双馈异步发电机(讲课)
双馈发电机原理讲解完整版
双馈发电机原理讲解 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】一．双馈发电机原理讲解二．风力发电机的主要类型1．异步发电机笼鼠式异步发电机特点：应用于早期的风力发电机，离网型的小型发电机，结构简单，性能稳定，成本低。
缺点：并网运行时，转速必须超过同步转速，在风速较小的时候效率很差。
一般做成大小两个发电机，或者改变定子绕组以改变同步转速，按照风速段转换。
绕线转子异步发电机特点：转子绕组外接电阻，在风速变化的时候，改变外接电阻的大小以控制输出的功率。
风速大的时候多余的能量可以消耗在转子电阻上。
双馈异步发电机特点：使用双馈变频器对转子进行交流励磁，随着转子物理转速的变化，改变交流励磁的交流电的频率，幅值，相序以及相位，以使定子输出的电压幅值和电流频率保持恒定，同时可以向电网输出感性或容性的无功。
2．同步发电机永磁同步发电机特点：转子由永磁材料制成，结构简单，不易损坏和维护方便，容量可以做到很大。
转子可以做成很多级，这样可以使其同步转速降低，配合全功率变流器，在低风速的时候也可以发电。
一般用于海上风机。
直流励磁同步发电机特点：现在的水力和火力发电机组使用的形式，转子由直流励磁，改变励磁电流的大小，可以调节输出的功率大小和因数。
三． 双馈异步发电机原理1．旋转磁场旋转磁场就是一种极性和大小不变，且以一定转速旋转的磁场。
从理论分析和实践证明，在对称三相绕组中流过对称三相交流电时会产生这种旋转磁场。
三相对称绕组就是三个外形、尺寸、匝数都完全相同、首端彼此互隔120o 、对称地放置到定子槽内的三个独立的绕组由电网提供的三相电压是对称三相电压，由于对称三相绕组组成的三相负载是对称三相负载，每相负载的复阻抗都相等，所以，流过三相绕组的电流也必定是对称三相电流。
2．旋转磁场的转速和转向以异步电动机为例，说明旋转磁场的转速和方向同励磁电流的关系。
① ωt=0 o 时，合成磁场方向：向下② ωt=60o 时，合成磁场方向顺时针转过60o 。
双馈发电机原理讲解
双馈发电机原理讲解 GE GROUP system office room 【GEIHUA16H-GEIHUA GEIHUA8Q8-一．双馈发电机原理讲解二．风力发电机的主要类型1．异步发电机笼鼠式异步发电机特点：应用于早期的风力发电机，离网型的小型发电机，结构简单，性能稳定，成本低。
缺点：并网运行时，转速必须超过同步转速，在风速较小的时候效率很差。
一般做成大小两个发电机，或者改变定子绕组以改变同步转速，按照风速段转换。
绕线转子异步发电机特点：转子绕组外接电阻，在风速变化的时候，改变外接电阻的大小以控制输出的功率。
风速大的时候多余的能量可以消耗在转子电阻上。
双馈异步发电机特点：使用双馈变频器对转子进行交流励磁，随着转子物理转速的变化，改变交流励磁的交流电的频率，幅值，相序以及相位，以使定子输出的电压幅值和电流频率保持恒定，同时可以向电网输出感性或容性的无功。
2．同步发电机永磁同步发电机特点：转子由永磁材料制成，结构简单，不易损坏和维护方便，容量可以做到很大。
转子可以做成很多级，这样可以使其同步转速降低，配合全功率变流器，在低风速的时候也可以发电。
一般用于海上风机。
直流励磁同步发电机特点：现在的水力和火力发电机组使用的形式，转子由直流励磁，改变励磁电流的大小，可以调节输出的功率大小和因数。
三． 双馈异步发电机原理1． 旋转磁场旋转磁场就是一种极性和大小不变，且以一定转速旋转的磁场。
从理论分析和实践证明，在对称三相绕组中流过对称三相交流电时会产生这种旋转磁场。
三相对称绕组就是三个外形、尺寸、匝数都完全相同、首端彼此互隔120o 、对称地放置到定子槽内的三个独立的绕组由电网提供的三相电压是对称三相电压，由于对称三相绕组组成的三相负载是对称三相负载，每相负载的复阻抗都相等，所以，流过三相绕组的电流也必定是对称三相电流。
2． 旋转磁场的转速和转向()()︒-=︒-==240sin 120sin sin t I i t I i tI i m C m B m A ωωω以异步电动机为例，说明旋转磁场的转速和方向同励磁电流的关系。
《风电场课件》双馈异步发电机共28页
发电机型号含义
为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源 学习·实践·分享
3、发电机相关参数
为人类奉献蓝天白云，给未来留下更多资源 学习·实践·分享
发电机附件
