双馈电机控制.ppt
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科学瞎想系列之六十五 双馈风力发电机组的双模控制
科学瞎想系列之六十五双馈风力发电机组的双模控制1 概述目前并网型风力发电机组存在两大主流技术路线，一是所谓的双馈型风电机组；二是所谓直驱型风电机组。
二者各具千秋，在激烈的市场竞争中并驾齐驱难分高下。
两种机型的原理结构如图1所示。
a)双馈型风电机组b)直驱型风电机组图1 两种风电机组原理框图双馈机组由风轮经增速齿轮箱驱动双馈异步发电机，双馈异步发电机定子绕组直接并网，转子绕组通过滑环碳刷引出，经转子变频器并入电网，正常运行时转子绕组的输出（或输入）电功率为转差率功率，约为总输出功率的20~30%，因此转子变频器容量较小，通过转子变频器控制转差功率以调节机组的上网功率，姑且称之为“转差功率控制模式”。
直驱型机组采用永磁发电机，经全功率变频器上网，故称之为“全功率控制模式”。
由于转差功率模式的机组变频器容量较小，在早期电力电子装置价格昂贵的情况下，这种机型体现出了明显的价格优势，但由于存在滑动电接触，导致可靠性较低，维护工作量大等缺点，也一定程度上制约其市场竞争力。
全功率模式的机组虽然变频器容量较大成本较高，但由于该机型为无刷结构，基本上实现了免维护，加之取消了齿轮箱，使得机组可靠性大大提高。
随着电力电子技术的飞速发展，变频器价格大幅降低，两种机型在成本上已基本持平。
近年来两种技术路线的比拼就变为发电量的比拼。
作为风场业主，最关注的是各种风况条件下的发电量优劣，而影响发电量的最大因素就是机组在全天候风速条件下的高效运行范围。
2 两种机型系统效率分析本文暂且抛开成本，可维性等因素，仅就两种机型的高效运行范围进行分析，寻求提高发电量的方法。
如图2为两种机型在全功率范围内的效率曲线对比图2 两种机型系统效率曲线（图片来源网络）由图可见，直驱型风机在低功率段（约47%额定功率以下）时系统效率较高，而高功率段双馈机组的系统效率较高，这是因为直驱型机组由于取消了齿轮箱，加之直驱永磁发电机考虑到体积和成本的因素，通常设计的最高效率点位于1/3~1/2额定功率处，因此直驱型机组在轻载时体现出明显的效率优势。
双馈风力发电机及控制原理
• Fourth level 1400
• Fifth le1v200el 1000
装机容量/万千瓦
800 600
400 200
0 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
02090.093-.42-0120
年份
5
风力发电简介
双馈电机原理
• C双li馈ck电to机e工dit作M原as理ter text styles
• 电S机e类c型ond level 同步电机
双馈电机
• 励T磁h方ir式d level转子绕组直流励磁 •气隙F磁功o场角u转rth速 le与v转e子l 惯转性子相转关速（机械）
• 转F子if转th速leve固l定（与电网频率同步）
1980
1990
2000
2010
8
风力发电简介
• C定li速ck到to变e速dit的M原as因ter text styles
• S–e追co求n最d 大lev的e风l 能捕获 • T–h减ird小l机ev组el的机械应力
• F风o能u利r用th系数le与v叶e尖l 速比的关系
最大功率点跟踪
• Fifth level
• Third levPes l
A、超同步速发电
•
Fourth
level1 sPs sPs
电阻
• Fifth level a
1
Te
0
s0
1 s Ps
Ps
02090.093-.42-0120
发电机运行
1 s Ps
sPs
电阻
1
d
电动机运行
亚同步运行
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装机容量/万千瓦
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年份
5
风力发电简介
双馈电机原理
• C双li馈ck电to机e工dit作M原as理ter text styles
• 电S机e类c型ond level 同步电机
双馈电机
• 励T磁h方ir式d level转子绕组直流励磁 •气隙F磁功o场角u转rth速 le与v转e子l 惯转性子相转关速（机械）
• 转F子if转th速leve固l定（与电网频率同步）
1980
