双馈发电机的运行方式说明风机控制
双馈式感应发电机(DFIG)说明
双馈式感应发电机（DFIG）简介大明双馈电机（或称为交流励磁电机），它早在四十年代就已经出现。
随着电力电子技术和数字控制技术的发展，双馈电机在电气性能方面所具有的一系列优点和巨大的潜力，已经引起国外的高度重视。
双馈式感应发电机(Doubly-Fed Induction Generator, DFIG) 使用绕线式转子，由于电力可经由转子侧之电力转换器双向流动，因此发电机馈入电力系统的界面同时包括定子侧（Line side）及转子侧（Rotor side），其电力转换器功率仅为发电机额定功率之20~30%，故成本较低，而且发电机可变速围可达同步转速之±30%，因此性能/价格比值最高，为目前大型风力发电机中最普遍采用之组态。
全球前10大风力发电机制造商的产品中有六成以上的变速风力发电机采用双馈式感应发电机，本文将介绍双馈式感应发电机的基本原理与特性。
一、双馈式感应发电机（DFIG）基本原理双馈式感应发电机（DFIG）是在同步发电机和异步发电机的基础上发展起来的一种新型发电机，其转子具有三相励磁绕组结构。
当通以某一频率（转差频率）的交流电时，就会产生一个相对转子旋转的磁场，转子的实际转速加上交流励磁产生的旋转磁场所对应的转速等于同步转速，则在电机气隙中形成一个同步旋转磁场，在定子侧感应出同步频率的感应电势。
从定子侧看，这与同步发电机直流励磁的转子以同步转速旋转时，在电机气隙中形成一个同步旋转的磁场是等效的。
双馈式感应发电机与一般感应发电机不同之处在于联接其转子侧之PWM脉宽调变电力转换器具有四象限之运转能力，电力转换器提供低频（转差频率）的交流电流(或电压)进行励磁，调节励磁电流(或电压)的幅值、频率、相位，来实现定子恒频恒压输出，其定子输出特性与同步发电机十分类似，所以有一些文献指出，双馈式感应发电机可以视为同步发电机与感应发电机之综合体。
从能量流动的特性来看，与采用直流励磁的同步发电机相比，同步发电机励磁的可调量只有直流励磁电流的幅值一个，所以同步发电机励磁一般只能对无效功率进行调节，而双馈式感应发电机，其励磁的可调量除了励磁电流的幅值外，还有励磁电流的频率和相位。
风力发电系统中双馈发电机的控制
一 旋 转 磁 个
场 ， 就 像 我 们 以 定 子 三 相 绕 组 作 为 电 机 数 学 模 型 ｒ 的 Ｉ ｌ 坐 标 样 ， 可 以 分 别 以 上 述 假 设 的 正 变 定 子 绕 组 作 为 电 机 数 学 模 型 的 坐 惦 系 ， 就 建 立 ｒ如 图 １ 所 示 的 两 相 静
９ ０ 度 的 电 流 ， 它 也 可 以 产 生 和 二 相 绕 组 一 样 的 旋 转 磁
场 。从 另 … 方 面 来 考 虑 ， 可 以 先 通 过在 一 对 正 交 绕 组 中
电 状 态 双 馈 风 力 发 电 系 统 结 构 图 如 下 所 示 。
通 以 直 流 电 建 立 一 个 台 成 的 静 止 磁 场 ， 然 后 再 让 这 个
通 常 将 电 机 的 定 于 绕 组 接 人 工 频 电 源 ， 转 于 绕 组 接
到 频 率 、 相 位 、 幅 值 和 相 序 都 可 以 阔 节 的 独 立 交 流 电 源 。如 果 改 变 转 于 绕 组 电源 的 频 率 、相 位 、幅 值 和 相 序 ， 就 可 以 调 节 电 机 的 转 速 和 定 于 侧 无 功 功 率 采 用 这 种 调 速 方 式 的 电 机 可 以 工 作 在 超 同 步 同 步 电 动 或 发
Ａｂｓ ｒ ｃｔＴ ｉ ａ ｔ ｌ ｂ ｕ ｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ０ ｐ ｃ ｏ ｔｏ ｉ ｔ ｅ ｖ ｒ ｂ ｅ ｓ ｅ ｄ ｃ ｎ ｔ ｎ ｒｑ ｅ ｃ ｔ ａ ： ｈ ｓ ｒ ｃｅ ｉ ａ ｏ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｆ ａ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌｎ ｈ ａ ｉ ｌ ｐ ｅ ｏ ｓ ａ ｔ ｅ ｕ ｎ ｙ ｉ Ｓ ｔ ｓ ａ ｆ ｗｉｄ ｅ ｅｒｙ ｃ ｎ ｅ ｓｏ ｙ ｔ ｍ． ｈ ｔ ｔ ｒ ｌｘ ｏ ｉ ｎ ｅ ｅ ｔ ｒｃ ｎ ｒ ｌ ｔ ｏ ａ ｅ ｌ ｅ ｄ ． ｏ ｐ ｅ ｎ ｎ ｇ ｏ ｖ ｒｉ ｎ ｓ ｓ ｅ Ｔ ｅ ｓａ ｏ ｕ － ｒ ｔ ｄ ｖ ｃ ｏ ｏ ｔ ｆ ｅ ｏ ｍｅ ｈ ｄ ｃ ｎ ｒ ａ ｉ ｅ ｃ ｕ ｌｄ ｚ