定子每相线圈安装2个PT100； 前后轴承各装有2个PT100； 检测热空气装1个PT100； 内冷外冷电机； 主电刷和接地碳刷均具有碳刷磨损监控装置； 定、转子雷电保护装置；
转子
集电环 刷架
定子、转子接线盒
发电机编码器
发电机的冷却风扇
发电机如果采用空/空冷却方式，空/空冷却器放置在电机 上方，由前端或上方的小通风电机驱动，电机工作时，冷 却器开启工作，电机内部通过转子风扇作用形成内循环风 路，将热空气打到电机上方冷却器的散热器管管路外壁上， 管路外壁吸收电机内部热量；散热器两个轴流风电机组从 机舱内部吸入冷空气并使之仅通过散热器管路内壁，形成 独立于电机的外部风路，把管路外壁吸收的电机热量带走， 从而不断冷却电机。有些电机空冷器部分空间与滑环室相 连，使部分冷却风通过空冷器管道进入滑环室冷却滑环， 并经过滤器将碳粉过滤后吹出。有些电机滑环室，非传动 端轴上安装风扇，冷却风由周围环境吸入经滑环室通过过 滤器吃出机舱。正常冷却是电机工作的必要条件，日常维 护时应定期检查小通风电机接线是否松动、轴承是否正常， 确保其正常工作。
风机并网后的三种状态：
亚同步状态：即转子转速n<同步转速n1=1500rpm时，这个时
候转子旋转磁场和转子转向相同n+n2=n1，转子励磁，只有定 子发电；
超同步状态：即转子转速n>同步转速n1=1500rpm时，这个时
候转子旋转磁场和转子转向相反即n-n2=n1，定子和转子都发 电；
同步状态：即转子转速n=同步转速n1=1500rpm时，此时发电
双馈异步发电机培训。
邱渠第一风电场 2016年10月
龙源宁夏风力发电有限公司
LONG YUAN NING XIA WIND POWER CO.,LTD.
主讲内容
1. 概述 2. 使用条件 3. 结构特点及工作原理 4. 控制原理 5. 维护
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转速度，则只要维持 n±n2 =n1 =常数,见式③，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f1不变 。
n±n2 =n1 ③
双馈电机的转差率 电流频率应为：
，则双馈电机转子三相绕组内通入的
④
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1概述
1.1型号、名称和主要技术数据 1.1.1型号：DFWG-1500/4-1 1.1.2名称：双馈异步风力发电机，以下简称发电机。
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1.1.3发电机的主要技术数据见下表
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3.1.7电机两端盖均装有轴承测温元件WZP2M-201端面铂热电阻 2×双支 Pt100（共 2个)，用以监控轴承温度，不得超过 95℃。 3.1.8电机两轴承外盖均装有自动加油装置,机械加油装置和抽拉式的排 油装置，预留了定转子避雷器安装位置； 3.1.9从轴伸端看，定、转子出线盒装于电机右侧； 3.1.10从轴伸端看,电机转向为逆时针，出线端标志顺序与端电压相序为 同方向； 3.1.11发电机的底脚、机座上和出线盒内,具有接地端子,并有接地符号 标志。 3.1.12转子滑环装于非轴伸轴承外端，刷架通过3×M16的螺栓装于端盖 外侧，并带有二接地电刷，以防轴电流。滑环小轴尾端装有编码器用于 865-900172-2048（莱纳-林德）速度信号的反馈。
风力发电技术-第七讲 双馈发电机
定子及转子同时向电网馈电。
*
双馈发电机特性
运行转速范围下的特性： ➢ 发电机总功率 ➢ 定子功率 ➢ 转子功率 ➢ 转子电压 ➢ 转子电流
*
双馈发电机维护
电刷维护方法
检查周期为运行后一周，以后每六个月维护一次。 ➢ 在发电机停机时把独立的电刷拔出来检查。
对于定子绕组 R1（最低值，20℃时）≥15×Un兆欧 R1（最低值，75℃时）≥ 5×Un兆欧， Un(定子额定电压，kV)
对于转子绕组 R2（最低值，20℃时）≥10×Un兆欧 R2（最低值，75℃时）≥ 2×Un兆欧， Un(转子开口电压，kV)
此处的最低值适用于当整个绕组测量时，而逐相测量时的最 低值则加倍。
*
双馈发电机工作原理
双馈发电机三种运行状态
双馈发电机在稳定运行的时候，定子旋转磁势和转子磁势都是相对静止的、 同步旋转的。对双馈发电机来说有：np/60±f2=f1
式中： f1------定子绕组的电流频率； f2------转子绕组的电流频率； n-------转子的机械转速； p-------电机的极对数。