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2000
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8
风力发电简介
• C定li速ck到to变e速dit的M原as因ter text styles
• S–e追co求n最d 大lev的e风l 能捕获 • T–h减ird小l机ev组el的机械应力
• F风o能u利r用th系数le与v叶e尖l 速比的关系
最大功率点跟踪
• Fifth level
• Third levPes l
A、超同步速发电
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电阻
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电动机运行
亚同步运行
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
《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
双馈电机控制策略
玩转双馈电机：掌握先进的控制策略
双馈电机是一种高效、低噪音的电机种类，在电机控制领域中越来越受到关注。
要充分发挥双馈电机的性能和优点，就需要采用先进的控制策略。
本文将介绍几种常见的双馈电机控制策略，帮助读者更好地应用双馈电机技术。
1. 动态向量控制策略
动态向量控制策略是一种针对双馈电机的控制方法。
该方法采用同步坐标系，在正、负序、零序电流上加以控制，进而实现了双馈电机的调速、转矩控制和无功功率调节等功能。
动态向量控制策略简单易行、响应速度快，并且能够适应运行条件的变化。
2. 模型预测控制策略
模型预测控制策略是一种基于优化理论的控制方法。
该方法基于双馈电机的动态模型，通过对模型进行预测，计算出未来一段时间内双馈电机的运行状态。
随着时间的推移，不断更新预测，以期实现最优的控制效果。
模型预测控制策略的优点在于具有更高的精度和更好的适应性，但需要较高的计算能力。
3. 基于神经网络的控制策略
神经网络是一种模仿人脑神经系统工作原理而发展起来的算法。
基于神经网络的双馈电机控制策略，通过训练神经网络，实现对双馈
电机的转速、转矩等参数的快速准确控制。
神经网络控制策略适用于
双馈电机非线性、快速变化的场景，并且能够处理复杂的控制任务。
以上三种双馈电机控制策略各有优劣，根据不同场景和应用需求，可以选择不同的控制策略。
通过掌握这些先进的双馈电机控制策略，
可以更好地发挥双馈电机的性能和应用价值，实现更精准的控制和更
高效的运行。
《无刷双馈电机》课件
结论
无刷双馈电机具有许多优点，如高效、灵活和可靠。然而，也需要克服一些技术和设计上的挑战。我们 对无刷双馈电机的未来发展充满期望。
控制策略
制定合理的控制策略，可以 实现对无刷双馈电机的精确 控制，提高效率和稳定性。
热学特性分析
热学特性分析是优化无刷双 馈电机设计的重要步骤，以 确保长时间高效运行。
无刷双馈电机的应用实例
电动汽车中的应用
无刷双馈电机在电动汽车 中的应用，提供高效、可 靠的动力输出，推动电动 汽车的发展。
机器人领域中的应用
《无刷双馈电机》PPT课 件
本课件介绍无刷双馈电机的工作原理、应用实例和发展前景。通过深入的分 析和详细的解释，帮助大家全面了解这一新兴的电机技术。
无刷双机技术，利用电磁感应和电子功率转换器实现 高效转换。其独特的组成结构使其具有出色的性能和灵活性。
无刷双馈电机的工作原理
无刷双馈电机在机器人领 域中的应用，实现精确的 运动控制和高效的能量转 换。
家电领域中的应用
无刷双馈电机在家电领域 中的应用，为家电产品带 来更高的效能和更好的用 户体验。
无刷双馈电机的发展前景
1
技术瓶颈和发展机遇
无刷双馈电机面临一些技术挑战，但也有巨大的发展机遇和潜力。
2
未来的运用前景和趋势
无刷双馈电机在未来将有更广泛的应用领域，是电机技术发展的重要方向。
1
控制方法
2
无刷双馈电机采用智能电子控制器进
行精确控制，以提高效率和响应速度。
3
电磁、机械特性
无刷双馈电机利用电磁感应原理实现 动力传输和转换，同时具有良好的机 械特性。
工业应用中的优势
无刷双馈电机在各个工业领域中，如 制造业和能源生产中，具有明显的优 势。
双馈电机控制
6
1.3.2
双馈电机超同步运行状态
