2.3MW双馈异步风力发电机的设计
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。
2MW双馈发电机的研制和开发
2MW双馈发电机的研制和开发吴世展【摘要】In order to address the financial crisis,the Chinese government to develop wind power industry as an important means to improve the energy structure and new economic growth point.Currently only major Power Group,and the state-owned enterprises,private enterprises,foreign-funded enterprises also have to enter the Chinese wind power industry,wind power development has shown an unprecedented flourishing scene.According to my company in Chongqing on MW of wind power industry,wind turbine system project requirements of sub-items,and adhere to independent research and development,manufacturing and continuous self-innovation,successfully developed a 2MW DFIG wind turbines.Verified by experiment,fully meet or exceed the expected design goals,to the domestic advanced level of similar products.This article briefly describes the process of 2MW DFIG in the product designprinciples,structural design,materials selection,operations and other aspects of human nature.%为了应对金融危机,中国政府把发展风电产业作为改善能源结构的重要手段和新的经济增长点。
2mw双馈双馈感应风力发电机参数
2mw双馈双馈感应风力发电机参数
2MW双馈感应风力发电机参数主要包括额定输出功率、额定电压、转子开路电压、功率因数、额定频率、绝缘等级、防护等级、额定转速、定子接线方式、转子接线方式、转速范围、质量、工作制、安装方式、旋转方向、效率等。
以SKYF2100/4型号的2MW双馈异步发电机为例，其额定输出功率为2100kW，定子额定电压为690V，转子开路电压约1894V，功率因数可在(ind)～～(cap)之间调节，额定频率为50Hz，绝缘等级为H级，防护等级为IP54，额定转速为1780r/min，定子接线方式为Y，转子接线方式也为Y，转速范围在900r/min～2000r/min之间，质量≤。
该电机的安装方式是IM 1001(B3)，旋转方向从轴伸端看为时针CW，效率为%，并网点的电压波形畸变率＜4%。
此外，此电机是空空冷双馈风力发电机，配套于2MW变速型双馈风力发电机组。
电机采用H级绝缘系统、真空压力浸漆，绝缘系统可承受较高的尖峰电压；转子采用高速动平衡技术，可承受突发故障引起的超速运转；采用以特殊通风叶片为主体的低阻风道，有效提高冷却系统效率；通过模态仿真优化与实验验证相结合，实现电机低温升、低噪音、低振动。
如需了解更多参数详情，可以访问生产厂家的官方网站，查看详细的规格说明或技术规格书。
探讨无刷双馈风力发电机的设计分析与控制
探讨无刷双馈风力发电机的设计分析与控制无刷双馈风力发电机是一种新型的风力发电设备，采用无刷双馈技术可以提高发电机的效率和稳定性。
本文将对无刷双馈风力发电机的设计分析和控制进行探讨。
一、无刷双馈风力发电机的设计原理无刷双馈风力发电机是一种新型的风力发电设备，它采用无刷双馈技术，可以提高发电机的效率和稳定性。
无刷双馈风力发电机由外转子和内定子组成，外转子与风扇叶片直接相连，内定子与电网相连。