中的指示。
*
双馈发电机维护
绝缘电阻测试方法
绕组绝缘电阻为绝缘对于直流电压的电阻，此电压产生通过绝缘体及表面的泄漏电流。 绕组的绝缘电阻揭示了绕组有关吸潮及灰尘沉积程度的信息，即使没有达到最低值，也应干 燥或根据需要清洁发电机。
测量绝缘电阻
一个直流电压加在绕组被测部分及接地的机壳之间，在施加电压一分钟以后量取电阻值。 绕组不进行测试的部分以及测温元件都要接地。通常一个三相绕组是作一个整体来测量的。 发电机第一次运行之前或长时间不运行、放置之后再运行，应立即测量绝缘电阻值，原因是 经过不当运输、存放或装机之后，可能会有潮气浸入而造成绝缘电阻降到允许值以下。
双馈异步风力发电机(讲)
1.引言：风力发电机组主要包括变频器，控制器，齿轮箱（视机型而定），发电机，主轴承，叶片等等部件，在这些部件中发电机目前国产化程度最高，它的价格约占机组的10%左右。
发电机主要包括2种机型：永磁同步发电机和异步发电机。
永磁同步发电机低速运行时，不需要庞大的齿轮箱，但是机组体积和重量都很大，1.5MW 的永磁直驱发电机机舱会达到5米，整个重量达80吨。
同时，永磁直驱发电机的单价较贵，技术复杂，制造困难，但是这种机型的优点是少了个齿轮箱，也就少了个故障点。
异步发电机是由风机拖动齿轮箱，再带动异步发电机运行，因为叶片速度很低，齿轮箱可以变速100倍，以让风机在1500RPMF运行，目前流行的是双馈异步发电机，主要有1.25MV Y 1.5MV y 2MW三种机型，异步发电机的机组单价低，1KW大概需6000元左右，而且技术成熟，国产化高。
2.双馈异步发电机的原理：所谓双馈，可以理解为定子、转子同时可以发出电能, 发电机原理理论上说只要有动力带动电动机，在电动机的定子侧就能直接发出电能。
现代变速双馈风力发电机的工作原理就是通过叶轮将风能转变为机械转矩（即风轮转动惯量），通过主轴传动链，经过齿轮箱增速到异步发电机的转速后，通过励磁变流器励磁而将发电机的定子电能并入电网。
如果超过发电机同步转速，转子也处于发电状态，通过变流器向电网馈电。
双馈发电机正是由叶片通过齿轮箱变速，带动电机高速旋转，同时转子接变频器，通过变频器PW M控制以达到定子侧输出相对完美正弦波，同时在额定转速下，转子侧也能同时发出电流，以达到最大利用风能效果。
通俗的讲，就是要变频器控制转子电流，反馈到定子上面，保证定子发出相对完美的正弦无谐波电能，同时在额定转速下，转子也能发出功率出来。
有个大致感觉是 1.5MW 发电机的定子发电量大概1200KV，转子大约300KV，转子侧发出的功率要在30%以下，总之越少越好这样可以让变频器功率小点。
3.双馈异步发电机的设计难点：结构设计难点：因机舱封闭体积，风机运行环境非常恶劣，需要气温-30〜55度之间正常运行，希望电机尺寸尽量小，风机对发电机重量有严格要求，部分厂家对转子转动惯量也有要求。
双馈异步发电机原理最好的讲解
双馈异步发电机工作原理一、先知道什么是双馈风力发电机双馈发电的意思就是指感应电机的定子、转子同时能发出电能，双馈发电机其转子和定子都最终连于电网，转子与定子都参与励磁，其定子和转子都可以与电网有能量的交换。
二、双馈异步发电机的原理是通过叶轮将风能转变为机械转矩，通过主轴传动链，经过齿轮箱增速到异步发电机转速后，通过励磁变流器励磁而将发电机的定子电能并入电网。
如果超过发电机同步转速，转子也处于发电状态，通过变流器向电网馈电。
双馈发电机正是由叶片通过齿轮箱变速，带动以达到定子侧输出相对完美正弦波，同时在额定转速下，转子侧也能同时发出电流，已达到最大利用风能效果。
三、特点1、由于定子直接与电网连接，转子采用变频供电，因此，系统中的变频器容量仅仅取决于发电机运行时的最大转差功率，一般发电机最大转差功率为25%-35%，因而变频器的最大容量仅为发电机容量的1/4-1/3，这样系统的总体配置费用就比较低。
2、具有变速恒频的特性。
3、可以实现有功功率和无功功率的调节。
四、如何实现变速恒频。
设双馈发电机的定子转子绕组为对称绕组，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磁场，这个旋转磁场的转速n1为同步转速，它与电网频率f1及电机的极对数p的关系如下：n1=60f1/p ,同样在转子三相通入频率为f2的三相对称电流，所产生的旋转磁场速度为n2=60f2/p,改变f2即可改变n2，而且若改变通入转子三相电流相序，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一样，其频率将始终维持为f1不变。
