双馈电机定子电流计算
双馈电机原理
双馈电机原理1 单馈电机与双馈电机众所周知，一般线绕型异步电动机转子串电阻调速（图1a）或按可控硅低同步串级调速（图1b）其转子调速（n）均低于定子同步转速(n1),转差功率（PS）都是从转子绕组输出，前者消耗在外接电阻上，后者回输到电网上。
（转差功率即转子铜耗。
电机同步转速不变，输出转速变小时，转子电流增加，转子铜耗增加。
即转速越低，转差功率越大；异步电机定子旋转磁场与转子转速的差额率称转差率）通常，人们将这种定子由固定电源（一般为工频电网电源）供电，转子消耗或回收转差功率的交流异步电动机称为―单馈‖电机。
忽略电机损耗，设电机定子电磁功率为P1，电源相序为A-B-C ；电机转子绕组同步转速为n2,(转子三相电流相序为a-b-c)；转子输出机械功为PM,则单馈电机的功率与转速关系为：P1=PM+PS ……………………………….....①单馈电机功率（P1）=转子输出机械功（PM）+转差功率（PS）n=n1-n2 ……………………………………….②单馈电机转速（n）=定子同步转速（n1）—转子同步转速（n2）欲使电机转速超越同步转速，根据电磁感应关系和电机稳定运行条件可知，电机转子绕组应由另一套输出电压为Ef的独立附加电源Sf（又称交流励磁电源）供电，并向转子绕组输入转差功率PS，且励磁相序应改为a-b-c（图1c）。
这种定、转子绕组分别由各自交流电源供电的交流电机称为―双馈‖电机。
工作于超同步电动状态的―双馈‖电机其功率及转速关系为：P1+PS=PM ………………………………………③双馈电机功率=转子输出机械功（PM）—转差功率（PS）n=n1+n2 ………………………………………......④双馈电机转速=定子同步转速（n1）—转子同步转速（n2）―双馈‖与―单馈‖电机本质区别是：―单馈‖电机转子绕组三相电流是感生的，输出转差功率PS（相当于―发电‖），三相电流相序不能改变，只能实现低同步以下（n<n1）调速；―双馈‖电机的转子绕组三相电流由转子感应电势E2与Ef共同产生，Sf电源可强制性向电机输入PS，且三相电流的相序可加以控制。
双馈电机常用计算课件
CHAPTER 02
双馈电机数学模型
双馈电机电压方程
总结词
描述双馈电机定子、转子电压与电流 之间的关系。
详细描述
双馈电机电压方程是描述电机定子、 转子电压与电流之间关系的数学表达 式。通过电压方程，可以计算出电机 在不同工况下的电压和电流值。
双馈电机磁链方程
总结词
描述双馈电机定子、转子磁链与电流之间的关系。
根据电机的发热量和工作温度，优化 散热器的结构、材料和尺寸等参数， 以提高散热效果和可靠性。
CHAPTER 06
双馈电机实验研究
实验平台搭建
01
02
03
实验设备选择
根据双馈电机的特性，选 择合适的电机、变频器、 功率测量仪器等实验设备 。
实验线路设计
根据实验需求，设计合理 的实验线路，包括电源、 电机、变频器、测量仪器 等的连接方式。
详细描述
直接转矩控制是一种基于电机转矩直接控制 的控制策略。它通过检测电机的转速和转矩 ，计算出目标转矩，并直接调节定子电压或 电流，使实际转矩快速跟踪目标转矩。这种 控制方法具有快速转矩响应和精确速度控制 的优点，适用于需要高动态性能的场合。
滑模变结构控制原理
总结词
通过设计滑模面和滑模控制器，使系统状态 在滑模面上滑动并快速收敛到平衡点。
详细描述
滑模变结构控制是一种非线性控制策略，通 过设计滑模面和滑模控制器，使系统状态在 滑模面上滑动并快速收敛到平衡点。这种控 制方法具有对参数变化和外部扰动不敏感的 优点，能够提高系统的鲁棒性和稳定性。在 双馈电机控制中，滑模变结构控制可以用于
实现高性能的控制要求。
CHAPTER 04
双馈电机性能分析
实验结果分析
数据整理
异步双馈电机电磁计算
轭部磁路长因数
15
八、参数计算
漏抗系数：
Cx
1.6f N ef ( w1kdp1 ) 2 3 pU 10 6
2
定子相电阻：
R1
1w1 w1
a1sa1
103
定子线圈平均匝长：
定子相电阻标幺值：
w1
I KW r1 R1 U
16
定子漏抗标幺值：
Z1 2p
定子绕组短距一般取
Z1 5 y 2p 6
转子绕组节距一般取整（波绕）： y Z 2 2p
Z2 转子绕组短距一般为： y 1 2p
定子绕组系数：
kdp1 kd1 k p1