风扇叶片受到风力作用时，外转子受到转动力，经过齿轮箱传动到内转子上，内转子产生交流电，将电能送入电网，完成发电过程。
二、无刷双馈风力发电机的设计分析1. 外转子设计外转子是无刷双馈风力发电机的主要部件之一，它需要具备一定的强度和刚度，以承受风扇叶片受到的风力作用。
外转子的设计还需要考虑其与齿轮箱的连接方式，以及磁场的分布和导磁性能等因素。
3. 控制系统设计无刷双馈风力发电机的控制系统需要具备良好的稳定性和动态响应性能，以保证发电机在不同风速和负载条件下能够稳定地工作。
控制系统的设计需要考虑风力发电机的整体工作过程，并结合电力电子技术和自动控制技术，实现对发电机的实时监测和调节。
三、无刷双馈风力发电机的控制方法1. 自适应控制方法自适应控制方法是一种基于系统状态反馈的自动控制方法，它可以实时地对风力发电机的工作状态进行监测和调节，以实现对发电机的最优控制。
2. 模糊控制方法模糊控制方法是一种基于模糊逻辑的自动控制方法，它可以将人的经验和专业知识转化为模糊规则，以实现对风力发电机的精确控制。
3. 遗传算法控制方法遗传算法控制方法是一种基于遗传遗传算法的自动控制方法，它可以通过遗传进化的方式来寻求最优化控制策略，以实现对风力发电机的高效控制。
四、无刷双馈风力发电机的应用前景无刷双馈风力发电机具有高效率、稳定性和环保性等优势，逐渐成为风力发电领域的研发热点。
随着技术的不断进步和成本的不断降低，无刷双馈风力发电机将在未来得到广泛应用，并为全球清洁能源发展做出重要贡献。
双馈异步风力发电系统设计与仿真研究的开题报告
双馈异步风力发电系统设计与仿真研究的开题报告【标题】双馈异步风力发电系统设计与仿真研究的开题报告【研究背景及意义】随着风力发电技术的不断发展和应用，以及对新能源的需求不断增加，风力发电系统已经成为国内外能源领域的热点之一。
双馈异步风力发电系统由于其具有高效性、可靠性和稳定性等优势，已经成为目前风力发电系统中的主流技术之一。
研究双馈异步风力发电系统不仅可以深入了解风力发电技术的各种问题，还可以进一步提高其效率和稳定性，为新能源发电做出更大的贡献。
然而，由于其复杂性和技术难度，目前双馈异步风力发电系统的研究仍然有待深入。
因此，本研究旨在设计并仿真双馈异步风力发电系统，探讨其特性与优化方法，为风力发电技术的发展作出一定的贡献。
【研究内容与方案】1. 分析双馈异步风力发电系统的工作原理和结构特点，探讨其与传统风力发电系统的区别和联系。
2. 设计双馈异步风力发电系统的主要参数和控制策略，建立相应的数学模型。
3. 在Matlab/Simulink环境下进行仿真，分析双馈异步风力发电系统的特性，包括电气特性、动力特性、运行稳定性等。
4. 针对仿真结果进行分析，探讨双馈异步风力发电系统的优化方法，包括控制策略的改进、调节器参数的优化以及系统故障的处理等。
【研究步骤和时间安排】研究步骤分为以下几个方面：第一阶段（1-2周）：查阅相关文献，了解双馈异步风力发电系统的基本工作原理和特点。
第二阶段（2-3周）：设计双馈异步风力发电系统的主要参数和控制策略，建立相应的数学模型。
第三阶段（3-4周）：在Matlab/Simulink环境下进行仿真，分析双馈异步风力发电系统的特性，并针对仿真结果进行优化改进。
第四阶段（1-2周）：总结研究成果，起草论文；制作项目报告和答辩准备。
【研究预期目标】1. 设计和仿真出双馈异步风力发电系统，并对其进行深入的特性分析，包括电气特性、动力特性、运行稳定性等方面，以期深入探索其工作机理和性能指标。
绕线型双馈异步风力发电机设计要点
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触（ 加旋套调整或 加 垫 片 ） 结 构。 面 接 触 结 构，对 于 提 高 底 环 刚 度 ，保 证 了 导 叶 断 隙 有 益 ，这 种 结 构
2 结语
对座环支撑面 的 位 置 度 公 差 要 求 较 严 格，需 进 行
通过对大型机组的总体布置及重要部件的对
精加工，工地浇筑完混凝土，由于座环发生一定量 比分析，在设计时选用合理的结构形式，结合设计
过电流引起的轴承失效问题大幅增加。为减轻直 电流。
流电流和低频 交 流 电 流 的 影 响，风 力 发 电 机 应 对 3． 3 当电网出现三相不平衡时，双馈发电机将带
定结构在设计时均需考虑。
仍然存在谐波分量。由于双馈电机的气隙较小以