当双馈电机转子转速高于同步转速时（s<0），电机运行于超同 步状态，此时电机既可以是发电状态，也可以是电动状态
7
1.4
双馈电机系统的特点
所需变流器容量较小，主要由电机的转速范围决定 定子侧功率因数可控 作为电动系统运行时，可实现无级调速
作为发电系统运行时，可实现变速恒频发电
三相坐标下的数学模型虽然能直观的表示双馈发电机的基本特性， 却不能反映控制参数与这些方程的直接关系，并且存在很强的耦合。 采用坐标变换，将三相坐标方程转化为两相旋转坐标方程，是对电 机进行矢量控制的前提条件
14
2.2.1 电压方程
usd usq u rd urq d sd sq rs isd dt d sq sd rs isq dt d rd r rq rr ird dt d rq r rd rr irq dt
1 Lcb L2 m 2
LAc LcA LbC L1m cos( 120 )
LAb LbA LaC L1m cos( 120 )
12
2.1.3 运动方程和转矩方程
J g d Dg Kg Tl Tem n p dt n p np
17
将式（2）和式（3）代入转子电压方程，可得（4）
urd Lr u L r rq dird L2 Lm rs r Lm Lm m rs 2 rr ird r Lr irq 2 sd sq usd dt Ls Ls Ls Ls dirq L2 Lm rs r Lm Lm m rs 2 rr irq r Lr ird 2 sq sd usq dt Ls Ls Ls Ls
风力发电技术-第七讲 双馈发电机
忽略损耗，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。
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
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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。
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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。
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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。
双馈风力发电机功率控制
irq
=
2LsTeref −3Lmϕs
双馈电机电磁转矩开环控制框图为：
T ref e
2Ls
i ref
rq
−3Lmϕs
2.4 定子无功控制
ird
=
ϕs Lm
−
2Qsref Ls 3Us Lm
=
ims
−
2Qsref Ls 3Us Lm
双馈电机定子无功功率开环控制框图为：
Q ref s
2Ls
3LmU s
Ur = Urd + jUrq = Rr Ir + jsωs Lr Ir + jsωs LmIs
( ) = Rr Ir + jsωs ( Lr − Lm ) Ir + jsωs Lm Is + Ir
( ) Ur
s
=
Rr Ir s
+
jωs ( Lr
− Lm ) Ir
+
jωs Lm
=
2
3 2
mqudc
1.3 直流母线模型
1 2 Cdc
pud2c
=
Pg
−
Pr
1.4 双馈风力发电机稳态模型等效电路
双馈发电机
Rs
Lσ s
Lσ r
Rr
U r
+
s
s-
~
U n
Is U s
Lm
Im
Ir
Rg
Lg
Ig
Pg
DC
Pr
AC
U g
AC
DC Udc Cdc
U r
网侧滤波器
直流母线
网侧变流器
= =
−3Lmϕsirq 2Ls
双馈风力发电机的工作原理
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
（3-1 ）
同样在转子三相对称绕组上通入频率为 对于转子本身的旋转速度为：
f 2 的三相对称电流， 所产生的旋转磁场相
1-
n2
=
60 f 2 p
（3-2 ）
.
.
? 1 = - 1- 1 R1 + jX1
E′ I ′ ?
? ? ?
.
2=
.
2
? ?? ?
R2′+ s
? jX 2′??
?
?.
.
.
E E′ I ? 1 = 2 = - m( jX m)
?
.
.
.
? ?
