双馈电机原理
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。
双馈异步电机工作原理
双馈异步电机工作原理双馈异步电机是一种特殊类型的异步电机，其工作原理是通过在转子绕组上接入一个附加回路（称为双馈回路），来改变转子电流和磁场，从而实现调节转矩和速度的目的。
双馈异步电机的转子绕组通常由一个固定在转子上的双馈绕组组成，该绕组由若干套波纹形状的金属环组成。
当电机工作时，通过定子的电流产生的旋转磁场会感应出转子绕组中的电动势。
双馈绕组上的金属环构成一个闭合回路，电流会从定子绕组流入转子绕组，形成一个旋转电流环。
双馈绕组中的旋转电流环会在旋转的磁场作用下，产生一个旋转磁场。
这个旋转磁场与定子绕组的旋转磁场相互作用，形成一个增强或减弱的磁场。
这个增强或减弱的磁场会影响到电机的转矩和速度。
当电机需要增大转矩时，可以通过调节双馈绕组的电流来改变转子磁场的强度。
通过调节双馈回路中的电阻、电感、电容等参数，可以实现对转子电流的控制，从而调节磁场的大小和方向。
当磁场增强时，电机的转矩也随之增大，反之亦然。
双馈异步电机还可以通过调节旋转电流环的位置来改变转子磁场的相位和方向。
通过调节双馈绕组上的金属环的位置，可以改变旋转电流环的位置，进而改变旋转磁场的相位和方向。
这样一来，电机的转矩方向也可以随之改变。
双馈异步电机的优点在于可以通过调节转子绕组上的双馈回路，实现对电机转矩和速度的调节。
这种调节方式相对简单，且具有较高的效率。
同时，双馈异步电机还具有很好的过载能力和起动性能，适用于大功率、恶劣工况下的应用。
总体来说，双馈异步电机的工作原理是通过调节转子绕组上接入的双馈回路，来控制转子磁场的大小、方向和相位，从而实现对电机转矩和速度的调节。
这种调节方式简单有效，适用于大功率、恶劣工况下的应用。
双馈发电机的原理
双馈发电机的原理双馈发电机是一种独特的电动机，在发电和驱动领域得到广泛应用。
它采用了双馈结构，即同时给定定子绕组和转子绕组电源，具有高效率和较好的性能。
本文将详细介绍双馈发电机的原理及其工作过程。
一、双馈发电机的结构双馈发电机由定子绕组、转子绕组和磁路组成。
定子绕组是通过固定在定子上的线圈形成的，而转子绕组是固定在转子上的线圈。
通过将定子和转子绕组分别接入电源，实现对发电机的控制。
二、双馈发电机的原理双馈发电机的原理是基于磁场的相互作用和电流的感应。
当定子绕组通电时，产生的磁场将影响转子绕组中的电流。
反过来，转子绕组中的电流也会产生磁场，进一步影响定子绕组中的电流。
通过这种相互作用，能够实现能量的转换和传输。
三、双馈发电机的工作过程在正常工作状态下，双馈发电机的定子和转子绕组均接通电源。
定子绕组产生旋转磁场，通过与转子绕组的电流相互作用，产生驱动力矩。
转子绕组中的电流会产生磁场，与定子绕组的磁场相互作用，进一步提高发电机的效率和性能。
四、双馈发电机的优势相比传统的发电机，双馈发电机具有以下优势：1. 高效率：双馈发电机能够通过转子绕组中的电流来调节和控制磁场，从而提高发电机的效率。
2. 较好的性能：双馈发电机在低速启动和高速运行时具有较好的性能，能够适应各种工况要求。
3. 灵活性：双馈发电机的结构和控制方式可以根据实际需求进行调整，具有较强的灵活性和适应性。
五、双馈发电机的应用领域双馈发电机广泛应用于风力发电、水力发电和轨道交通等领域。
在风力发电中，双馈发电机能够充分利用风能，并通过优化的控制系统实现最大的发电效率。
在水力发电中，双馈发电机具有低噪音、高效率和可靠性等优点。
在轨道交通中，双馈发电机能够实现高速度和高扭矩的需求。
六、总结双馈发电机作为一种独特的电动机，通过双馈结构实现了高效率和较好的性能。
它的工作原理是基于磁场的相互作用和电流的感应。
双馈发电机的优势包括高效率、较好的性能和灵活性，广泛应用于风力发电、水力发电和轨道交通等领域。
双馈风机工作原理
双馈风机工作原理
双馈电机是一种能够实现电能直接向机械能的转换的电机，它能够直接接入电网，在电网运行。
双馈电机在运行时，转子上的磁通发生变化，从而形成了一个特殊的磁场，这个磁场使转子对定子旋转。
在定子与电网之间产生一个交流电压，通过控制变频器上的变流器（或双馈电机上的变流器）向电网输送电能。