2． 7 电 流 导 致 的 滚 动 轴 承 过 电 流 损 伤 问 题 由 来 及定转子开槽 的 原 因，双 馈 电 机 的 齿 谐 波 含 量 相
已久。在风力发电机中由于变频器的引入使得由 对较强，定子谐 波 电 动 势 产 生 同 频 率 的 定 子 谐 波
恒速恒频风力发电机系统一般使用同步电机 或者鼠笼式异 步 电 机 作 为 发 电 机，通 过 定 桨 距 失 速控制的风轮机使发电机的转速保持在恒定的数 值 ，继 而 保 证 发 电 机 输 出 的 电 压 、频 率 和 幅 值 的 恒 定，其运行范 围 比 较 窄。 变 速 恒 频 风 力 发 电 机 系 统通过变桨距 控 制 风 轮 机，使 整 个 系 统 在 很 大 的 速度范围内按 照 最 佳 的 效 率 运 行，这 是 当 前 风 力 发电发展的一个趋势。变速恒频发电机系统主要 分为同步发电机系统和异步发电机系统。同步发 电机系统又包括永磁同步发电机系统和电励磁同 步发电机系统。
探讨无刷双馈风力发电机的设计分析与控制
探讨无刷双馈风力发电机的设计分析与控制无刷双馈风力发电机是一种应用于风力发电系统中的新型发电设备。
它采用了无刷双馈原理，具有高效能、高可靠性和适应性强等优点。
本文将从设计分析和控制两个方面进行探讨。
从设计分析的角度来看，无刷双馈风力发电机的设计需要考虑以下几个方面：1. 转子参数设计：无刷双馈风力发电机的转子是由定子和转子组成的，定子通常采用三相对称拖极结构，而转子通常采用双馈结构。
转子的参数设计包括拖极绕组的布局、匝数的选择、绕组的截面积和材料等。
2. 动态特性设计：无刷双馈风力发电机的动态特性包括转子的惯性、机械特性和电磁特性等。
在设计中，需要考虑转子的惯性对系统响应的影响，以及转子的机械特性对系统负载的适应性。
3. 气动特性设计：无刷双馈风力发电机的气动特性包括风轮的设计和叶片的设计。
风轮的设计需要考虑风轮的直径、材质和叶片的数量等，而叶片的设计需要考虑叶片的形状、长度和角度等。
1. 电气控制：无刷双馈风力发电机的电气控制包括发电机的电磁耦合控制和电网的连接控制。
在发电机的电磁耦合控制中，需要根据风速和转子转速等参数调整发电机的输出功率。
在电网的连接控制中，需要根据电网的电压和频率等参数调整发电机的输出电压和频率。
3. 故障检测和保护：无刷双馈风力发电机的故障检测和保护包括电气故障和机械故障两个方面。
在电气故障检测和保护中，需要检测和保护发电机的电磁耦合系统，以防止电流过高和电压过低。
在机械故障检测和保护中，需要检测和保护发电机的机械系统，以防止转子的断裂和叶片的损坏。
无刷双馈风力发电机的设计分析与控制是一个综合性的工程问题。
只有在设计和控制过程中充分考虑各种因素，才能有效提高无刷双馈风力发电机的效率和可靠性。
探讨无刷双馈风力发电机的设计分析与控制
探讨无刷双馈风力发电机的设计分析与控制无刷双馈风力发电机是一种新型的风力发电技术，相比传统的风力发电机具有更高的效率和更低的成本。
本文将探讨无刷双馈风力发电机的设计分析与控制，以及其在风力发电领域的应用前景。
无刷双馈风力发电机是一种新型的风力发电技术，其主要结构包括转子、定子、风扇等组件。
在设计方面，无刷双馈风力发电机需要考虑以下几个方面：1. 转子设计：无刷双馈风力发电机的转子采用双馈发电机结构，可以实现双向发电，提高了发电效率和稳定性。
在转子设计中，需要考虑转子的材料选择、转子的形状设计等因素。
2. 定子设计：定子是无刷双馈风力发电机中的重要组成部分，其设计需要考虑定子绕组的布局、绕组的材料选择、定子铁心的形状设计等因素。
4. 整机设计：将以上各部分组合在一起进行整机设计，需要考虑各部分的匹配性、整机的外形设计等因素。
无刷双馈风力发电机的设计需要将转子、定子、风扇等组件进行合理的设计与匹配，以实现最佳的发电效率和稳定性。
二、无刷双馈风力发电机的控制无刷双馈风力发电机的控制是其发电效率和稳定性的关键。
在控制方面，主要需要考虑以下几个方面：1. 双馈控制：无刷双馈风力发电机具有双馈结构，其控制需要考虑双馈电机的转子和定子的控制，以实现双向发电。
2. 风扇控制：风扇是无刷双馈风力发电机中的核心部件，其控制需要考虑风扇的启停控制、风扇的转速控制等因素。
3. 整机控制：将以上各部分的控制整合在一起，实现整机的协调运行，以实现最佳的发电效率和稳定性。
三、无刷双馈风力发电机在风力发电领域的应用前景无刷双馈风力发电机具有高效率、低成本的特点，逐渐受到了风力发电领域的关注。