I 1 = I ′2- I m
（3-6 ）
从等值电路和两组方程的对比中可以看出， 双馈电机就是在普通绕线式转子电机
双馈电机的数学模型与三相绕线式感应电机相似， 是一个高阶、 非线性 、 强耦合的多变量系统。为了建立数学模型，一般作如下假设：
a) 三相绕组对称，忽略空间谐波，磁势沿气隙圆周按正弦分布。 b) 忽略磁路饱和，各绕组的自感和互感都是线性的。 c) 忽略铁损。 d) 不考虑频率和温度变化对绕组的影响。
6-
综合超同步和亚同步两种运行状态可以得到下面的一般关系 Pmech 与 P1 的关系为 Pmech = (1- s)P1
P2 与 P1 的关系为 P2 = sP1
超同步时有 Pmech > P1 ，亚同步时有 Pmech < P1 双馈电机的数学模型
上一节我们从双馈电机稳态等效电路以及功率流向的角度分析了双馈电机 的工作原理， 但这对于控制来说是远远不够的， 本节我们将通过从数学模型的角 度来分析双馈电机为下一步的控制做准备。
双馈电机原理pptx
双馈电机矢量控制系统的优缺点
优点包括调速范围宽、精度高、响应快、节能等；缺点包括成本高、对参数的敏感性、容易受到外部干扰等。
基于模型的优化方法
建立双馈电机矢量控制系统的数学模型，通过优化算法进行优化，如遗传算法、粒子群算法和模拟退火算法等。
基于控制的优化方法
通过调整控制策略和控制参数，实现对双馈电机矢量控制系统的优化，如PID控制、鲁棒控制和自适应控制等。
风力发电
双馈电机在新能源领域的研究与应用
双馈电机在太阳能发电系统中作为发电机，可以实现最大功率跟踪和并网控制，提高系统的稳定性和效率。
太阳能发电
在海洋能发电系统中，双馈电机可以应用于潮流能、波浪能等海洋能源的转换，提高能源利用效率。
海洋能发电
双馈电机技术的挑战与解决方案
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THANKS
双馈电机的特点
双馈电机的定义与特点
双馈电机技术的起源
双馈电机技术起源于20世纪初，由美国工程师Gibbs提出并申请了专利。
双馈电机的发展历程
双馈电机在20世纪中期得到了广泛应用，并在21世纪初实现了快速发展，广泛应用于电力系统和工业领域。
双馈电机的历史与发展
1
双馈电机在各领域的应用
2
3
在风能领域，双馈电机被广泛应用于风力发电系统中，提高发电效率和可靠性。
矢量控制系统的优化方法
双馈电机实验与分析
04
电源及控制器
01
采用高性能直流电源和矢量控制变频器作为主要设备，为电机提供稳定的电源和精确的转速控制。
双馈电机实验系统的搭建
电机与负载
02
选用合适的双馈电机和负载，确保实验系统能够模拟各种工况下的运行情况。
测量与保护
无刷双馈电机原理及控制策略
无 刷 双 馈 电 机 原 理 及 控 制 策 略
傅 欣， 李 莉 ， 良才 乐
４ ０７） ３ ０ ４
（ 汉数 字工程研究所 ， 汉 武 武
摘
要 ： 细 分析 了无 刷 双 馈 发 电 机 的 基 本 原 理 ， 于 不 同 的 参 考 坐 标 系 （ 子 轴 ｄ Ｏ坐 标 系 和 同 步 坐 标 系 ） 建 立 了无 刷 详 基 转 ｑ ，
双 馈 发 电机 不 同 的数 学 模 型 。依 据 建 立 的数 学 模 型 ， 绍 了无 刷 双 馈 发 电 机 的 几 种 控 制 策 略 （ 量 控 制 、 场 定 向控 制 、 接 介 标 磁 直 转 矩 控 制 、 能 控 制方 法 ）并 指 出其 优 缺 点 。最 后 ， 出 了 无 刷 双 馈 发 电 机 运 行 控 制 中存 在 的 难 点 和 进 一 步 研 究 的 方 向 。 智 ， 指 关 键 词 ： 刷 双馈 电机 ， 学 模 型 ， 制 策 略 无 数 控
显提 高传 动 系统 的效 率 ， 能够 发挥 很好 的节 能效 果 。
中、 高压风 机和水 泵 在冶 金 、 工 和 电厂 中广泛 化 使用 ， 于大功 率负 载需要 采 用高 压变 频器 ， 对 由于价
格 昂贵 ， 推广应 用受 到较 大的 限制 。 采用 绕线 式 异步
频 的 目的 。 这 种 电机存 在 电刷 和滑 环 ， 但 势必 影 响到
ｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓ ｒ ｆｒ ｎ ｅ ｆａ ｅ ． ｅ ｅ ａ ｏ ｔｏ ｔａｅ ｉｓ（ ｃ ｌｒ ｑ ａ ｔｔ ｏ ｔｏ ， ｇ ｅｉ ｉｌ ｒｅ ｔ ｄ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｅｅ ｅ ｃ ｒ ｍ ） Ｓ ｖ ｒ ｌｃ ｎ ｒ ｌｓｒ ｔｇｅ ｓ ａａ ｕ ｎ ｉｙ ｃ ｎ ｒ ｌ ｍａ ｎ ｔｃ ｆｅｄ ｏ ｉｎ ｅ
双馈风力发电机课件
双馈风力发电机是一种可再生能源，使用 清洁能源发电，减少对化石燃料的依赖， 降低环境污染。