双馈发电机的转差率s=(n1-n)/n1 ,则双馈发电机转子三相绕组内通入的电流频率应为f2=pn2/60=p(n1-n)/60=p(n1-n)/n1*n1=pn1/60*(n1-n)/n1=f1*s上式表明：在异步发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为f1*s的电流，则在双馈发电机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。
《风电场课件》双馈异步发电机
在风电场中的应用
1
小型风电机组
双馈异步发电机在小型风电机组中应用较广泛。
2
大功率风电机组
用于大功率风电机组时，双馈异步发电机的占比较少。
3
新兴领域
除了风电场，双馈异步发电机也应用于海上风电和光伏发电等新兴领域。
优缺点
• 成本较低，效率较高。 • 噪音、振动小，维修方便。 • 控制系统相对复杂。 • 对电网电压和频率要求高，不够灵活。
主要技术参数
额定功率 变频调速范围 变频器效率 多功率点输出
1.5~ 5M W 25%~ 100% ≥ 96% 采用电网侧M PPT控制方式实现
维护与保养
定期维护
按照制定的保养计划进行维护。
检查电缆和电气连接
检查电缆和接线，保证设备的电 气系统工作正常。
故障处理和更换
对故障进行分析，及时处理和更 换故障部件。
双馈异步发电机
风电场的灵魂，让风的力量转化为能源。
工作原理
转子电路
与电网同步运行，输出交流电。
定子电路
变流器电路
将风轮机转换的动能转化为电能。
将双馈异步发电机产生的电能转 变为电网所能接受的频率和电压 的电能。
结构
转子
由永磁体、感应线圈和同步 电机组成。
定子
由三相绕组和三相整流器组 成。
变流器
将双馈异步发电机产生的电 能转变为电网所能接受的频 率和电压的电能。
发展趋势
1 提升轮毂高度
提高风电机组装机容量和 降低电站建设成本。
2 研发新型风轮机叶片 3 智能化控制系统
提高发电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ率，降低成本。
提高运行效率和安全性， 减少设备故障。
双馈电机控制讲课文档
PI ir*d
PI
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PI ir*q
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接整流器
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2r/3s 驱动
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+
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三相电 压型逆
变器
三相转子电流
3s/2r
r ∫
r
－
－ +
s
sl + s
s
瞬时功 率计算
usdq isdq 3s/2r
现在三十二页，总共四十页。
FBS
IM
PLL
三相定子电压 三相定子电流
L A bL b A L aC L 1 m co 1 s( 2 ) 0
现在十二页，总共四十页。
运动方程和转矩方程
Tl Temn Jp g
dDgKg
dt np np
Tl为原动机提供的拖动转矩；Jg为发电机的转动惯量；Dg与转 速成正比的阻转矩阻尼系数；Kg为扭转弹性转矩系数；ω为电 机转子的电角速度； np为电机的极对数
网侧变流器的主要作用是维持直流侧电压的稳定和调节电网的功率 因数
现在二十六页，总共四十页。
控制有功功率 （电磁转矩）
控制直流电压和 网侧功率因数
现在二十七页，总共四十页。
3.2 转子侧变流器的控制策略
双馈发电机转子侧变流器控制策略
双馈发电机转子侧变流器的作用是控制定子侧发出的有功和无功功 率，根据第二部分推导的基于定子磁链定向的电机方程，可以看出 ： 定子有功、无功功率与转子q轴、d轴电流存在线性关系，因此转子 侧变流器采用功率外环、电流内环的双闭环控制策略
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MW风机双馈异步发电机培训稿
培训稿一、发电机主要参数1、型号： DFWG1500/4 双馈异步发电机。
2、额定功率： 1550kW(定子为 1320kW、转子为 230kW)。
3、额定电压： 690V。
4、额定电流： 1105A。