双馈式感应发电机(DFIG)说明
双馈式感应发电机（DFIG）简介刘大明双馈电机（或称为交流励磁电机），它早在四十年代就已经出现。
随着电力电子技术和数字控制技术的发展，双馈电机在电气性能方面所具有的一系列优点和巨大的潜力，已经引起国内外的高度重视。
双馈式感应发电机(Doubly-Fed Induction Generator, DFIG) 使用绕线式转子，由于电力可经由转子侧之电力转换器双向流动，因此发电机馈入电力系统的界面同时包括定子侧（Line side）及转子侧（Rotor side），其电力转换器功率仅为发电机额定功率之20~30%，故成本较低，而且发电机可变速范围可达同步转速之±30%，因此性能/价格比值最高，为目前大型风力发电机中最普遍采用之组态。
全球前10大风力发电机制造商的产品中有六成以上的变速风力发电机采用双馈式感应发电机，本文将介绍双馈式感应发电机的基本原理与特性。
一、双馈式感应发电机（DFIG）基本原理双馈式感应发电机（DFIG）是在同步发电机和异步发电机的基础上发展起来的一种新型发电机，其转子具有三相励磁绕组结构。
当通以某一频率（转差频率）的交流电时，就会产生一个相对转子旋转的磁场，转子的实际转速加上交流励磁产生的旋转磁场所对应的转速等于同步转速，则在电机气隙中形成一个同步旋转磁场，在定子侧感应出同步频率的感应电势。
从定子侧看，这与同步发电机直流励磁的转子以同步转速旋转时，在电机气隙中形成一个同步旋转的磁场是等效的。
双馈式感应发电机与一般感应发电机不同之处在于联接其转子侧之PWM脉宽调变电力转换器具有四象限之运转能力，电力转换器提供低频（转差频率）的交流电流(或电压)进行励磁，调节励磁电流(或电压)的幅值、频率、相位，来实现定子恒频恒压输出，其定子输出特性与同步发电机十分类似，所以有一些文献指出，双馈式感应发电机可以视为同步发电机与感应发电机之综合体。
从能量流动的特性来看，与采用直流励磁的同步发电机相比，同步发电机励磁的可调量只有直流励磁电流的幅值一个，所以同步发电机励磁一般只能对无效功率进行调节，而双馈式感应发电机，其励磁的可调量除了励磁电流的幅值外，还有励磁电流的频率和相位。
双馈风力发电机运行原理及发电控制技术研究
双馈风力发电机运行原理及发电控制技术研究摘要：随着化石燃料储量的减少，在电力工业中风能发电技术变得越来越重要，而风力发电机也因此得到了广泛的应用。
但目前，我国风力发电机的相关技术、应用广度和发展速率与国外相比仍存在明显差距。
为了迅速推广风力发电机的应用与发展，本文将以双馈风力发电机为例，向读者简要介绍其运行原理及相关控制技术。
关键词：双馈风力发电机；运行模式；控制技术中图分类号：tm315 文献标识码：a 文章编号：1001-828x（2013）06-0-01据调查，世界各国在风力发电中每年投入的资金总额已接近一千亿美元。
全球范围内，已开始进行研究和采用风力发电技术的国家约有一百个。
由此可见，在化石燃料日渐减少的现状下，风力发电技术极有可能与其它可再生能源（比如太阳能、水力等）发电技术一同取代火力发电。
在风力发电技术研究中，最基本的一个环节就是风力发电机的研究与应用。
到目前为止，常见的风力发电机有定桨定速型、变浆变速型等多种类型，而在后一种类型中，大部分都采用了双馈式设计。
下面，笔者将以此类风力发电机为例，简明扼要地介绍其组成结构、优点、运行原理以及相关控制技术。
一、双馈风力发电机的结构与特点顾名思义，“双馈”指的就是电机的定子与转子均可完成电力供应过程。
一般来说，双馈式发电机的主要部件有定、转子及其接线盒，传动机构、滑环系统与冷却设备等。
其中，转子结构主要存在成型绕组、矩形半线圈、散嵌绕组等形式；滑环系统主要包括碳刷、刷架、滑环、滑环风扇、滑环座、滑环维护罩等部分，而滑环又分为热套式和环氧浇注式两种类型；冷却设备主要分为风冷式、水冷式等多种形式。
从性质上区分，双馈式发电机应当归入异步式发电机的范畴，但这类发电机又拥有与同步式发电机相似的激磁绕组来调控励磁过程及功率因数。
因此，这种发电机兼有同步和异步式发电机的优点。
这类发电机体积小、成本低、无功功率的调节方式简便易行、抗电磁干扰能力较强。
同时，发电机的励磁过程与所连接的供电网络关系不大，可以直接由转子所处电路完成。