转子绕组系数： kdp 2
kd 2 k p 2
6
绕组短距分布系数： 绕组节距比：
k p1 sin(1 90 )
——铁心叠压系数
k Fe
4
每槽有效导体数： 每相并联支路数：
Ns1 2 每线圈匝数（双层绕）
a1
Z1N S1 Z1 N S1 W1 6a1 3a1 2
每相每支路串联匝数：
绕阻线规：
a b / a ' b'
每支路导线截面积：
sa1 N1S1
N1
——并绕根数
5
定子绕组节距（整距）： y
k 1
k 2为定转子卡氏系数
t1 (5 bo1 ) 1 2 t1 (5 bo1 ) bo 1
开口或半开口时： k
半闭口时：
k 2
t2 (4.4 0.75bo 2 ) 2 t2 (4.4 0.75bo 2 ) bo 2
双馈电机绕组归算
双馈电机绕组归算
所谓绕组归算，就是用相数，有效匝数和定子绕组完全相同的等效转子绕组，去代替原来的相数2m 、有效匝数为22ωk N 的转子绕组。
在绕组归算时，应保持转子绕组具有同样的电磁效应，即转子磁动势的大小和相位、转子的功率、损耗和漏磁场的储能等均保持不变。
以下的归算量都用加” ’ ”的量表示。
设'2
I 为归算后的转子电流，为了达到绕组归算前、后转子磁动势幅值不变的要求，应有：
p I k N m p I k N m '2222'21119.029.02ωω= （B-1） 于是，i
k I I k N m k N m I 22111222'2==ωω （B-2） 式中，2
22111ωωk N m k N m k i =，称为电流比 （B-3） 归算后，转子的有效匝数已变换成定子的有效匝数，所以归算后转子的电动势'2E 应为： 222211'2E k I k N k N E e ==ωω （B-4） 式中，2211ωωk N k N k e =，称为电压比 （B-5） 根据等效电路的转子电压方程，再次改写如下： s U jX s R I s U k jX s R k I k k s U jX s R I k E k E e i i e e e '2'2'2'2222222222'2)()()(-+=-⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛+=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+==σσσ （B-6）。
双馈风力发电机定子电流谐波分析
第 30 卷
s = 0.3
s = 0.2
A ／ dB
s = 0.1
3.1.2
第6期
王
中 ， 等 ： 双馈风力发电机定子电流谐波分析
负序定子谐波电流对应的转子电流谐波的频率为
ω ! ω
2p 2n
= 6 kω 1 + s ω 1 = 6 kω 1 - s ω 1
k = 1 ，2 ，3，…
（4 ）
从式 （4） 可以看出 ， 定子正序和负序电流谐波对 应转子谐波电流在频率 6 kω1 两边呈对称分布 ， 转差 率的绝对值越大 ，转子电流的频谱距离 6 kω1 就越大 。 图 4 给出了试验中 1.5 MW 电机的定子电流 5、 7 次谐波及其对应的转子电流谐波频谱图 。 图 4 （a） 中的转差率为 0.3，图 4（b） 中的转差率为 - 0.2。 可以 看出 ，转子电流的频谱在 6 次谐波两边呈对称分布 ， 图 4 （a ） 中两根转子谱线之 间 的 间 距 为 30 Hz ， 而 图 4 （b）中两根转子谱线之间的间距为 20 Hz 。
图 3 30 kW 双馈电机齿谐波试验结果
Fig.3 Experimental results of slot harmonics for 30 kW DFIG
fslh = f1
2 S （1 － s ）± 1 ! " N
p
（2 ）
其中 ， fslh 表示齿谐波的次数 ；S 表示电机定子的槽数 。 从式 （2） 可以看出 ， 双馈电机定子齿谐波的频谱 成对出现 ， 且间距为 2 f1， 当 f1 = 50 Hz 时 ， 齿谐波的间 距为 100 Hz ， 这是齿谐波的典型特征 。 齿 谐 波 和 电 机转速相关 ， 转速越高 ， 齿谐波的次数越高 。 从频谱中判断齿谐波有 2 种方法 ， 在定子槽数 已知的情况下可以直接计算出齿谐波次数 ； 在定子 槽数未知的情况下 ， 可以改变电机转速 ， 多测几组频 谱 ， 找到间距为 100 Hz 并且随转速变化的一组谱线 来反算出电机定子的槽数 。 实验中 30 kW 电机随转速变化的频谱图如图 3 所示，可以明显看出有一组随转速变化且间距为 100 Hz 的频谱线 ，将图中齿谐波的频率代入式 （2） 中 计算 ， 可以得到电机定子的槽数为 54。
