阳能等 能源 相 比，其 利 用 率最 高 ，最 高利用 率 可 达 ５ ％ ０ ，具有 可 与常 规发 电方 式 比拟 的竞 争力 …。因此近 几 年来
馈风 力发 电系统 原理 如 图２ 示 。 所
入 电网 。风力机 从风 中吸收 的功率 为 Ｊ ：
Ｐ＝ ｐ ｗ ｐ Ｒ２ ３ ｖＣ
￣
（， ） ，
（） １
公式 （） １ 中ｐ为空气密 度 ， 为叶 片半径 ， 为风
速 ， 为风能捕获 系数 ，是 叶尖速 比 和桨距 角 的
电工电． （０ ２ ．） ＿ ２ １ ７ 【 Ｎｏ
双 馈风 电机组在风力发 电中的应用
率 、幅值 和相位 可控 ，具有变速恒频运行 的特 性，风 能利用 系数 高 ，能吸收风 速突 变产 生的 能量波 动 以 避 免机 械部 件承 受过大 的应 力 ；能通过控 制变 频器 实现发 电机输 出的有功功 率、无功功率解耦控制 ，改 善 电网 的功率 因数及 电压稳 定性 。其与 传统 的基 于 普通 异步 发 电机 的恒 速恒频 风力 发 电系 统相 比具有 明显 的 优 势 ， 因此 已逐 渐 成 为 风 电市 场 的主 流 机
压 定 向 矢 量 控 制 技 术 ， 据 Ｐ Ｍ变 换 器 的 数 学 模 型 ， 建 了 电流 内环 、电 压 外 环 的双 闭 环 Ｐ 控 制 系 统 ， 根 Ｗ 构 Ｉ
从而满 足 了转 子侧 、电 网侧变 换器控制 目标 的要求 。 关键词 ： 双馈风 电机 组；变速恒 频；矢量控制 ；解耦控制 中图分类号 ：Ｔ ６ ４ Ｍ １ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ — ｌ ５ ２ １ ） ７０ ２ — ５ ０ ７ ３ ７ （０ ２ ０— ０ ９ ０
函数 。
图２ 变速 恒 频 双馈 风 力发 电 系统 原 理 图