挑战
控制策略
双馈风力发电机的控制策略需要精确地控制发电机和电力电子转换器 的运行状态，以确保高效的能量转换和稳定的电力输出。
维护成本
双馈风力发电机的维护成本较高，需要定期检查和维护，以确保其正 常运行。
可靠性问题
双馈风力发电机课件
• 双馈风力发电机概述
01
双馈风力发电机概述
定义与特点
定义
双馈风力发电机是一种风力发电 系统中的重要设备，通过风能驱 动转子旋转，进而产生电能。
特点
具有较高的风能利用率和发电效 率，同时能够实现有功和无功功 率的解耦控制，稳定性较好。
工作原理
工作原理
双馈风力发电机在运行过程中，通过变流器对转子进行能量馈入或馈出，实现 电机侧变换器的有功和无功功率双向流动，进而控制发电机的输出电压和频率。
定期检查并更换磨损严重的部件，如轴承、密封圈等。
检查电气性能
定期检查双馈风力发电机的电气性能，如绝缘电阻、电压、电流等。
故障排除与维修
对维修过程进行记录，以 便日后查阅和参考。
根据故障诊断结果，制定 维修计划并实施。
根据故障现象，分析并确 定故障原因。
故障诊断
维修计划
维修记录
THANK YOU
感谢各位观看
分布式能源系 统
分布式能源系统的概念
分布式能源系统是一种集中开发、分散建设的能源供应方式。在这种系统中，双馈风力发电机作为其中的一部分， 与其他能源供应方式（如燃气、太阳能等）共同为本地用户提供能源服务。
分布式能源系统的特点
分布式能源系统具有节能、环保、高效等优点。通过多种能源的综合利用，可以降低对传统能源的依赖，提高能 源利用效率，同时减少环境污染。
双馈电机原理pptx
负载变化
停机过程
在电机正常运行时，逐渐改变负载，观察并 记录电机的转速和电流变化情况，分析双馈 电机在负载变化下的性能表现。
逐渐降低电机转速，直至停机，观察并记录 电机的停机过程和电流变化情况。
结果分析与讨论
01
数据分析
对实验过程中采集的数据进行分析，如绘制电机转速与电流的关系图
、电机效率与转速的关系图等，以全面评估双馈电机的性能。
双馈电机原理pptx
xx年xx月xx日
目录
• 双馈电机原理介绍 • 双馈电机的组成结构 • 双馈电机的运行特性 • 双馈电机的发展与优化 • 双馈电机在新能源领域的应用 • 双馈电机实验及结果分析
01
双馈电机原理介绍
双馈电机的定义与特点
定义
双馈电机是一种交流电机，其定子和转子都带有三相电源， 通过改变电源的相位和频率来控制电机的转速和转矩。
VS
详细描述
双馈电机在新能源汽车中作为驱动电机使 用，其具有较高的效率和可靠性。同时， 双馈电机的控制系统可以实现车辆的动力 学控制，提高车辆的操控性和舒适性。此 外，双馈电机还可以实现能量的回馈回收 ，提高能源利用效率，从而达到节能减排 的效果。
Hale Waihona Puke 06双馈电机实验及结果分析
实验平台搭建
硬件平台
双馈电机、变频器、电源、负载、测量仪器等设备需准备齐全，并根据实验要求 搭建实验平台。
间逐渐增加。
加减速特性
03
双馈电机在加减速过程中，转速和电流随时间变化，需要控制
加减速过程的速度和加速度。
矢量控制与直接转矩控制
矢量控制
矢量控制是一种通过控制电流的幅值和相位来控制双馈电机的技术，可以实现高 精度的转速控制和转矩控制。
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
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 。
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 。
2.3 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
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 。
2.1 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。
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 。
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3
1.2 双馈电机系统的结构
双馈电机系统一般由双馈电机、BacktoBack功率变换器、变压器等构成
4
1.3 双馈电机系统的功率平衡关系和运行状态
忽略定子电路和转子电路的损耗，只考虑定子回路功率（转差功率）Ps、 机械功率Pmec和转子回路功率Pr， 则有：
P m e c P s P r (1 s)P s
9
2.1.1 电压方程
定子电压方程
uA RsiAddtA
uB RsiBddB t
uC
RsiC
dC
dt
转子电压方程
ua
Rria
da
dt
ub
Rrib
db
dt