双馈电机常用计算
2009-4-1
13
m
cosLeabharlann m0.92 2 Qs Qm Sm Pm 16892 15202 736kVar
Ss Ps2 Qs2 1267 2 7362 1465kVA
Is
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Ss 3U s
1465 3 * 621
1.362kA cos s
Ps 1267 0.865 Ss 1465 9
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6
双馈电机功率曲线
• • • • • Click to edit Master text styles 几个基本关系（发电机惯例，输出为正） – 定子功率 Ps、转子功率Pr、总功率Pm（s为转 Second level 差） Third level Pr sPs 1500 nr s Pm (1 s) P 1500 Fourth level s – 例如： Fifth level •n r=1800r/min，总功率为1520kW，此时转差
• • • • • Click to edit Master text styles 几个基本关系（发电机惯例，输出为正） – 定子无功 Qs、总无功功率Qm Second level • 系统总的无功均由电机定子提供： 视在功率 Third level P Q 3U I S Fourth level Qs Qm P Q 3U I S • 总功率因数固定为 0.9时 Fifth level
• 定子侧测量结果不需要折算； • 转子侧漏感、电阻需要折算：
Rr' Rr * K 2
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L'lr Llr * K 2 Lls
5
双馈电机常用计算
• C几li个ck基to本e关dit系M（as发te电r t机ex惯t s例tyl，es输出为正）
• S–e定co子n电d 流levise与l 转子电流ir
• T–h定ir• d子有电l功e部流ve分分l 解：
• Fourth level • Fifth• 无le功v部e分l
isd isq
Ps
3Us Qs
• Click to edit Master text styles
• Second 双leve馈l 电机常用计算
• Third level
• Fourth level • Fifth level北京清能华Fra bibliotek风电技术有限公司
2009年8月
2009-4-1
1
双馈电机常用计算
• C主li要ck内to容edit Master text styles • S–e双co馈n电d 机lev电e机l 参数 • T–h双ird馈l电ev机el功率曲线 • Fourth level • Fifth level
s 1500 nr 1500
• Fifth• nlre=v18e0l0r/min，总功率为1520kW，此时转差
s=(1500-1800)/1500= -0.2，则Ps=1520/(1+0.2)
=1267(kW); Pr= -(-0.2)*1267=253(kW)，正号说明
定、转子都在向外输出功率
•
Fifth
lSemvecloPsm
1520 0.9
1689kVA
Qs Qm Sm2 Pm2 16892 15202 736kVar
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Ss Ps2 Qs2 12672 7362 1465kVA
电压跌落下双馈风力发电机矢量控制的改进