5、额定转距： .6、最大转距： ..7、额定转速：1750r/min 、转速范围：1000~2021r/min 、最高转速：2050r/min 、转向：从轴伸端看国电的为逆时针转动、东汽的为顺时, 不能够反转。
8、接线方式： Y9、极数： 410、绝缘等级： H11、防范等级： IP54〔集电环： IP23 〕12、冷却方式：空——空冷却13、安装方式： IMB3〔卧式安装〕二、结构上面：冷却器。
下面：机座〔定子：铁芯、线圈、接线盒——定子、转子、辅助，涡流风机、风筒、刷架等。
转子：转轴、铁芯、线圈、风扇、滑环、编码器等。
自动润滑泵〔国电没〕避雷器〔国电没〕三、轴承〔 SKF 6330N/C3 深沟球轴承〕1、补充润滑脂。
A、牌号：Mobilith SHC100 〔国电、明阳等〕，壳牌〔东汽、三一等〕油脂不能够发黑不能够变硬不能够被污染。
B、周期：运行 1000 小时。
〔装有自动润滑泵的为3000 小时〕C、油量：前后各 120 克。
D、后油嘴千万不能够掉，假设掉到滑环内腔可能损坏滑环，所以必然要弄出来〔能够撤掉碳粉收集盒软连接，手伸入此囗把油嘴弄出〕。
F、淸理汚油。
注：刚补充润滑脂后轴承温度可能会上升，但运行几个小时后温度会回落。
2、故障的判断。
轴承伤害时一般有以下征兆：a、温度高升。
b、振动大。
C、有异响〔轴承异响样本要屡次听，直到能清楚的分辨出为止〕, 发电机在空载、低速、刚带负载运行时，轴承可能有异响，但加负载运行一段时间、速度提高到必然程度后，异响消失，此情况是由于轴承运行温度高升，轴承油膜建立，滚珠润滑均匀所产生的，属于正常现象，不影响电机使用。
3、以致轴承温度高的主要原因及解决方法：A、冷却收效差 .检查两个风扇可否能正常工作及风道可否正常〔看冷却器侈位〕。
2MW双馈异步发电机基础培训资料
肠道传染病防治知识试题1、什么是感染性腹泻？由病原微生物及其产物或寄生虫引起的、以腹泻为主要临床特征的一组肠道传染病。
2、霍乱的潜伏期是多少天？泄吐期的临床表现有哪些？霍乱的潜伏期：一般为1 ~ 3天，短者3~6小时，长者7天。
霍乱的泻吐期：先泻后吐，无腹痛无里急后重，大便初为稀便，后为水样便，常见为黄水样、清水样，少数为米泔样或洗肉水样，无粪臭味，每日数次至十数次甚至更多。
少数病人有呕吐。
一般无发热，少数有低热。
持续数小时至1~2天。
3、霍乱治疗原则是什么？以静脉或口服补充液体及电解质为主；以抗菌药物及抑制肠道分泌药物为辅；强制性严格隔离。
液体疗法的原则：早期快速足量；先盐后糖；先快后慢；纠酸补钙；及时补钾。
4、中毒性菌痢的治疗？病原治疗——氟喹诺酮及三代头孢静滴。
休克型——抗休克。
(1)扩容纠酸；(2)血管活性药物；(3)保护重要脏器；(4)短期应用激素。
脑型：(1)脱水；(2)防治呼吸衰竭。
5、感染性腹泻的诊断原则是什么？依据患者的流行病学、临床表现及实验室检查结果进行综合判断，确诊必须有病原学的证据。
6、什么是手足口病？手足口病是由肠道病毒（以柯萨奇A组16型（CoxA16）、肠道病毒71型(EV71)多见）引起的急性传染病，多发生于学龄前儿童，尤以3岁以下年龄组发病率最高。
病人和隐性感染者均为传染源，主要通过消化道、呼吸道和密切接触等途径传播。
7、手足口病的临床诊断病例？（1）、.在流行季节发病，常见于学龄前儿童，婴幼儿多见。
（2）.发热伴手、足、口、臀部皮疹，部分病例可无发热。
极少数重症病例皮疹不典型，临床诊断困难，需结合病原学或血清学检查做出诊断。
无皮疹病例，临床不宜诊断为手足口病。
8、手足口病的确诊病例？临床诊断病例具有下列之一者即可确诊。
（1）．肠道病毒（CoxA16 、EV71等）特异性核酸检测阳性。
（2）.分离出肠道病毒，并鉴定为CoxA16、EV71或其他可引起手足口病的肠道病毒。
《风电场课件》双馈异步发电机
技术创新 临成本挑战，需要寻求经济可行的技 术方案。
THANKS
02
双馈异步发电机的系统组成
转子绕组
转子绕组是双馈异步发电机的重要部 分，负责产生磁场。它通常由铜线绕 制而成，并安装在转子的铁芯上。
转子绕组的匝数和连接方式对发电机 的性能和电压等级有着重要影响。通 过改变转子绕组的匝数，可以调节发 电机的电压和电流。
定子绕组
01
定子绕组是双馈异步发电机中的 固定部分，负责产生三相交流电 。它由铜线绕制而成，并安装在 定子的铁芯上。
清洁与除尘
保持发电机表面清洁，定期清除灰尘和杂物， 防止对发电机散热造成影响。
油液检查与更换
检查油液的品质和数量，确保油液符合要求， 并及时更换油液。
常见故障及原因分析
电压异常
电压过高或过低，可能是由于发电机 转速不稳定、励磁系统故障或负载不 平衡等原因引起。
振动与噪声