双馈风力发电机的基本运行原理和特点
双馈风力发电机的基本运行原理和特点双馈风力发电机的基本运行原理和特点摘要：双馈风力发电机由于其的优点,己成为并网型风力发电机的主流机型之一。
本文对双馈感应风力发电机的基本运行原理和特点进行了简单的阐释。
关键词：双馈风力发电机运行原理运行特点正文：一、什么是双馈风力发电风力发电简单说就是把风的动能转变成机械能，再把机械能转化为电能。
目前在风力发电领域，双馈电机的应用逐渐占有重要地位。
双馈发电的意思就是指感应电机的定子，转子可以同时发出电能，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；此外，其定子，转子都可以与电网有能量交换二、双馈异步风力发电机的原理双馈异步风力发电机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。
双馈异步发电机原理图如下：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。
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n1称为同步转速，它与电网频率f1及电机的极对数p的关系如下：n1 =60 f1 /p同样在转子三相对称绕组上通入频率为f2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：n2= 60f2/p，改变频率f2，即可改变n2,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。
第三章 双馈风力发电机运行控制
第三章双馈型变速恒频风力发电系统运行控制机组主结构及控制系统运行区域及控制目标总体控制方案励磁变换器结构及原理DFIG控制（机侧变换器控制）网侧变换器控制变桨机构及其控制偏航机构及其控制其他机构及控制、保护一. 机组主结构及控制系统机组主结构：主要的机电设备控制系统：微机控制软、硬件（一）机组主结构风轮系统传动链系统发电机系统偏航/解缆系统刹车系统辅助系统机组主结构示意图1. 风轮系统桨叶轮毂变距（桨距）机构2. 传动链系统低速轴齿轮箱多级变速，变比较大（接近100）采用行星齿轮和正（斜）齿轮实现多级变速润滑油冷却或加温机构高速轴联轴器通用标准型膜片联轴器连接齿轮箱和发电机补偿轴向、径向和角度偏差易于装拆维护实现电绝缘力矩限定传动链系统布局3. 发电机系统DFIG发电机本体冷却系统保护系统励磁变流器四象限运行能力、输入、输出特性优良设计容量为机组容量30％IGBT器件，PWM调制技术动作频率为数kHz-十几kHz并网机构4.偏航/解缆系统偏航机构风向标偏航伺服电机（或液压马达）减速装置偏航液压制动器偏航行星齿轮对风/解缆操作根据风向标控制对风计算机控制的自动解缆纽缆开关控制的安全链动作报警及人工解缆偏航的作用对风，获取最大发电量减少斜风给机组带来的不平衡载荷5.刹车系统机械抱闸刹车液压驱动和电气驱动通过制定卡钳和连轴器上制动盘配对实现，一般在气动刹车后转速降低后采用安装位置：高速轴，低速轴气动刹车变桨控制变桨控制系统控制桨距角为90度偏航控制电磁刹车通过控制发电机电磁阻转矩实现6.辅助系统塔架机舱罩机舱底盘变压器防雷系统及电气保护装置冷却系统发热部件液压系统齿轮箱发电机变频器冷却方式：空气冷却，液体冷却，混合冷却其他部分（二）控制系统1. 概述与一般工业控制过程不同，风力发电机组的控制系统是综合性控制系统。
它不仅要监视电网风况和机组运行参数，而且还要根据风速与风向的变化，对机组进行优化控制，以提高机组的运行效率和发电量。
双馈发电系统的控制
三 相 两 相 变 换
由于d-q坐标系两轴互相垂直，之间没有互感的耦合 关系，当三相静止坐标系中的电压和电流是对称正弦交流 时，等效的两相变量是直流，便于控制。
定子磁链定向矢量控制
总结：
双馈发电机可以实现有功、无功功率的调节，按照风 力发电机的转速功率输出曲线，给定不同风速、发电机转 速情况下的功率输出目标，额定风速以下以最佳叶尖速度 比运行，额定风速以上，以限制功率输出方式运行。有功 功率决定于转子侧励磁电流q轴分量大小，无功功率决定 于转子侧励磁电流d轴分量大小，经过控制算法，给定转 子侧励磁电流，电压大小d、q轴分量，经过旋转坐标系变 换后，转换为静止坐标系下a、b、c分量，再通过PWM输 出。