电压跌落下双馈风力发电机矢量控制的改进彭凌;李永东【摘要】为了减小双馈风力发电系统受电网电压跌落的影响,提出了一种改进的双馈发电机矢量控制方法.该方法在设计转子电流控制器时考虑了定子磁链的动态变化过程,加入了相应的前馈补偿项.实验结果证明,该方法能有效抑制电压跌落下发电机转子的过电流,并且能控制发电机向电网输出一定的无功,从而使双馈风力发电机实现了低电压穿越.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2010(040)011【总页数】4页(P9-12)【关键词】风力发电;双馈发电机;改进的矢量控制;低电压穿越【作者】彭凌;李永东【作者单位】清华大学,电机工程与应用电子技术系,北京,100084;清华大学,电机工程与应用电子技术系,北京,100084【正文语种】中文【中图分类】TM3151 引言在电网出现故障时,风力发电机组都需要被电网切除,直到电网故障清除后风电机组才能重新并网运行。
然而,随着风电机组的容量和风电场的规模越来越大,风力发电的容量在电力系统总装机容量中所占的比例越来越大,如果电网发生故障时大规模的风电机组从电网解列,而不是像常规发电机组一样能继续支撑电网的频率和电压,这可能会导致更为严重的连锁反应,从而对电网的稳定运行带来非常不利的影响。
为此目前国外许多电网运营商针对此问题对风力发电系统提出了故障不间断运行的要求,即在电网电压发生跌落时,风电发电机必须与电网保持连接并继续运行,甚至还需要为电网提供一定的无功以帮助系统电压的恢复;而在电网电压恢复后,风力发电机必须尽快恢复正常运行,向电网输出必要的有功功率以保证系统的频率稳定。
上述要求即为风力发电系统的低电压穿越(LVRT)要求[1-2]。
因为双馈发电机的定子绕组与电网直接相连,所以电网发生故障时,发电机机端电压会随之迅速跌落,从而引起双馈发电机内部剧烈的电磁过渡过程[3-4]。
同时,双馈发电机励磁变流器的容量和发电机额定容量相比只占很小的一部分(30%左右),只能对发电机提供部分控制。
双馈电机常用计算
2009-4-1 ❖亚同步速：Ps>Pm, Pr<出为正）
定子无功Qs、总无功功率Qm
❖系统总的无功均由电机定子提供： 视在功率
Qs Qm
Ps2 Qs2 3Us Is Ss
Pm2 Qm2 3Un In Sm
❖总功率因数固定为0.9时
超同步速运行时，Ps<Pm，定子功率因数小于0.9；
Qs Qm Sm2 Pm2 16892 15202 736kVar
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Ss Ps2 Qs2 12672 7362 1465kVA
Is
Ss 3Us
1465 1.362kA 3 * 621
cos s
Ps Ss
1267 1465
0.865
双馈电机功率曲线
❖ 几个基本关系（发电机惯例，输出为正）
❖690V，功率因数1.0，总功率1520时，定子功率为 1267kW，对应定子电流isd=1060A，isq=0， is=1060A；转子电流ird=1.02*1060*690/2150 =347A， irq=1.02*K*isq0 = 690/2150*360 =118A, ir=367A。
2009-4-1
定子电压Us与转子电压Ur(转子反电势或变流器
输出电压，正号U表r示正s U向Ks序，负号表示负向序)
例如：
❖nr=1600r/min，s=-0.067，K=690/2150，Us=690V， 则计算得到Ur= -0.067*690/(690/2150)= -144 (V)，负号表示相对于转 子绕组的标示，此时的转子电压是反相序的。
2009-4-1
双馈电机功率曲线
❖ 几个基本关系（发电机惯例，输出为正）
定子电流is与转子电流ir
6MW双馈异步风力发电机计算程序(50TW400)
层间垫条总厚度(mm)
楔下调整垫条垫条(mm)
槽高方向总嵌线间隙（铁芯不齐度以
及线圈公差累计）(mm)
槽宽方向总嵌线间隙（铁芯不齐度以
及线圈公差累计）(mm)
25
1 1 1 7 22
154
22
154
0 0 10 25 双层60度相带 整数槽短距波
2 4 4 72 12 2 24 48 12 10 0.833333333 0.965925826 5 15 0.957662197 0.925030649 44.40147115
934
整圆冲片
934 窄边过大
872356 正方形整冲片
13827.0066 转子用量（含轴孔）
307062.7635
单张冲片的重量（Kg）
0.18590006
硅钢原料利用率（%）
46.72239761 定子利用率