发电机绝缘材料老化或受潮，可能导 致绝缘故障，影响发电机的正常运行 。
智能电网
双馈异步发电机能够适应智能电网的需求，实现与电网的智能互联和优化调度，提高电网的运行 效率和可靠性。
未来发展前景与挑战
市场需求持续增长
政策支持与市场环境
随着可再生能源市场的不断发展，双 馈异步发电机的市场需求将持续增长， 具有广阔的市场前景。
政策支持和市场环境对双馈异步发电 机的发展具有重要影响，需要关注相 关政策动态和市场变化。
保护系统
保护系统是双馈异步发电机的安全保障，用于保护发电机免 受过载、短路等故障的影响。它包括熔断器、断路器、继电 器等组件。
保护系统在发电机出现故障时，能够迅速切断电源或发出报 警信号，以防止故障扩大，确保发电机和风力机的安全运行 。
双馈发电机工作原理讲课教案
双馈发电机工作原理第七章双馈风力发电机工作原理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，但是由于其具有独立的励磁绕组，可以象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：一是可调节的励磁电流幅值；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，可改变发电机的转速，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移，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调节无功功率，还可以调节有功功率。
交流励磁电机之所以有这么多优点，是因为它采用的是可变的交流励磁电流。
但是，实现可变交流励磁电流的控制是比较困难的，本章的主要内容讲述一种基于定子磁链定向的矢量控制策略，该控制策略可以实现机组的变速恒频发电而且可以实现有功无功的独立解耦控制，当前的主流双馈风力发电机组均是采用此种控制策略。
一、 双馈电机的基本工作原理设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1n 称为同步转速，它与电网频率1f 及电机的极对数p 的关系如下：pf n 1160=（3-1）同样在转子三相对称绕组上通入频率为2f 的三相对称电流，所产生旋转磁场相对于转子本身的旋转速度为：pf n 2260=（3-2）由式3-2可知，改变频率2f ，即可改变2n ，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。
风力发电机并网原理PPT课件
二、华锐风机并网方式简介
• 1. 预充电(S2)：防止高频滤波器件过流。 预充电接触器吸和，变频器直流母排充 电至970DC左右，网侧变频器工作，母排 直流电压经网侧变频器逆变使A点电压渐 升为690AC，且电流值为57A。如果没有 预充电环节，直接吸和网侧接触器，会 使A点瞬间过电流。
• 2. 网侧变频器接触器闭合(S6)。网侧变 频器接触器闭合，同时预充电接触器断 开，能量从网侧经变频器至直流母排， 母排电压为1050DC，网侧变频器提供系 统所需无功能量，包括变压器、高频滤 波装置等。
三、GE风机并网方式简介
• 1. 预充电：预充电接触器MA吸和，变频 器直流母排充电至970DC左右，机侧变频 器工作，母排直流电压经机侧变频器逆 变对发电机转子加电压。
• 2.风机达到并网转速，同时网侧变频器 及5Q2检测电压等条件达到并网条件，网 侧接触器合，预充电接触器分。
• 3. 5Q1和5Q2检测5Q3两侧电压、频率等 并网条件，如条件达到5Q3合，风机并网
风力发电机并网
一、双馈异步发电机并网方式简介 二、华锐风机并网方式简介 三、GE风机并网方式简介
一、双馈异步发电机并网方式简介
1.双馈异步发电机 发电机的定子直接连接到电网上，转子 和变流器相连。当风力驱动发电机旋转 时，在变流器的控制下，发电机把机械 能转换成电能向电网馈电。
• 实际运行中，如果转子的机械转速nr2与 三相交流电流在转子表面产生的旋转磁 场的转速nr1(两者方向可以相同或相反) 之和等于电网频率为50Hz的发电机的同 步转速ns，即nr1±nr2=ns，此时在发电 机气隙中形成的同步旋转磁场就会在发 电机定子绕组中感应出频率为50Hz的感 应电势。
此时输入转子电流的频率fr1为：