在风力发电领域的应用前景方面，主要表现在以下几个方面：1. 提高发电效率：无刷双馈风力发电机可以实现双向发电，提高了发电效率，使得风力发电的经济性更加突出。
2. 降低成本：无刷双馈风力发电机的结构相对简单，材料成本相对较低，可以降低风力发电的成本，提高了风力发电的竞争力。
2MW风力双馈异步电动机的研究设计 英中文资料
2MW风力双馈异步电动机的研究设计摘要:一个设计为一个2 MW风力发电机的商业,验证了两种连接方式为标准双馈异步机可延长低速下范围到80%滑动没有增加的额定功率电子变换器。
这远远超出了正常的30%的下限。
较低的速度连接被称作异步发电机模式和机器操作与短路定子绕组和所有的功率流在转子回路。
有两个回路逆变器控制系统方案设计和调整为每一个模式。
本文的目的是当前仿真结果,说明了该控制器的动态性能均为双馈异步发电机的连接方法为2 MW风力涡轮机。
一个简单的分析了双转子电压为连接方法包括作为这个演示的优势的时候,需要考虑设计等先进控制策略。
关键词:双馈电机、异步发电机、风力发电机1、介绍兴趣是持续风力涡轮机,尤其是那些拥有一个额定功率的许多兆瓦这个流行主要由既环保,也可用的化石燃料。
立法鼓励减少碳足迹的所谓的地方,所以目前正在感兴趣的可再生能源。
风力涡轮机仍然被看作是一种建立完善的技术,已形成从定速风力涡轮机,现在流行的调速技术基于双馈异步发电机(DFIGs)。
风力是一DFIG变速与转子变频器控制使转子电压相位和大小调整以保持最佳扭矩和必要的定子功率因数文[1]~[3]。
DFIG技术是目前发达,是常用的风力涡轮机。
定子的DFIG是直接连接到网格与电力电子转子变换器之间,用以转子绕组的网格。
这个变量速度范围是成正比的评级的转子等通过变频器调速范围±30%[4、5、6、7]转子转换器只需要的DFIG总量的30%的力量而使全面控制完整的发电机输出功率。
这可能导致显著的成本节省了转子转换器[4]。
滑动环连接,但必须保持转子绕组,性能安全可靠。
电源发电机速度特性,如图1所示为2 MWwind汽轮机。
对于一个商业发电机速度随风速,然而这种关系是为某一特定地点。
作为风速,并因此机速度快、输出功率下降了的风力发电机减少直至关闭时提取风是比损失的发电机和液力变矩器。
操作模式已经提出,风力机制造商宣称延伸速度范围以便在较低的速度力量提取的风是比损失在系统等系统能保持联系。
2mw双馈异步风力发电机的研究
2MW风力双馈异步电动机的研究设计摘要对一个2 MW商业风力发电机的设计,验证了以两种连接方式为标准的双馈异步电机，它能使其低速范围向下延伸到80%，在电子变换器额定功率没有增加的情况下下滑。
这远远超出了正常的30%的下限。
较低的速度连接被称作异步发电机模式而机器的操作是在短路定子绕组转动和所有的功率流在转子回路中的情况下进行的。
有两个回路逆变器控制系统方案已经被设计完毕并且在各自的模式中已调整性能。
本文的目的是演示仿真结果,说明该控制器的动态性能均为 2 MW异步风力发电涡轮机的连接方法。
当设计这样的先进的控制策略时，一个简单的对转子和对双馈连接模式电压的分析在演示时应作为一个优势部分被考虑进去。
关键词:双馈电机、异步发电机、风力发电设备列出的重要标志vrdq 直交和正交转子电压irdq 直交和正交转子电流λsdq 直交和正交定子磁链Ps 定子有功功率Qs 定子无功功率pfs 定子功率因数Te 转矩p 微分算子Lm 电抗引入Rr 转子电阻Lr 转子电抗引入σ总漏电感ωsf 频率‘s’定子简称‘r’转子简称‘*’参考值1、介绍对风力涡轮机的兴趣还在持续,尤其是那些拥有一个额定功率为许多兆瓦的。
这个之所以流行主要是既环保,也有可用的化石燃料。
所谓的立法鼓励减少碳足迹的地方,所以目前正在感兴趣的可再生能源。
风力涡轮机仍然被看作是一种建立完善的技术,已形成从定速风力涡轮机,现在流行的调速技术基于双馈异步发电机(DFIGs)。
一个双馈异步风力涡轮发电机的速度的变化与被控制的转子变频器的速度变化一致，使转子电压相位和大小得以调整以保持最佳扭矩和必要的定子功率因数。
双馈异步发电机是目前技术发达,常用的风力涡轮机。
一个双馈异步发电机的定子直接连接到有一个电力电子的转子变换器的高压电网上,该变换器在转子的转动和高压电网之间得到应用。
这个变量速度范围与转子转换器的速率是成正比的因此其调速范围被限制在±30%。
探讨无刷双馈风力发电机的设计分析与控制
探讨无刷双馈风力发电机的设计分析与控制无刷双馈风力发电机是一种新型的风力发电装置，它采用了双馈结构和无刷技术，能够提高发电机的效率和稳定性。