定子磁路基本参数计算
不包含纵横方向套裁
单张冲片的重量（Kg） 硅钢原料利用率（%）
1.174515071
120,130,145,155,167,175,21
0,245,260,280,290,327,366,
400,423,445,520,560,630,65
0,710,740,800,850,900,950,
1250
1327
990,1060,1120,1130,1180,12 50,1400,1430,1600,1730,
定子线圈及其他基本参数计算
齿口宽(mm)
则工艺性差。
Sef(mm2)
7 22 3.142857143 154
0.25
铜母线单边绝缘(薄膜)厚度h1(mm)
1.5
双馈异步发电机及其工作原理
双馈异步发电机及其⼯作原理双馈异步发电机双馈异步发电机是⼀种绕线式感应发电机，按转⼦类型分为有刷和⽆刷两种，⽆刷发电机即为⿏笼型发电机，由于⿏笼型风⼒发电机励磁控制困难，⽆法最⼤限度的利⽤风能，所以⽬前很少应⽤；有刷发电机即为双馈异步发电机，具备易于控制转矩和速度、能⼯作在恒频变速状态、电机可以超同步和超容量运⾏、驱动变流器的总额定功率可以降低到电机容量的1/4等⽅⾯的优点，是本⽂介绍的重点。
双馈异步发电机变速恒频风⼒发电机的核⼼部件。
此类发电机主要由电机本体和冷却系统两⼤部分组成。
电机本体由定⼦、转⼦和轴承系统组成，冷却系统分为⽔冷、空空冷和空⽔冷三种结构。
双馈异步发电机的定⼦绕组直接与电⽹相连，转⼦绕组通过变频器与电⽹连接，转⼦绕组电源的频率、电压、幅值和相位按运⾏要求由变频器⾃动调节，机组可以在不同的转速下实现恒频发电，满⾜⽤电负载和并⽹的要求。
由于采⽤了交流励磁，发电机和电⼒系统构成了"柔性连接"，即可以根据电⽹电压、电流和发电机的转速来调节励磁电流，精确的调节发电机输出电压，使其能满⾜要求。
异步电动机运⾏时，电磁转矩和转向相同，即转差率>0；异步发电机运⾏时，电磁转矩和转速⽅向相反，转差率<0，发电机的功率随该负转差率绝对值的增⼤⽽提⾼。
当双馈发电机的转⼦绕组通过三相低频电流时，在转⼦中会形成⼀个低速旋转磁场，这个磁场的旋转速度与转⼦的机械转速相叠加，使其等于定⼦的同步转速，从⽽在发电机定⼦绕组中感应出相应于同步转速的⼯频电压。
当风速变化时，转速随之⽽变化，相应地改变转⼦电流的频率和旋转磁场的速度，就会使定⼦输出频率保持恒定。
双馈发电机通过控制转⼦励磁，使定⼦的输出频率保持在⼯频。
当发电机的转速低于⽓隙旋转磁场的转速时，发电机处于亚同步速运⾏，为了保证发电机发出的频率与电⽹频率⼀致，需要变频器向发电机转⼦提供正相序励磁，给转⼦绕组输⼊⼀个其旋转磁场⽅向与转⼦机械⽅向相同的励磁电流，此时转⼦的制动转矩与转⼦的机械转向相反，转⼦的电流必须与转⼦的感应电动势反⽅向，转差率减⼩，定⼦向电⽹馈送电功率，⽽变频器向转⼦绕组输⼊功率。
双馈异步发电机(金风)全解
(4) 降低输出功率的波动和机组的机械应力;
(5) 在转子侧控制功率因数,可提高电能质量,实现安全、便捷 并网; ( 6) 其变频器容量仅占风力机额定容量的25%左右,与其他全 功率变频器相比大大降低变频器的损耗及投资。 因此,目前的大型风力发电机组一般是这种变桨距控 制的双馈式风力机,但其主要缺点在于控制方式相对复杂, 机组价格昂贵。
双馈式风力机是目前世界各国风力发电的研究热 点之一,我国已有部分地区的风力发电场开始使用这种风 力机系统。相对于传统的恒速风力机,其性能优势体现在: (1) 控制转子电流就可以在大范围内控制电机转差、有功功 率和无功功率,参与系统的无功调节,提高系统的稳定性; (2) 不需要无功补偿装置;
(3) 可以追踪最大风能 ,提高风能利用率;
•
因此,若设n1 为对应于电网频率为50Hz ( f 1 =50Hz) 时异步发电机的同步转速（磁场的转速）, 而n 为异步电机转子本身的旋转速度,则只要维持 n + n2 = n1 为常数,则异步电机定子绕组的感应电 势的频率始终维持为f 1 不变。 f 2 = p ( n1 - n) / 60 = pn1/ 60 ×( n1 - n) / n1 = sf 1 。 • 可见,在异步电机转子以变化的转速转动时, 只要在转子绕组中通入滑差频率( sf 1) 的电流,则 在异步电机的定子绕组中就能产生50Hz 的恒频 电势。