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当双馈发电机输出的有功功率和转速保持恒定时，调节转 子励磁电流可以调节无功功率，控制功率因数。 当处于“欠励状态”时，定子电流Is超前于电网电压Us， 定子电流中有超前的无功分量，发电机的输出中，有超前 的无功功率；当从某一欠励磁状态开始增加转子励磁电流 时，发电机输出的超前无功功率开始减少，从而定子电流 中超前的无功分量也开始减少；达到正常励磁时，无功功 率变为零，定子侧电流中的无功分量也变为零，此时 cosφ=1；如果此后继续增加转子励磁电流，将进入“过 励状态”，定子电流Is滞后于电网电压Us，定子电流中有 滞后的无功分量，发电机将输出滞后性的无功功率，随着 转子励磁电流的增加，定子电流中滞后的无功分量也增加。 因此，欠励磁时功率因数超前（容性），过励磁时功率因 数滞后（感性）。双馈发电机具有与同步发电机相似的无 功功率调节特性曲线（即“V”形曲线） 。
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3.
总体结构概况
4.
定子
主要零部件
转子
前端盖
后端盖
集电环、刷架
定、转子接线盒
空/空冷却器
5. •
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电磁数据 发电机类型：交流异步双馈发电机 极数：4 额定输出功率：1550kW 额定定子输出功率：1325kW 额定转子输出功率：225kW 定子额定电压：690V 转子开路电压：1955V 额定转速：1755r/min 工作转速范围：975~1970r/min 功率因数：＋0.95~－0.95 效率：97% 定子接法：△ 转子接法：Y
③
④
由于风力发电机使用场合的特殊性，设计使用寿命要求 ≥20年。因此在结构设计时，着重考虑以下几个方面： 耐低温。主体结构的材料采用耐低温的材料。 整体结构耐振性能。箱式+框架式结构的机座，一方面 保证了发电机整体的刚性，另一方面适应实际运行时被 固定在四个弹性支撑件上。 杜绝轴电流的产生。一是发电机的轴承套采用绝缘轴承 套的结构。二是在轴的两端再安装接地碳刷，进行二次 保护。 实时监控系统及雷电保护装置（选配）。 定子每相线圈安装2个PT1OO。 前后轴承各装有2个PT1OO。 主电刷和接地碳刷均具有碳刷磨损监控装置。 定、转子雷电保护装置。
变速恒频双馈发电机运行时电机转速与定、转子 绕组电压频率关系的数学表达式： f1=（p/120）×nr±f2 式中： f1为定子电压频率； p为电机的极数； nr为双馈发电机的转速； f2为转子励磁电压频率。 由上式可知，当转速nr发生变化 时，若调节f2变 化，可使f1保持恒定不变，实现双馈发电机的变 速恒频控制。
6. ① ②
特点 额定容量大，转动惯量小。为了控制发热，定转子冲片 选用低损耗优质冷轧硅钢片。 发电机工作时，转子采用变频器供电。而变频器在使用 IGBT作为功率元件后，电机的转子线圈将承受来自变频 器的过电压冲击。因此对电机转子的绝缘结构，我们做 了以下针对性的设计： 转子的工作电压范围在0～700V，我们在转子线圈绝缘 结构设计时，将转子线圈的电压提高至2000V作为转子 线圈绝缘电压设计基值。 先进的绝缘结构。采用多层亚胺薄膜补强的优质云母带 作为线圈的主绝缘，提高耐电性能，同时辅以低电阻防 晕网状纸，减少尖端放电的可能性，两者结合保证了转 子绝缘的可靠性。 工艺上，转子线圈采用成型线圈。同时转子槽形经特殊 设计，线圈可以轻松放入槽内，最大限度保证转子线圈 绝缘层不受到损坏。 VPI（真空压力）浸漆+旋转烘焙。提高挂漆量的同时， 提高转子的平衡精度。
变速风力发 电机组
可以方便调 节有功功率 和无功功率 的输出，同 时调节电网 的功率因数。
变速风力发电机组
可以控制励磁调节发 电机的功率因数，使 功率因数达到1。在 相同条件下，同步发 电机的调速范围比异 步发电机更宽。
二、双馈发电机的工作原理
双馈发电机的定子绕组接工频电网，转子绕组由具有可调节频率、相 位、幅值和相序的三相电源励磁，采用双向可逆专用变频器。双馈发 电机可以在不同的风速下运行，其转速可以随风速的变化做相应调整， 使风力机的运行始终处于最佳状态，提高了风能的利用率。同时，通 过控制馈入转子绕组的电流参数，不仅可以保持定子输出的电压和频 率不变，还可以调节输入到电网的功率008.02.12
一、 风力发电机的主要类型
异步发电机 双速发电 机 绕线式异步发 电机 双馈异步发 电机 同步发电机 低速永磁同步发电机
使用 场合
特点
定桨距风 力发电机 组
低风速低 速运行， 使发电机 也具有在 较高的效 率水平。
变桨距风力发 电机组
高风速时可以 通过控制转子 电阻，使得输 出功率保持平 稳。
五、双馈异步发电机YRSFK500L1-4概况
1.