uc
Rric
dc
dt
10
2.1.2 磁链方程
A LAA LAB LAC LAa LAb LAciA
B
LBA
LBB
LBC
LBa
LBb
LB
ciB
双馈电机控制 及其控制
1
主要内容
一、双馈电机及其控制系统结构 二、双馈电机的数学模型 三、双馈电机控制方法
2
（一）双馈电机及其控制系统结构
1.1 什么是双馈电机
双馈电机是一个绕线转子感应电机，它的定子绕组直接连接到 三相电网上，转子绕组通过一个背靠背功率变换器与电网相连接， 由于定、转子均与电网相连，因此叫双馈电机。 双馈电机既可以做电动机运行，也可以做发电机运行。 做电动机运行时，称作双馈调速系统；做发电机运行时，称作 双馈发电系统。
8
（二）双馈电机的数学模型
2.1 双馈电机三相静止坐标下的数学模型
定子三相绕组轴线A、B、C 在空间是固定的，以A轴为 参考坐标轴，转子绕组轴线 a、b、c随转子旋转，转子 a轴和定子A轴间的电角度θ 为空间角位移变量。定子绕 组采用发电机惯例，转子绕 组采用电动机惯例。
双馈电机（绕线感应电机）的物理模型
urqLrd d irtq L L 2 m 2 srsrr irq r
LrirdL L m 2 srs sqL rL sm sdL L m susq
Ls Lr L2m
Ls Lr
为电机的总漏磁系数
18
2.2.3 运动方程和电磁转矩方程
Tl Temn Jp g
dDgKg
dt np np
13
2.2 双馈电机在两相旋转坐标（d、q坐标系）下的数学 模型
三相坐标下的数学模型虽然能直观的表示双馈发电机的基本特性， 却不能反映控制参数与这些方程的直接关系，并且存在很强的耦合。 采用坐标变换，将三相坐标方程转化为两相旋转坐标方程，是对电 机进行矢量控制的前提条件
14
2.2.1 电压方程
Pr sPs
s n1 n n1
功率的正方向规定：（1）定子回路向电网输出电功率为正； （2）转子回路从电网吸收电功率为正；（3）转子从外部吸收 机械功率机械功率为正；（4）反之皆为负
5
1.3.1 双馈电机亚同步运行状态
当双馈电机转子转速低于同步转速时（即0<s<1），电机运行于 亚同步状态，此时电机既可以是发电状态，也可以是电动状态
u
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2.2.2 磁链方程
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sq
L sisq
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12
2.1.3 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
T em 0.5np(irTd drL si1is Td dsL rir)
irq
16
将式（1）代入定子电压方程，可写出定子磁链的状态方程 （3）
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dt
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sq
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usd
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17
将式（2）和式（3）代入转子电压方程，可得（4）
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Te
3 2
np
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19
2.2.4 功率方程
20
2.3 双馈电机定子磁场定向数学模型
若让d、q坐标轴的旋转速度ω等于定子磁链的同步角速度ω1，且规定d 轴沿着定子总磁链矢量Ψs的方向，而q轴为逆时针垂直于矢量Ψs，这样dq 坐标系即成为按定子磁链定向的旋转坐标系。
6
1.3.2 双馈电机超同步运行状态
当双馈电机转子转速高于同步转速时（s<0），电机运行于超同 步状态，此时电机既可以是发电状态，也可以是电动状态
7
1.4 双馈电机系统的特点 所需变流器容量较小，主要由电机的转速范围决定 定子侧功率因数可控 作为电动系统运行时，可实现无级调速 作为发电系统运行时，可实现变速恒频发电
15
由定子磁链方程可得定、转子电流之间的关系，具体表达式如下
（1）
isd
1 Ls
sd Lm ird
isq
1 Ls
sq Lm irq
将式上式代入的转子磁链方程，可得转子磁链表达式（2）
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Lm 2 Ls