因此，双馈电机属于一种电压源型换流器（VSC）。
交流电压由变
频器控制，双馈电机转子侧和电网侧都可以直接向电网输送电能。
双馈电机能够实现风电场的并网运行，对风电场的运行是非常有利的。
它可以在风电场中采用不同功率等级的发电机以实现并网运行，这将使整个风电场向电网提供相同水平的电能，并且不需要增加或改变风力发电机的容量。
双馈电机通过改变定子磁场中电流的大小和方向来发电和配电。
这意味着双馈电机不需要复杂的控制系统即可实现对有功功率、无功功率和频率的控制。
为了获得最大的发电量，双馈电机通常需要大容量的变流器来提供所需容量。
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第一章双馈电机的工作原理
第⼀章双馈电机的⼯作原理第⼀章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=（1-1）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=（1-2）由式1-2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。
因此，若设1n 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，则只要维持常数==±12n n n ，见式1-3，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1f 不变。
常数==±12n n n（1-3）双馈电机的转差率11n n n S -=，则双馈电机转⼦三相绕组内通⼊的电流频率应为：Sf pn f 12260==（1-4）公式1-4表明，在异步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（即S f 1）的电流，则在双馈电机的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。
根据双馈电机转⼦转速的变化，双馈发电机可有以下三种运⾏状态：1. 亚同步运⾏状态：在此种状态下1n n <，由转差频率为2f 的电流产⽣的旋转磁场转速2n 与转⼦的转速⽅向相同，因此有12n n n =+。
2. 超同步运⾏状态：在此种状态下1n n >，改变通⼊转⼦绕组的频率为2f 的电流相序，则其所产⽣的旋转磁场的转速2n 与转⼦的转速⽅向相反，因此有12n n n =-。
3. 同步运⾏状态：在此种状态下1n n =，转差频率02=f ，这表明此时通⼊转⼦绕组的电流频率为0，也即直流电流，与普通的同步电机⼀样。
双馈发电机工作原理
双馈发电机工作原理双馈发电机（Doubly Fed Induction Generator，简称DFIG）是一种常见的风力发电机的类型，其工作原理基于异步电机的原理。
DFIG是由一个转子和一个固定转子组成的，其中转子通常由铜或铝制成。
DFIG的工作原理如下：1.转子：DFIG的主要部分是转子，它是由绕组组成的。
绕组中的导线将电能传递给转子，以形成旋转磁场。
旋转磁场通过与固定转子的磁场交互，产生电动势。
转子上的绕组通常是属于定子的，即与固定转子的绕组相连。
转子的绕组也被称为发电机侧的绕组。
2.固定转子：固定转子是固定在发电机的外部的，由静子绕组组成。
静子绕组通常是三相绕组，其绕组与电网相连，接收来自电网的电能。
静子绕组的电能由定子中的定子绕组接收，它们通过拖曳转子旋转磁场生成的电动势传输。
定子绕组也被称为电网侧的绕组。
3.转子绕组：转子绕组是双馈发电机的关键组成部分之一、它有两个绕组：一个是通过滑环连接到固定转子的绕组，另一个是通过短路圈连接到直流环。
这两个绕组可以使发电机在双馈模式和全功率模式之间切换。
当DFIG处于双馈模式时，转子的旋转磁场通过滑环绕组传递电动势到定子绕组，然后通过定子绕组传输到电网。
这种方式下，电网接收到的电能比转子绕组输入的电能要大。
当DFIG处于全功率模式时，转子的旋转磁场通过短路圈绕组传递电动势到直流环绕组，然后通过直流环绕组传输到定子绕组。