本文将对无刷双馈风力发电机的设计分析与控制进行探讨，从发电机的结构设计、性能分析以及控制系统等方面进行深入研究。
一、无刷双馈风力发电机的结构设计无刷双馈风力发电机主要由转子和定子两部分构成。
转子是由外部转子和内部转子组成，外部转子是由永磁铁氧体材料制成，内部转子是由铜线绕制成的绕组构成。
而定子则是由三相绕组和铁芯组成，通过控制转子和定子之间的相对运动，实现风能转化为电能。
在设计无刷双馈风力发电机时，需要考虑转子和定子之间的匹配度，以及发电机的工作环境和性能要求。
还需要考虑发电机的安全性和可靠性，确保其在恶劣的气候条件下也能够正常工作。
二、无刷双馈风力发电机的性能分析1. 风轮特性分析无刷双馈风力发电机的性能受到风轮特性的影响，将风轮特性分析纳入设计过程是非常重要的。
通过对风轮叶片的形状、数量和材料等方面的优化设计，能够提高风轮的转动效率，从而提高发电机的整体性能。
2. 电磁特性分析发电机的电磁特性对其性能有着重要的影响。
在设计无刷双馈风力发电机时，需要考虑发电机的电磁场分布、磁通分布以及电磁耦合等问题，从而提高发电机的效率和输出功率。
3. 动力学特性分析发电机的动力学特性也是影响其性能的重要因素。
通过对发电机的旋转惯量、转子惯量和定子惯量等方面的分析，能够优化发电机的动态响应，提高其动态性能。
三、无刷双馈风力发电机的控制系统设计无刷双馈风力发电机的控制系统是保证其正常运行的关键。
在设计控制系统时，需要考虑到发电机的起动、同步、调速和保护等功能。
还需要考虑风能的不稳定性和环境的变化对控制系统的影响，确保发电机能够在各种工况下都能够运行稳定。
在控制系统的设计中，可以采用传统的PID控制器、模糊控制器或者神经网络控制器等方法，通过对风能信号和发电机状态信号的采集和处理，实现发电机的精准控制。
2.0MW水冷双馈风力发电机结构优化设计
2.0MW水冷双馈风力发电机结构优化设计149ELECTRONICS WORLD?技术交流当前国内大部分风电整机设备厂家采用双馈机组，国内市场目前主流双馈机型以2.0MW为主。
本文基于双馈风力发电机基本理论，建立以弹性阻尼元件作为地脚支撑的电机计算模型，进行相关的系统模态分析，分析控制电磁噪声的方法，并对双馈发电机的水路系统、风路结构进行设计。
1 研究背景与意义目前，国家大力发展新能源利用技术，从而促进了风力发电技术与风力发电机设计制造技术的不断创新与进步。
根据我国能源发展规划，风电装机容量将在未来保持快速增加趋势，风力发电装备市场容量巨大、需求旺盛。
双馈风力发电机具有质量可靠，整机效率高，性价比优，电能质量好等技术优点，由双馈发电机构成的风电机组已发展成为目前国际上技术最成熟、应用最广泛的机型，双馈风电机组还会在未来几年保持主流地位（王承煦，张源，风力发电：中国电力出版社，2003）。
国内市场目前主流双馈机型以2.0MW为主，该发电机具有效率高、温升低、振动小、超发裕量大等特点,各风电厂家陆续推出不同转速的双馈风力发电机以适应风场不同风况的需求。
图1 双馈风电机组模型模拟结构简图图2 发电机与弹性支撑系统三维模型表1 发电机与弹性支撑系统固有频率序号阶数计算系统固有频率振型1一阶8.96绕电机底部轴向转动2二阶9.26绕电机底部径向转动3三阶12.98绕电机尾部垂向摆动4四阶16.96绕电机垂向转动5五阶18.52绕电机顶部径向转动6六阶21.69绕电机顶部轴向转动2 基本理论双馈风力发电机是有滑环系统的绕线型三相异步风力发电机，转子绕组与一个幅值、频率、相序均可改变的逆变电源相连接，当发电机运行在规定的转速范围内时，通过控制转子电流向电网发出功率。
此类运行方式下的定子侧的功率因数、转子转速均可进行调节，但定子侧的电压电流频率是固定的。
双馈发电机转子绕组励磁电压的控制是变速恒频风力发电机组的控制核心，根据反馈回的转速、功率等信号按照一定的的控制策略，实现对转子励磁电压幅值、相角以及频率的调整，进而达到与发电机机械部分运行特性相互配合、提高风能的使用效率及改善供电质量的目的（林成武，王凤翔，姚兴佳，变速恒频双馈风力发电机励磁控制技术研究：中国电机工程学报，2010）。
探讨无刷双馈风力发电机的设计分析与控制
探讨无刷双馈风力发电机的设计分析与控制无刷双馈风力发电机是一种新型风力发电设备，具有简单结构、高效能、低噪音等特点，近年来受到越来越多研究者的关注。
本文将从设计分析和控制两个方面对无刷双馈风力发电机进行深入探讨。
一、设计分析1. 结构设计无刷双馈风力发电机是由风力发电机、双馈转子、直驱式发电机和功率电子变流器等组成。