当在转子绕组中串入频率与其感应电势的频率相同、 相位与幅值可调电压Û2 后,通过改变串入电压Û2 与转子 电动势相角关系及其幅值大小,即可将异步发电机调整为 超同步发电机、亚同步发电机、同步发电机三种状态。其 中,适当调整转子外加电压Û2 与E2S 的相位关系时可提高 电机的功率因数、改善电网特性。
双馈电机定子磁场定向矢量控制
双馈电机定子磁场定向矢量控制1 转子电流控制在定子磁场定向的矢量控制策略中，通常将同步旋转坐标系的d 轴与双馈电机定子磁场相重合，逆时针旋转90度的方向作为q 轴方向，即在同步旋转dq 坐标系中定子磁链可表述为：⎩⎨⎧ψ=ψ=ψssd sq 0（5-1） 其中，s ψ为定子磁链的幅值。
由此，在定子磁链定向的情况下，重写双馈电机在同步旋转坐标系中的定转子电压方程、磁链方程：⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧++=+-=+-=+-=qr dr s qr r qr drqr s dr r dr ds qs s qs ds ds s dsdt d i r u dt di r u i r u dtd i r u ψψωψψωψωψ1 （5-2） ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+-=ψ+-=ψ+-=+-=ψqr r qs m qr dr r ds m drqr m qs s dr m ds s s i L i L i L i L iL i L i L i L 0 （5-3） 求解后，得：qr s m qs i L L i =、()ms dr sm ds i i L Li -=（5-4）其中：m s ms L i ψ=，称为通用励磁电流计算转子磁链如下：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=ψ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+=ψqr r s m qr dr r s mms s m dr i L L L i L L L i L L 222 （5-5）设⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=s mr s L L L L 2σ为漏磁系数，则5-5式又可表示为：⎪⎩⎪⎨⎧=ψ+=ψqr r qrdr r ms s mdr iL i L i L L σσ2 （5-6）利用式5-2计算转子电压如下：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=+-=qr r dr r ms s m s qr r qr dr r qr r s drr dr i dt d L i L i L L i r u i dt d L i L i r u σσωσσω2（5-7）式5-7便是采用电压源变流器对双馈电机转子电流控制的理论依据，式中ms sm s i L L 2ω为双馈电机反电势所引起的扰动项，dr r s i L σω与qr r s i L σω-为旋转电势所引起的交叉耦合扰动项，扰动项和耦合项给调节器的设计造成一定的困难。
双馈电流计算
Im
U 3R K
I rp
I sp K
I rQ
Im
2 2 I r I rp I rQ
1.3 精准计算公式
图 1 所示为电机转动时的等效电路图：
图 1 电机等效电路图 其中等效电路的计算公式如下所示：
. . U U m 1 I1 ( Rs jLs ) . jRm Lm U m I m Rm jLm I 2 ( I m I1 ) . . U2 Rr U jLr ) m I2 ( s s
1.2 估算公式（不考虑电机参数）
n n S 0 n0 Ur U0 1 - cos 2 cos 1 - cos 22 cos2
60 f n0 Pn I gQ
K
tan
tan 2
3U 3U i 3U 2fc i ZC 2fc PP P 1 S Q Ptan
rpm rpm Ω Ω Ω
Ω Ω Ω
电机功率因数 cosφ2
据以上数据需要计算的系统数据如下：