风力机运行有三个工作区
1 工作区1 c b , 变速/最佳叶尖速比工作区； 2 工作区2 b r ，恒速/可变叶尖速比工作区； 3 工作区3 r f ，变速/恒功率工作区。 c 是切入风速， b 是最大允许风轮转速， r 是额定
风速， f 是大风机关机风速。
按照变速型风力机的运行特点，基本控制策略为： 低风速段，恒定 c p 值运行，保持最佳叶尖速比，最 大能量捕获效率，直到转速达到极限，然后按照恒定转 速控制，直到功率最大，然后恒功率控制。
特点：
它在很大程度上解决了矢量控制中计算控制复杂、 特性易受发电机参数变化的影响、实际性能难于达到理论 分析结果等问题。
在普通感应发电机直接转矩控制中，靠控制定子磁 链来控制转矩，而双馈发电机的直接转矩控制通过控制转 子磁链走走停停，来控制发电机转矩，调节转速。
直接转矩控制系统
四、转子侧变流器的直接功率控制
双馈发电系统的控制
一、双馈发电系统变速运行
变速风力发电机的运行可分为几个阶段 1 启动阶段、发电机转速从静止上升到切入风速下，电机
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。
双馈型风力发电变流器及其控制
双馈型风力发电变流器及其控制随着环保意识的日益增强和可再生能源的广泛应用，风力发电技术得到了快速发展。
双馈型风力发电变流器作为风力发电系统中的关键设备之一，在提高风能利用率和电能质量方面具有重要作用。
本文将介绍双馈型风力发电变流器的工作原理、特点优势及其控制方式。
双馈型风力发电变流器是一种交直流变换设备，可将风力发电机发出的交流电转换为直流电，再供给电力系统使用。
其工作原理是采用双馈（交流和直流）线路，通过电力电子器件（如IGBT、SGCT等）的开关动作，控制交流和直流电流的双向流动，实现能量的交直流转换。
高效性：双馈型风力发电变流器具有较高的能量转换效率，可实现风能的最大化利用。
灵活性：双馈型风力发电变流器可通过控制开关器件的占空比，调节输出电流的幅值、频率和相位，满足不同风速和负荷条件下的运行需求。
稳定性：双馈型风力发电变流器可有效平抑风速波动带来的影响，提高电力系统的稳定性。
维护性：双馈型风力发电变流器采用模块化设计，便于维护和检修，降低了运维成本。
矢量控制：通过控制交流侧电流的幅值和相位，实现有功功率和无功功率的解耦控制，提高电力系统的稳定性。
直接功率控制：采用瞬时功率采样，通过控制逆变侧电流的幅值和相位，直接控制有功功率和无功功率，具有快速的动态响应。
神经网络控制：利用神经网络技术，建立风力发电变流器数学模型，实现自适应控制和优化运行。
模糊控制：基于模糊逻辑理论，通过模糊控制器对变流器进行非线性控制，具有良好的鲁棒性和适应性。
双馈型风力发电变流器作为风力发电系统的关键设备之一，具有高效、灵活、稳定和维护简便等特点及优势。
其控制方式多种多样，包括矢量控制、直接功率控制、神经网络控制和模糊控制等，可根据实际应用场景选择合适的控制方式以实现最优运行。
随着风电技术的不断发展，双馈型风力发电变流器在未来将发挥更加重要的作用，为可再生能源的广泛应用和绿色能源转型提供强有力的支持。
随着环境保护和可持续发展的日益重视，风力发电作为一种清洁、可再生的能源，越来越受到人们的。
双馈风力发电机及控制原理
双馈风力发电机及控制原理1. 引言随着环境保护和可再生能源的重要性越来越被人们所认识，风力发电作为一种清洁能源发电方式受到了广泛的关注。
双馈风力发电机作为一种较为常见的风力发电机类型，具有较高的效率和可靠性，被广泛应用于风力发电场。
本文将介绍双馈风力发电机及其控制原理，以帮助读者更好地理解和应用双馈风力发电机技术。
2. 双馈风力发电机原理双馈风力发电机是由风力发电机、功率变换装置和控制系统组成的。
其工作原理如下：1.风力发电机：风力发电机是将风能转化为机械能的装置。
其主要部件有叶片、轴承、传动装置等。
当风经过叶片时，叶片会受到空气的推力，使得转子旋转，进而驱动主轴转动。
2.功率变换装置：功率变换装置将发电机产生的机械能转化为电能，并连接到电网中。
双馈风力发电机使用的是双馈变流器，它包括一个转子侧变频器和一个电网侧变频器。
转子侧变频器将转子输出的电能转化为交流电，并传输到电网侧变频器。
电网侧变频器则将交流电转化为电网所需的电能，并与电网进行连接。
3.控制系统：控制系统是对双馈风力发电机进行监测和控制的装置。