其中双馈转子是其核心部件之一，通过调整双馈转子的电流可以有效地控制风力机的输出功率。
在设计时需要考虑转子的电磁特性、材料选用、绝缘和散热等因素，以保证风力机的正常运行和寿命。
2. 系统参数确定在设计无刷双馈风力发电机时，需要确定一些关键的系统参数，如最大输出功率、额定转速、叶片数和转子结构等。
这些参数直接影响到风力机的性能和效率，因此在设计时需要进行合理的评估和选择，以满足实际的使用需求。
3. 性能优化在设计过程中，需要进行性能优化，以提高风力机的输出功率和效率。
通过优化叶片的结构和材料、提高叶片的风能利用率、减小风力机的阻力等手段，可以有效地提高风力机的性能，使其在实际运行中更加稳定和可靠。
二、控制1. 双馈转子控制由于双馈转子是影响无刷双馈风力发电机性能的关键部件之一，因此需要进行有效的控制。
通过调整双馈转子的电流和转矩，可以实现对风力机输出功率的精确控制，使其适应不同风速和负载条件下的运行要求。
2. 增强型控制策略为了提高无刷双馈风力发电机的动态响应和稳定性，需要采用增强型控制策略，如模糊控制、PID控制、最优控制等。
这些控制策略可以有效地提高风力机的控制精度和稳定性，使其在复杂的风场和负载条件下具有更好的适应性。
3. 其他控制技术除了双馈转子控制和增强型控制策略外，还可以采用一些新型的控制技术，如模型预测控制、自适应控制和鲁棒控制等，以进一步提高风力机的性能和可靠性。
这些控制技术可以实现对风力机的全面控制和监测，使其在各种复杂环境下都能够稳定运行。
双馈风力发电机的数学模型
感谢阅读
在建立基本方程之前，有几点必须说明：（1）首先要选定好磁链、电流和电压的正方向。 图3- 9所示为双馈电机的物理模型和结构示意图。图中，定子三相绕组轴线A、B、C在空间上是固定，a、b、c为转子轴线并且随转子旋转， 为转子a轴和定子A轴之间的电角度。它与转子的机械角位移 的关系为 ， 为极对数。各轴线正方向取为对应绕组磁链的正方向。定子电压、电流正方向按照发电机惯例标示，正值电流产生负值磁链；转子电压、电流正方向按照电动机惯例标示，正值电流产生正值磁链。
=
上述若干式子构成了交流励磁发电机在三相静止轴系上的数学模型。可以看出，该数学模型即是一个多输入多输出的高阶系统，又是一个非线性、强耦合的系统。分析和求解这组方程式非常困难的，即使绘制一个清晰的结构图也并非易事。为了使交流励磁电机具有可控性、可观性，必须对其进行简化、解耦，使其成为一个线性、解耦的系统。其中简化、解耦的有效方法就是矢量坐标变换。
运动方程
交流励磁电机内部电磁关系的建立，离不开输入的机械转矩和由此产生的电磁转矩之间的平衡关系。简单起见，忽略电机转动部件之间的摩擦，则转矩之间的平衡关系为：式中， 为原动机输入的机械转矩， 为电磁转矩， 为系统的转动惯量， 为电机极对数， 为电机的电角速度。
（3-9）
从磁场能量根据机电能量转换原理，可以得出电磁转矩方程：应该指出，上述公式是在磁路为线性、磁场在空间按正弦分布的假定条件下得出的，但对定、转子的电流波形没有任何假定，它们都是任意的。因此，上述电磁转矩公式对于研究由变频器供电的三相转子绕组很有实用意义。
至于第二类定、转子间的互感，当忽略气隙磁场的高次谐波，则可近似为是定、转子绕组轴线电角度 的余弦函数。当两套绕组恰好在同一轴线上时，互感有最大值 （互感系数），于是：
2MW双馈风力发电系统建模与仿真研究
电力电子技术
Power Electronics
Vol.44 ， No.6 June 2010
2 MW 双馈风力发电系统建模与仿真研究
董琳琅 1， 王
（1． 北京航空航天大学 ， 北京
永 1， 周
飞2
100192 ）
100191 ； 2． 中国电力科学研究院 ， 北京
isd $ $ ! % " isq % （1 ） % " ird % % " % irq & & #
式 中 ：usd，usq，urd，urq 分 别 为 定 、 转 子 绕 组 电 压 的 d ，q 轴 分 量 ；
isd，isq，ird，irq 分别为定 、 转子绕组电流的 d ，q 轴分量 ；Ls，Lr 分别
2 2 MW 双馈风力发电控制系统建模
定 、 转子绕组各电气量均采用电动机惯例 。 d，q 坐标以定子磁链同步角速度 ω1 逆时针旋转 ， 转子以 角速度 ωr 逆时针旋转 。 DFIG 在 d，q 坐标系下的数 学模型为 ：
DFIG 控制系统模型和 SVPWM 模型 。 目前鲜有文献 介 绍 SVPWM 技 术 在 PSCAD/EMTDC 中 的 实 现 方