这种方式下，输出到电网的电能比输入到转子绕组的电能要大。
DFIG的双馈模式和全功率模式的切换是由电力电子装置控制的，这个装置通常被称为转子侧变流器。
总的来说，DFIG的工作原理是通过转子和固定转子间的相互作用，将输入的电能转换成输出的电能。
DFIG的旋转磁场产生电动势，在双馈模式和全功率模式下，电动势通过不同的绕组传输到电网。
这使得DFIG 在不同工作条件下都能有效地工作。
无刷双馈电机原理
无刷双馈电机原理无刷双馈电机是一种新型的电机结构，它采用了双馈原理，实现了无刷电机与传统异步电机的结合。
它具有体积小、质量轻、功率密度高、效率高等优点，被广泛应用于各个领域。
无刷双馈电机的原理主要包括电磁场原理、功率流动原理和控制原理。
首先，无刷双馈电机的电磁场原理是基于电磁感应的原理。
当电机的转子旋转时，定子中的定子绕组与永磁体产生磁场。
根据电磁感应的原理，当转子在磁场中旋转时，磁场将产生感应电动势，通过绕组引导电流流动。
这个过程形成的磁场与定子产生的磁场相叠加，产生旋转磁场。
这样，电磁场会把机械能转变为电能，实现了电动机的正常工作。
其次，无刷双馈电机的功率流动原理是在双馈结构的基础上实现的。
传统的异步电机，只有一个电感耦合的传递能量的回路。
而无刷双馈电机通过双馈回路，实现了双向能量传输。
双馈结构包括一个定子绕组和一个转子绕组，分别与电源和电容进行连接。
通过转子绕组将电能从定子传输到转子，再从转子传输到定子，实现了能量的双向转换。
这样，既能够提高电机的效率，又能够减小电机的体积和质量。
最后，无刷双馈电机的控制原理是通过控制电源和电容之间的电流来实现的。
通过改变电流的相位和幅值，可以调节电机的转速和扭矩。
其中，定子绕组与电源的电流相位差决定电机的转速，而转子绕组与电容的电流幅值决定电机的扭矩。
通过控制电流的相位和幅值，可以实现电机的精准控制，满足不同应用的要求。
总之，无刷双馈电机通过电磁场原理、功率流动原理和控制原理的结合，实现了无刷电机与传统异步电机的组合。
它既具有无刷电机高效、高性能的优点，又具有传统异步电机体积小、质量轻的特点。
这使得无刷双馈电机在各个领域的应用具有广阔的前景。
双馈风力发电机的工作原理
双馈风力发电机的工作原理
1、双馈风力发电机的工作原理：
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。
2、双馈风力发电的特点：
（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。
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双馈电机基本原理
3.3交流励磁发电机
现代电力系统的发展趋势是单机量越来越大，送电距离日益增长，为提高 输电效益，输电线电压等级提高。此外，电网负荷变化率也随社会进步越来越大， 这使输电线出现传输有功功率低于其自然功率的工况。这时线路出现过剩无功功 率，引起持续工频过电压。这会危及系统的安全运行和增加损耗。目前的解决办 法是在线路上加装静止电抗器、调相机或静止无功补偿器，或要求发电机进相运 行，这些措施存在一定的技术和经济上的缺点。
双馈电机基本原理
3.交流励磁电机的应用 由于交流励磁电机有三个可调量，通过励磁调节，不仅保持了同步机的可以
调无功功率的优点，还能调速、调有功功率，因此可应用领域很广。 3.1交流励磁变速发电机
原动机转速变化的发电机组，都可以考虑采用交流励磁电机。例如潮汐电站 ，水头是变化的，则希望转速也变化。风力发电机，随风速的变化也希望转速改 变。船舶与航空发电机，其转速是紧跟推进器速度的，转速也是改变的。过去由 于受电网频率限制，发电机转速不能变，迫使原动机在不同水头、不同风力等情 况下维持一个转速，显然是不合理的。它使机组效率降低，原动机受损，也使发 电质量下降或被迫降低出力，甚至停机。现在可通过调节交流励磁电机励磁电流 的幅值、频率与相位，使得原动机速度改变时，也可保证发电机发出的电能质量 ，从而提高了机组的运行效率，实现发电机与电网的柔性连接。
双馈电机基本原理
双馈电机基本原理
1.交流励磁发电机变速恒频运行的基本原理 长期以来，常规的交流同步电机为直流励磁，异步电机没有励磁绕