它通过传感器将双馈风力发电机的状态信息传输给控制器，控制器根据预设的运行参数对发电机进行调控。
例如，控制器可以根据风速变化调整发电机的转速，以最大限度地提高发电机的效率。
3. 双馈风力发电机的优势相比于其他类型的风力发电机，双馈风力发电机具有以下几个优势：•高效率：双馈风力发电机在部分负载工况下能保持较高的效率，有效提高了发电机能量转换的效率。
•抗风干扰能力强：双馈风力发电机控制系统具有较强的抗风干扰能力，能够稳定运行并输出稳定的电能。
•可靠性高：双馈风力发电机采用的双馈变流器能够有效避免发电机因电网故障等原因引起的故障，提高了发电机的可靠性。
4. 双馈风力发电机控制原理双馈风力发电机控制系统主要通过控制器对发电机的调速、电压和功率进行控制。
其控制原理如下：1.风速检测和采集：通过风速传感器检测风速，并将风速数据传输给控制器。
双馈发电机的运行方式说明风机控制
双馈发电机的运行方式说明风机控制1.双馈风力发电机的分类双馈风力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。
2.双馈发电机的优点1 .容易对转矩和速度进行控制;2.能工作在恒频变速状态;3 .驱动变流器的总额定功率可以降低,性价比大大提高;4 .电机可以超同步和超容量运行3.双馈发电机的变流器一般选用电机总容量的四分之一即可,这样可以很大程度的减少整机变流成本。
和直驱风力发电机相比,双馈风力发电机增加了齿轮箱,在成本方面要考虑直驱发电机和它的全功率变流器的总成本和双馈风力发电机加齿轮箱的综合成本,除此之外,还要考虑他们的功率曲线以及维护成本。
4.控制机理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。
大家知道,异步电动机运行时,电磁转矩和转向相同,即转差率>0.当作为电动机运行时,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。
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。
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反电动势反方向,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;当发电机的转速高于气隙旋转磁场的转速时,发电机处于超同步速运行,为了保证发电机发出的频率与电网频率一致,需要给转子绕组输入一个其旋转磁场方向与转子机械方向相反的励磁电流,此时变频器向发电机转子提供负相序励磁,以加大转差率,变频器从转子绕组吸收功率;当发电机的转速等于气隙旋转磁场的转速时,发电机处于同步速运行,变频器应向转子提供直流励磁,此时,转子的制动转矩与转子的机械转向相反,与转子感生电流产生的转矩同方向,定子和转子都向电网馈送电功率。
双馈式风力发电机运行原理解析
双馈式风力发电机运行原理解析根据相关调查显示，在全球各国中，因风力发电项目，每年投入1000亿元资金总额，约有100个国家开始研究、运用风力发电技术。
因此，随着化石燃料逐渐减少，社会生产需要太阳能技术、发电技术和水利技术，这些技术也有可能代替火力发电技术。
对于风力发电技术，加强风力发电机研究和运用具有十分重要的现实意义，大多数选择双馈式设计方式。
笔者结合自身多年的风电企业的从业经验，立足双馈式风力发电机角度，分析其运行原理、发电控制技术。
1 双馈式风力发电机的结构、特点双馈式风力发电机是由英国学者的设想而来，在自级联导发电机研发基础上，逐渐研发而来，双馈式发电机与绕线异步电机有着结构类似性，因定子、转子两部分均可以馈出、馈入电能，所以称之为双馈。
另外，因双馈式发电机利用转子形成交流，因此，双馈式发电机又叫做交流励磁发电机。
双馈式风力发电机，双馈主要指电机定子、转子，都能完成电力供应。
通常而言，双馈式发电机是由接线盒、转子、定子、冷却系统、滑环系统和传动结构构成。
转子结构一般为散嵌绕组、半线圈与成型绕组构成。
滑环系统包含滑环座、维护罩、碳刷、风扇等构成，滑环环氧浇注式、热套式类型，冷却系统包含水冷式和风冷式方式。
从某种性质来看，双馈式发电机属于异步式发电机范围，这类发电机具有同步式发电机的励磁绕组，一般用于功率因素、励磁过程的调控，所以双馈式发电机具有异步、同步两种优点。