2.China Electric Power Research Institute ， Beijing 100192 ， China ） Abstract：In the process of 2 MW doubly -fed wind power converter development ，electromagnetic transient simulation is the key point to verify the control strategies and establishment of the relevant equipments technical parameters.This article establishes SVPWM simulation model and describes the implementation method of SVPWM technique in PSCAD/EMTDC to truly reflect the process of the dynamic switching and the harmonic characteristics of the converter.It also improves the software phase-locked loop （SPLL） of the grid-side PWM converter which make it track the fundamental positive sequence grid voltage rapidly and accurately and be helpful for improving the dynamic control performance of grid -side converter in the grid asymmetric faults conditions. Keywords ：doubly-fed wind generation ； space vector pulse width modulation ； software phase-locked loop
第二章双馈风力发电机的原理及设计ppt课件
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
2.4双馈电机的额定功率
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2.3 双馈异步发电机运行特点
双馈异步发电机的结构与绕线式异步电动机 完全相同，定转子都具有三相对称绕组。但在 运行上具有以下两个特点： 1）、双励磁
定子绕组与电网相联，接受电网励磁使电 机运行在异步状态。转子绕组与变频器相联， 接受由变频器提供的交流励磁，使电机运行在 同步状态。 2）、双反馈
的核心技术 2.3 双馈异步发电机运行特点 2.4双馈电机的额定功率
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2.1 交流励磁变速恒频发电
交流励磁变速恒频发电是20世纪末发展起 来的一种全新高效的发电方式，适用于风力、 潮汐等可再生能源的开发利用，尤其在风力发 电中得到广发应用。伴随着电力电子技术、交 流调速理论、矢量控制理论和现代微机控制技 术的不断发展和完善，风力发电技术日趋成熟， 风力发电机单机容量不断增大，发电质量不断 提高，已成为一种安全可靠的能源，具备了大 规模开发的条件。
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参考资料： 1.陈世坤 .电机设计 .机械工业出版社,2000 年 2.湘潭电机厂编. 交流电机设计手册.湖南人民出版社，1978 年 3.杨强，黄守道，高剑. 兆瓦级交流励磁双馈风力发电机的电磁设计研究.大电机技 （1） 60 n1=n±n2=常数 （2） pn p (n1 n) pn1 n1 n f2 2 f1S （3） n1 60 60 60 注：f1 电网频率， n1 同步转速，f2 转子磁场频率，n2 转子磁场转速， n 转子转速， S 转差率，p 极对数 f1
2.
发电机运行环境 环境运行温度 环境生存温度 相对湿度 海拔高度 -35℃～+50℃（机舱内部） -45℃～+70℃（机舱内部） 5%～95%（机舱内部） ＜2000m
3.