1、电网进线：总有功功率 P、总无功功率 Q、视在功率 P 视在、有功电流 Ip、无功电流 IQ、总进线 电流 I 2、定子侧： 有功功率 Ps、无功功率 Qs、视在功率 Ps 视在、有功电流 Isp、无功电流 IsQ、 总电流 Is 3、网侧： 有功功率 Pg、无功功率 Qg、视在功率 Pg 视在、有功电流 Igp、无功电流 IgQ、 总电流 Ig 4：转子侧： 转子电压 Vr、激磁电流 Im、有功电流 Irp、无功电流 IrQ、总电流 Ir 电机的等效电路图如图 1 所示：
Ps
当电机能力可以满足电网需求时，Q转网 0 ； tan2 1 S (tan tan2 tan 0 ；具体执行逻辑如下所示：
双馈感应式风力发电系统中定子谐波电流的检测方法
42 ・ ２０１１年第２期设计研发Research & Design随着风力发电技术的日益成熟，全球风电装机容量近年来呈现显著的增长趋势。
风电场与电网的兼容问题已经成为制约风力发电发展的瓶颈。
因此，如何提高风力发电机组的输出电能品质成为目前研究的热点。
对于目前应用最广泛的ＤＦＩＧ系统，如何检测抑制谐波电流是改善风电品质的关键。
目前的谐波电流检测方法主要有两种，基于瞬时无功理论的ｐ－ｑ检测法和同步坐标系ｄ－ｑ检测法。
但这两种方法都不能得到特定的谐波分量。
本文提出了一种基于高选择器的改进谐波检测方法，可以实现对特定谐波分量的滤波。
最后，通过ＭＡＴＬＡＢ进行了仿真验证。
１ 目前ＤＩＦＧ采用的谐波检测方法下面分析了基于瞬时无功理论的ｐ－ｑ检测法和基于同步坐标系的ｄ－ｑ检测法。
基于瞬时无功理论的ｐ－ｑ检测法应用广泛，具有良好的实时性；同步坐标系ｄ－ｑ检测法是在ｄ－ｑ坐标系下设计ＬＰＦ滤波，得到基波分量。
１．１ 基于瞬时无功理论的谐波检测方法基于瞬时无功功率理论的谐波检测法主要分为两种，一是以计算三相电路瞬时有功功率和无功功率为出发点，这种方法称为ｐ－ｑ法；二是以计算三相电流瞬时有功电流和无功电流为出发点，这种方法称为ｉｐ－ｉｑ法。
其中，ｐ－ｑ法在三相电路中，电压波形存在畸变的情况下，检测结果有一定的误差，但其结构相对来说简单；而ｉｐ－ｉｑ法的检测结果不受电压畸变的影响，检测结果相对来说较为准确，但其结构中需要增加对三相电压相位的检测环节。
本文采用了ｐ－ｑ法，对于定子电流谐波进行实时检测。
三相电路的瞬时无功功率ｐ和瞬时有功功率ｑ可由下式计算得到其中，ｐ－ｑ法算出三相电路的瞬时有功功率ｐ和瞬时无功功率ｑ，经过低通滤波器ＬＰＦ得到其直流分量ｐ和ｑ，ｐ为基波有功电流与电压作用产生，ｑ为基波无功电流与电压作用产生，因此可以由ｑ、ｐ计算出被检测三相电流的基波分量，再用被检测三相电流对其基波分量进行做差运算，即可得到三相电流的谐波分量ｉａｈ，ｉｂｈ，ｉｃｈ。
双馈异步发电机
系统原理图
如果在三相对称绕组中通入三相对称交流电,则将在电机 气隙内产生旋转磁场。
此旋转磁场的转速与所通入的交流电频率f 2 及电机的极 对数p 有关,即n2 = 60f 2/ p。
式中: n2 为绕线转子三相对称绕组通入频率为f 2 的三相 对称电流后所产生的旋转磁场, 相对于转子本身的旋转速度。
在忽略电机部分损耗时,异步电动机运行中功率关系如下:
Pem = m1 U1 I1 cosφ1 Pmec = (1 - S) Pem Ps = S ×Pem Pem = Pmec + Ps 式中, Pem —电磁功率; Pmec —机械功率; Ps —转差功率。
• 双馈风力发电机的功率传递关系如下:
(1) 控制转子电流就可以在大范围内控制电机转差、有功功 率和无功功率,参与系统的无功调节,提高系统的稳定性;
(2) 不需要无功补偿装置;
(3) 可以追踪最大风能 ,提高风能利用率;
(4) 降低输出功率的波动和机组的机械应力;
(5) 在转子侧控制功率因数,可提高电能质量,实现安全、便捷 并网;
( 6) 其变频器容量仅占风力机额定容量的25%左右,与其他全 功率变频器相比大大降低变频器的损耗及投资。
从上式可知,改变频率f 2 , 即可改变n2 。 若改变通入转子三相电流的相序, 还可以改变转子旋转 磁场的方向。
•
因此,若设n1 为对应于电网频率为50Hz ( f 1 =50Hz)
时异步发电机的同步转速（磁场的转速）, 而n 为异步电
机转子本身的旋转速度,则只要维持n + n2 = n1 为常数,则 异步电机定子绕组的感应电势的频率始终维持为f 1 不变。 f 2 = p ( n1 - n) / 60 = pn160 ×( n1 - n) / n1 = sf 1 。