针对双馈式发电机定子贴心，有相同形状凹槽的均匀分布，主要是用于嵌入定子绕组，通过定子三相电流，产生一定旋转磁场。
在转子中，利用嵌入绝缘导线，可组成三相绕组。
在转子上引出三相线，再连接转轴的集电环，通过电刷引出。
通常而言，定子和工频电网能够直接连接，转子通过变换器与电网连接，以便于转子的交流励磁。
同时，双馈式发电机的成本较低、体积较小，调节方式为无功率调节，且抗电磁的干扰能力强，具有简便易行的特点。
发电机励磁过程和供电网络没有直接联系，由转子即可直接完成所处电路。
双馈风力发电机原理
双馈风力发电机原理双馈风力发电机(DFIG)是一种常用于风力发电系统的发电机类型。
它采用双馈结构，具有高效、可靠和灵活的特点。
本文将介绍双馈风力发电机的原理和工作方式。
一、双馈风力发电机的结构组成双馈风力发电机主要由转子、定子和功率电子装置组成。
转子由主转子和辅助转子构成，主转子装有定子绕组，辅助转子则利用功率电子装置与电网相连。
二、双馈风力发电机的工作原理双馈风力发电机采用变频技术，可以自动调节发电机的转速和电网之间的电流和电压。
当风能转换为机械能并带动风力发电机转动时，风力发电机通过转子将机械能转换为电能。
双馈风力发电机的主要原理是利用定子绕组在电磁铁芯上产生磁场，通过主转子的转动，使得辅助转子携带的电流与主转子相互作用，从而产生电磁转矩。
这一转矩通过主轴传递给风力发电机的转子，进而带动风力发电机旋转。
这种旋转的力矩可以带动发电机的发电部分，将机械能转化为电能并输出到电网上。
三、双馈风力发电机的优点1. 高效：双馈风力发电机通过使用变频技术，能够根据风力的变化自动调节风力发电机的转速，保持最佳的效率。
2. 可靠：双馈风力发电机采用双馈结构，辅助转子通过功率电子装置与电网相连，能够在故障情况下保持风力发电机的正常运行。
3. 灵活：双馈风力发电机能够实现无级变速，适应不同风力条件下的工作要求。
四、双馈风力发电机的应用双馈风力发电机广泛应用于风力发电场。
风力发电场中的风力发电机通常需要适应风速和风向的变化，而双馈风力发电机正是这样的一种装置。
它不仅能够适应不同风力条件下的工作要求，还能够通过变频技术将电能高效地输送到电网上。
五、总结双馈风力发电机是一种高效、可靠和灵活的风力发电机。
它的工作原理基于双馈结构和变频技术，通过将风能转换为机械能，并最终转化为电能输出到电网上。
双馈风力发电机在风力发电场中有着广泛的应用前景，将成为风力发电系统的重要组成部分。
虽然本文没有严格按照合同或作文的格式写，但在核心内容的传递和组织结构方面仍满足题目要求。
双馈风力发电机运行控制及其空间矢量分析
双馈风力发电机运行控制及其空间矢量分析双馈风力发电机（Doubly Fed Induction Generator，DFIG）是一种常用于风力发电中的发电机，具有高效、稳定、可靠等特点。
这种发电机的运行控制对于提高风力发电效率、保障电网稳定运行具有非常重要的意义。
因此，本文将从双馈风力发电机的基本原理入手，对其运行控制进行分析，最后进行空间矢量分析，以期能够更深入地理解双馈风力发电机运行的基本原理及其控制方法。
一、双馈风力发电机的基本原理双馈风力发电机是一种异步发电机，其转子采用鼠笼型结构形式，由于采用了双馈结构，因此可以在一定程度上控制发电机的转速和输出功率。
双馈风力发电机主要由定子和转子两部分组成，其中定子由三相绕组和定子铁心组成，转子由三相鼠笼型转子和转子铁心组成。
在风力发电机运行过程中，风轮叶片转动带动发电机转子旋转，同时定子中的绕组接收到控制系统输出的三相交流电源，形成旋转磁场，使得转子内部产生电流。
但是，由于转子电流是通过转子与定子之间的转子定子绕组之间相互耦合进行调节的，因此双馈风力发电机可以实现在一定范围内调节转速和输出功率的目的。
二、双馈风力发电机的运行控制1、转速控制转速控制是双馈风力发电机运行控制的一个重要组成部分，常见的转速控制方法包括半导体功率调节和桥臂绕组控制。
其中，半导体功率调节是指通过调节发电机中的半导体设备电路来改变发电机输出的有功功率，从而控制发电机的转速；而桥臂绕组控制则是指通过调节发电机中的桥臂绕组来实现发电机的转速控制。
2、无功控制无功控制是指在保证有功输出一定的情况下，通过调节发电机产生的无功功率来控制电网电压的稳定。
一般来说，无功控制可以分为定常无功控制和暂态无功控制两种。