发电机型号的含义
2.
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结构数据
安装方式：IMB3 发电机安装倾斜角：5° 发电机本体防护等级：IP54 发电机集电环外壳防护等级：IP23 冷却方式：IC616（带空/空冷却器） 平衡等级：G2.5 绝缘等级：F 转动惯量：45kgm2 最大工作转速：2050r/min 最大转速：2400r/min 环境运行温度：－30℃~＋40℃ 环境生存温度：－40℃~＋50℃ 电机总重量：5.8t
发电机的使用维护 ① 运输、存储 ② 安装、调试 ③ 维护、保养 润滑脂的补充 电刷维护 滑环维护 热敏元件检测数据的分析判断 风机的正常使用
7.
谢谢大家！
三、双馈发电机的特点
1.
由于定子直接与电网连接，转子采用变频器 供电，因此，系统中的变频器容量仅取决于 发电机运行时的最大转差功率，一般发电机 的最大转差率为25%~35%，因而变频器的 最大容量仅为发电机额定容量的1/4~1/3。这 样，系统的总体配置费用就比较低。 具有变速恒频的特性。 可以实现有功功率和无功功率的调节。
a.
亚同步发电运行 nr ＜n1时 ， （即 0＜S＜1） f2取正号，如果忽 略各种损耗，则发电 机的能量关系为： P电磁=P机械+P转差 P上网=P电磁 （定子馈电，转子由变 频器提供励磁）
超同步发电运行 nr ＞ n1时， （即 S＞1） f2取负号，如果忽略 各种损耗，则发电机 的能量关系为： P机械=P转差+P电磁 P上网=P转差+P电磁 （定子馈电+转子馈 电） 注：n1为发电机的同步 转速。
4. a.
b.
其它 输出电能质量 由于电网本身质量的影响因素和发电机转子绕组所接双向逆变 器非正弦电源的影响因素不易排除，因此，对双馈发电机输出电能 的质量很难有个准确合理的界定，此项性能的考核方法还有待商榷。 短路电抗测定 在这里，“短路”的概念指的是发电机的突然三相短路，“电 抗”的概念指的是发电机在突然三相短路的瞬变状态下的超瞬变电 抗。这以往是在同步发电机中需要考虑的一种过渡过程，由于在这 一过程中，电流、转矩的变化较大，需要考虑与发电机相连的电器 与机械系统的承受能力，而双馈发电机的工作原理与同步发电机有 一定的相似性，因此，对双馈发电机进行短路电抗测定也开始被提 及。鉴于目前国际上对此还没有一个具体的测定方法，所以，我们 至今也没有看到一个具体测定的实例。如果参照同步发电机测定短 路电抗的方法，在试验条件和操作性方面，还有一些具体问题需要 解决。 因此，以上两项，目前只能作为研究项目，尚不能进行正式的 考核。
2. 3.
四、双馈发机考核的关键点
1. a.
b.
c.
2. a. b.
3.
工作特性 空载特性测定 负载特性测定（包括转 子绕组短路状态下异步 发电机的固有特性和转 子绕组由双向逆变器供 电状态下的调节特性） 效率计算和特性曲线绘 制 温升考核 cosΦ=1 cosΦ=±0.95 一般电机试验项目 绝缘介电性能、噪 声、振动、超速、转动 惯量等