组，其励磁通过定子取自电网。近来，随着电力电子技术和数字控制技 术的发展，出现了双馈形式实现交流励磁的交流电机。这种电机随着交 流励磁频率的改变，不管是电动机或发电机，可以运行在不同速度，也 就是说，可以变速发电或调速拖动。同时发现这种电机有调节电网功率 因数和提高电网稳定性的功能，而且可以使水轮机、风力机等原动机或 水泵等被拖动机械运行在最佳工况，使机组效率提高。
双馈电机基本原理
2.交流励磁电机的优点
如果从电机转子的转速是否与同步转速一致来定义异步机或同步机，则交流 励磁电机应当被称为异步机。但交流励磁电机在性能上又不像异步机而相反有很 多同步机的性能。例如，异步机是通过定子从电网吸收励磁电流，本身无励磁绕 组，交流励磁电机与同步机一样有独立的励磁绕组；异步机无法改变功率因数， 交流励磁电机与同步机一样可调节功率因数；异步机的转速随负荷变化而变化， 交流励磁电机与同步机一样，负荷改变时，转速可保持不变。所以有的称交流励 磁电机为交流励磁同步电机，又有的称为同步感应电机，又有的称为异步化电机 ，也有的称为双馈电机，因为定、转子都馈电。实际上，它是具有同步电机特性 的交流励磁的异步机，是一种从旧电机中发展出来的新型电机，其性能比同步机 还优越。
由于交流励磁电机可以调节励磁电流的相位，从而改变转子磁场的位置，改 变电机电势与系统电压相量间的夹角，达到改变功率角使电机稳定运行的目的。 所以通过采用交流励磁可使电机吸收更多无功功率，解决电网电压升高的弊病， 也使得运行效率、电网质量与稳定性有所提高。
双馈电机基本原理
3.4交流高速发电机
从理论上讲，当通过转子的交流电相序与定子相序相反就能得到高于同步转速的转 子。一个二极机在50Hz频率下其转速为3000r/min，如在转子中通入方向相反的50Hz励 磁电流，则转子转速将为6000 r/min。这样一个转速，对燃气轮机拖动的发电机来说是 很合适的，因为燃气轮机的合理转速是在6000 r/min左右。过去是通过变速装置将转速 降低到3000 r/min 来拖动发电机。如果可以使发电机与燃气轮机直接对组远行，不仅省 略了多事故的变速装置，且使整个机组缩小，有可能安装在一个不大的台板上。这样一 个既经济又紧凑的装置对燃气轮发电机组的发展也将产生一定影响。由于大容量高转速 的发电机转子的设计制造比较困难，这种发电方式，还未见采用，无刷双馈的结构在此 更显重要。
双馈电机基本原理
同步电机励磁的可调量只有一个，即电流的幅值。所以同步电机励磁一般 只能对无功功率进行调节。交流励磁电机励磁的可调量有三个：一是可调节励磁 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。改变转子励磁电流的 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置，也就改变了电机的功率角。这说明电 机的功率角也可进行调节。所以交流励磁不仅可调节无功功率，也可调节有功功 率。当电机吸收无功功率时，往往由于功率角变大，使电机稳定度降低。如通过 调节交流励磁的相位，减小机组的功率角，使机组的运行稳定性提高，从而可多 吸收无功功率，克服目前由于晚间负荷下降、电网电压过高的不利局面。因此说 ，交流励磁电机较同步机有更优越的运行性能。
双馈电机基本原理
3.2交流励磁调速电动机
随着电力电子技术的发展，大容量可控变频装置得到发展与完善，使交流调速技术 发展十分迅速，但这些调速电动机都是通过改变供电电源的频率来改变转速的。这种变 频装置的容量必须与电动机的功率相一致。高压大容量变频装置的价格往往高于电动机， 尤其是较高速电机。对于电机来说由于速度高，体积小，价格下降，但由于功率不变， 高压变频装置价格相对更高。由于价格原因，变频交流调速电动机虽有很好的性能，但 其推广受到很大阻力。如果采用交流励磁调速，其变频装置的功率随调速范围不同而有 所不同。在调速范围为30％左右时，其变频装置功率可做到电动机功率的15％左右，这 就使变频装置价格下降很多。当然对于电动机还需解决不用变频器如何起动的问题。更 重要的是控制绕组可设计成低压，也就避免了变频器高压化的不利影响，所以交流励磁 双馈调速系统是高压大容量交流电机变频调速的合理方案。