其中，定常无功控制是指在发电机输出功率不变的情况下，通过调节发电机产生的无功功率来控制电网电压稳定；而暂态无功控制则是指当电网电压发生暂态变化时，通过双馈风力发电机的控制系统进行调节，以保护电网的稳定性，同时保证发电机的安全运行。
双馈风力发电机的运行方式
双馈风力发电机的运行方式双馈风力发电机运行方式主要有两种：一种是独立运行的供电系统，也称离网运行；另一种是作为常规电网的电源，与电网并联运行。
由于风能的随机性，独立运行供电系统中一般要配备储能装置，同时配备为储能装置充电的控制器。
而对于并联运行的风力发电系统，只要配上适合的并网控制器，能把风力发电机发出的电送到电网即可。
一、独立运行的风力发电机组1.分类独立运行发电机组按其运行方式所选用的发电机、储能方式和系统总线方式可以划分为很多类型。
目前最常见的是直流总线型和交流总线型两种。
（1）直流总线型独立运行风力发电机组。
直流总线型独立运行风力发电机组由风力发电机、充电控制器、塔架、蓄电池组和直流—交流逆变器（如果系统内有交流负载）等主要部件组成。
风力发电机发出的交流电经充电控制器一方面向直流负载供电或通过逆变器向交流负载供电，同时将多余的电能储存在蓄电池内，以备无风时使用。
所有的发电设备和电控设备都在直流端汇合，成为直流总线。
直流总线是一个很大的汇流排，目前大部分离网独立发电站都采用直流总线。
（2）交流总线型独立运行风力发电机组。
交流总线型独立运行风力发电机组中所有的部件都通过交流总线汇合。
交流总线型独立运行风力发电机组与直流总线型独立运行风力发电机组最大的区别是电控器（充电控制器和逆变器），交流总线型独立运行风力发电机组中最主要的是引入了AC/DC双向逆变器。
当发电设备发电时，可以通过逆变器向蓄电池充电（AC/DC转换），而蓄电池向设备充电时，蓄电池中的直流电通过该逆变器向设备提供交流电（DC/AC转换）。
2.性能指标风力发电机组的主要技术性能指标对风力发电机组的选择十分重要。
常见的离网型风力发电机组在选择性能指标参数时必须重点考虑以下方面：（1）切入风速与切出风速。
在低风速下，风力发电机虽然可以旋转，但由于发电机转子的转速很低，并不能有效地输出电能，当风速上升到切入风速时，风力发电机才能正常工作。
双馈异步风力发电机机组变流器基本运行原理
双馈异步风力发电机机组变流器基本运行原理双馈异步风力发电机机组是目前风力发电领域中应用较为广泛的一种发电机组。
其基本构成包括风机叶片、发电机、变流器等部件。
其中，变流器是整个系统中至关重要的部分，它可以将发电机产生的交流电转换为直流电，并根据系统的需要进行变压和逆变操作，实现最终的电能输送。
下面将详细介绍双馈异步风力发电机机组变流器的基本运行原理。
1. 实现双馈异步发电机的功率控制在双馈异步风力发电机机组中，双馈发电机在转动时由于风速的变化和负载的不同，其输出的电压和频率也会有所变化。
为了保证输出电能的稳定性和可控性，需要通过变流器对发电机输出的电流进行调节和控制。
变流器将发电机产生的交流电转换为直流电，并通过内置的控制系统实现对输出电流的调节和功率的控制，从而满足电网接入的需求。
2. 实现双馈异步发电机的无级变速双馈异步风力发电机机组的另一个特点是可以实现无级变速。
当风速发生变化时，变流器可以通过调节发电机的转速来实现风机的功率匹配，从而最大化系统的发电效率。
变流器通过控制发电机的转矩和速度，使得发电机的输出功率和风机转速保持在一个合适的工作范围内，同时确保整个系统的稳定性和可靠性。
3. 实现双馈异步发电机的无功功率调节双馈异步风力发电机机组在接入电网时，需要满足电网的无功功率调节需求。
变流器可以通过控制发电机的功率因数来实现无功功率的调节，从而维持整个系统的功率平衡和稳定运行。
变流器可以根据电网的要求调节发电机的无功功率输出，使得风力发电机机组可以在不同电网情况下灵活运行，并实现无功功率的补偿。
总的来说，双馈异步风力发电机机组变流器的基本运行原理是通过将发电机输出的交流电转换为直流电，并通过内置的控制系统实现对输出电流、功率、转速和功率因数的调节和控制，从而保证整个系统的稳定运行和高效发电。
变流器在风力发电系统中发挥着至关重要的作用，是风力发电技术不断发展和完善的关键技术之一。
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
汇报人：
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