基本参数
电机类型 双馈异步发电机（DFIG） 额定功率 2450kW 中心高 630mm 定子电压（线电压） 690V 转子开口电压（线电压） 1830V 额定频率 50Hz 相数 3 额定转速 1200rpm 旋转方向 CW（从驱动端看） 极数 6 运行模式 S1（连续运行） 定子绕组连接类型 Y 转子绕组连接类型 Y 绝缘等级 H级 冷却方式 IC616 安装方式 IM1001（IM B3） 防护等级 IP54（电机本体）；IP23（滑环室） 发电机轴的轴功率 2526kW（S1） 额定工况效率 ≥97% 4. 发电机的电磁设计： 电磁设计是发电机的关键技术，设计时充分考虑： 1）海拔高度对发电机散热的影响，随着海拔高度的增加，发电机的散热能力降低，本发电 机电磁设计时温升限制降低 10K; 2）高原发电机绕组会出现电晕的情况，因此应合理采用绝缘系统； 3 ） 满 足 电 网 宽 频 宽 压 运 行 的 要 求 ， 本 发 电 机 运 行 电 压 690V±15% ， 运 行 频 率 范 围 47.5 Hz～51.5Hz，电磁设计时应取较低的磁负荷及热负荷； 4）风力发电机功率因数运行范围宽（-0.95～+0.95），电磁设计时应增大发电机容量，按 2579kVA 进行电磁设计； 5）转子采用变频器供电时发电机谐波的影响，引起转子铁耗和定转子铜耗的增加，引起绕 组温升的增加，设计时降低发电机的热负荷。 综合考虑以上因数，电磁设计结果如下： 定子铁心外径/内径 Da/Di: 1100/815mm 转子铁心内径 Do: 470mm 气隙δ:2.2mm 定转子槽数 Z1/Z2: 72/54 定转子铁心总长 Lt1/Lt2: 800/800mm 定转子接法: Y/Y 气隙磁密: 6984 GS 定子齿磁密：16006 GS 定子轭磁密: 14712 GS 转子齿磁密：15141 GS 转子轭磁密：14598 GS 效率：97.2%
2.3MW 双馈异步风力发电机的设计
赵涧波 张修兵 （东方电气（乐山）新能源设备有限公司，四川 乐山，614000） 摘要：兆瓦级双馈异步风力发电机用于并网的大型风力发电机组，解决了风速变化、上 网频率不稳定的问题，是目前世界各国风力发电机技术最为成熟、生产量最多的一种型式。 在目前技术水平上 1.5MW、2.0MW 双馈异步风力发电机组运行稳定、综合效益好。为满足市 场需要，我公司新研制了 2.3MW 双馈异步风力发电机。 关键词：双馈 风力发电机 电磁设计 结构设计 0.引言 风力发电与其他种类发电相比，具有能源可再生、无污染、对周边生态系统破坏较小的 优点。国家正大力发展风力发电，随着风电的进一步发展，全国各地兴建的风力发电场将越 来越多，对风力发电机的需求量会越来越多，2.3MW 双馈异步风力发电机是适应市场而开发 设计的。 1.运行原理 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。 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。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臵上有一个位移， 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。频率关系如下：
定子电流密度：3.23A/mm2 定子线负荷:605A/cm 2 转子电流密度：3.16A/mm 转子线负荷 644A/cm 5. 发电机的结构设计 2.3MW 双馈异步风力发电机主要由定子、转子、前后轴承室及端盖、空气冷却器、定 转子接线箱和集电环及刷架等组成。
2.3MW 双馈异步风力发电机 1）发电机机座采用钢板焊接结构，焊接后进行退火处理；定子线圈为圈式线圈，导线选用 云母带绕包铜扁线。 2）发电机转子为支架式结构，轴上铁芯前后装轴流风扇，加强内部空气的流动。 3）铁芯采用 50W350 冷轧硅钢片，以减少发电机铁耗。 4）轴承采用国际知名品牌,轴承本体不绝缘，其绝缘通过轴承体结构绝缘; 轴承润滑采用自 动注脂泵润滑，注脂泵带自动故障报警。 5）发电机冷却方式为 IC616.空冷器传动端装有两个冷却风机，传动侧每个风机电机为三相 电压 690V，频率 50Hz，功率为 4kW，风量 10000m3/h。 6)集电环采用外径为 320mm 的集电环， 安装于非传动端轴上,通过转子轴上的风扇进行冷却。 7) 为防止轴电流对轴承的腐蚀，采用端盖绝缘及转子双端接地结构。 8）绝缘系统采用 H 级绝缘，少胶 VPI 整体浸漆技术。 9）考虑高海拔地区潮湿、昼夜温差大的气候特性，防止电机绝缘系统受到损害。在定子下 部设有 4 个加热器，集电环罩装 1 个加热器，每个冷却风机装一个加热带。 10）发电机设以下温度监控：6个绕组Pt100测温元件，每个轴承有二个Pt100，6个PTC160 热敏电阻。 6. 结束语 2.3MW 双馈异步风力发电机是 2MW 双馈异步风力发电机的延伸产品，其外形及安装尺 寸均相同。只要对风机进行微小优化设计，可以直接装机使用。按每个风场装机容量 50MW 计，每个风场可以少装 3 台机组，具有较高的经济效益和社会效益。