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双馈发电机的运行方式说明风机控制
1.双馈风力发电机的分类
双馈风力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。
2.双馈发电机的优点
1 .容易对转矩和速度进行控制；
2.能工作在恒频变速状态；
3 .驱动变流器的总额定功率可以降低，性价比大大提高；
4 .电机可以超同步和超容量运行
3.双馈发电机的变流器一般选用电机总容量的四分之一即可，这样可以很大程度的减少整机变流成本。
和直驱风力发电机相比，双馈风力发电机增加了齿轮箱，在成本方面要考虑直驱发电机和它的全功率变流器的总成本和双馈风力发电机加齿轮箱的综合成本，除此之外，还要考虑他们的功率曲线以及维护成本。
4.控制机理
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。
大家知道，异步电动机运行时，电磁转矩和转向相同，即转差率>0.当作为电动机运行时，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。
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。
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反电动势反方向，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；当发电机的转速高于气隙旋转磁场的转速时，发电机处于超同步速运行，为了保证发电机发出的频率与电网频率一致，需要给转子绕组输入一个其旋转磁场方向与转子机械方向相反的励磁电流，此时变频器向发电机转子提供负相序励磁，以加大转差率，变频器从转子绕组吸收功率；当发电机的转速等于气隙旋转磁场的转速时，发电机处于同步速运行，变频器应向转子提供直流励磁，此时，转子的制动转矩与转子的机械转向相反，与转子感生电流产生的转矩同方向，定子和转子都向电网馈送电功率。
为了实现风力机组的最大能量的追踪和捕获，满足电网对输入电力的要求，风力发电机必须变速恒频运行；为了控制发电机转速和输出的功率因数，必须对发电机有功功率、无功功率进行解耦控制。
这一过程是采用磁场定向的矢量变换控制技术，通过对用于励磁的PWM 变频器各分量电压、电流的调节来实现。
调节励磁电流的幅值、频率、相序，确保电发电机输出功率恒压。
同时采用矢量换控制技术，实现发电机有功功率、无功功率的独立调节。
调节有功功率可调节风力机转速，进而实现最大风能捕获追踪控制；调节无功功率可调节电网功率因数，提高风电机组及所并电网系统的动、静态动行稳定性。
根据双馈式异步发电机数学模型和发电机的功率方程可知：有功功率、无功功率分别与定子电流在m、t轴上的分量成正比，调节转矩电流分量和励磁电流分量可分别独立调节有功功率和无功功率。
根据双馈式异步发电机数学模型和交流电机矢量变换控制原理，可设计出交流励磁变速恒频发电机定子磁链定向的矢量变换抑制系统，系统采用双闭环结构，外环为功率控制环，内环为电流控制环。
整个控制系统可分为三个单元，它们分别接受风速和转速信号，有功功率指令和无功功率指令，并产生一个综合信号送至励磁控制装置，改变励磁电流的大小，频率和相位满足系统控制的需要。
其中有功功率指令和无功功率指令的产生步骤是：分别设定有功功率和无功功率的参考值，并与转子电流反馈量比较或获得转子电压指令，经旋转变换就得到发电机转子三相电压控制量。
现有的双馈式异步发电机发出的电能都是经变压器升压后直接与电网并联，加之在转速控制系统中采用了电力电子装置，会产生电力谐波。
同时发电机在向电网输出有功功率的同时，还必须从电网吸收滞后的无功功率，使功率因数恶化，加重了电网的负担。
因此必须进行无功补偿，提高功率因数，通常都是在风电场母线集中处安装电容器组。
但这种补偿方式受电容器的级数和容量等的制约，无法实现最佳补偿状态。
目前，一种基于电力电子逆变技术的无功补偿装置—静止同步补偿器很有可能将取代传统的电容器补偿方式。
当风力发生变化发电机组突然切出时会对电网的冲击较大。
另外有刷双馈发电机存在滑环和变速箱的问题，运行可靠性差，需要经常维护，其维护保养费用远高于无齿轮箱变速永磁同步风力发电机，并且这种结构不适合运行在环境比较恶劣的风力发电系统中。