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c LcA LcB LcC Lca Lcb Lcc ic
每个绕组的磁链是它本身的自感磁链和其它绕组对它的 互感磁链之和
11
自感
L A AL B BL C C L 1 m L 1 l
L a a L b b L c c L 2 m L 2 l
互感
LABLBALCB12L1m
LabLba Lcb12L2m
L A aL aA L cC L 1 m cos
L A cL c A L bC L 1 m co 1 s ( 2 ) 0
L A bL b A L aC L 1 m co 1 s (2 ) 0
1.2 双馈电机系统的结构
双馈电机系统一般由双馈电机、BacktoBack功率变换器、变压器等构成
4
1.3 双馈电机系统的功率平衡关系和运行状态
忽略定子电路和转子电路的损耗，只考虑定子回路功率（转差功率）Ps、 机械功率Pmec和转子回路功率Pr， 则有：
P m e c P s P r (1 s)P s
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2.1.1 电压方程
定子电压方程
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2.1.2 磁链方程
A LAA LAB LAC LAa LAb LAciA
B
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双馈电机控制 及其控制
1
主要内容
一、双馈电机及其控制系统结构 二、双馈电机的数学模型 三、双馈电机控制方法
2
（一）双馈电机及其控制系统结构
1.1 什么是双馈电机
双馈电机是一个绕线转子感应电机，它的定子绕组直接连接到 三相电网上，转子绕组通过一个背靠背功率变换器与电网相连接， 由于定、转子均与电网相连，因此叫双馈电机。 双馈电机既可以做电动机运行，也可以做发电机运行。 做电动机运行时，称作双馈调速系统；做发电机运行时，称作 双馈发电系统。
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（二）双馈电机的数学模型
2.1 双馈电机三相静止坐标下的数学模型
定子三相绕组轴线A、B、C 在空间是固定的，以A轴为 参考坐标轴，转子绕组轴线 a、b、c随转子旋转，转子 a轴和定子A轴间的电角度θ 为空间角位移变量。定子绕 组采用发电机惯例，转子绕 组采用电动机惯例。
双馈电机（绕线感应电机）的物理模型
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为电机的总漏磁系数
18
2.2.3 运动方程和电磁转矩方程
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2.2 双馈电机在两相旋转坐标（d、q坐标系）下的数学 模型
三相坐标下的数学模型虽然能直观的表示双馈发电机的基本特性， 却不能反映控制参数与这些方程的直接关系，并且存在很强的耦合。 采用坐标变换，将三相坐标方程转化为两相旋转坐标方程，是对电 机进行矢量控制的前提条件
14
2.2.1 电压方程
Pr sPs
s n1 n n1
功率的正方向规定：（1）定子回路向电网输出电功率为正； （2）转子回路从电网吸收电功率为正；（3）转子从外部吸收 机械功率机械功率为正；（4）反之皆为负
5
1.3.1 双馈电机亚同步运行状态
当双馈电机转子转速低于同步转速时（即0<s<1），电机运行于 亚同步状态，此时电机既可以是发电状态，也可以是电动状态
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2.2.2 磁链方程
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12
2.1.3 运动方程和转矩方程
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将式（1）代入定子电压方程，可写出定子磁链的状态方程 （3）
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将式（2）和式（3）代入转子电压方程，可得（4）
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2.2.4 功率方程
20
2.3 双馈电机定子磁场定向数学模型
若让d、q坐标轴的旋转速度ω等于定子磁链的同步角速度ω1，且规定d 轴沿着定子总磁链矢量Ψs的方向，而q轴为逆时针垂直于矢量Ψs，这样dq 坐标系即成为按定子磁链定向的旋转坐标系。
6
1.3.2 双馈电机超同步运行状态
当双馈电机转子转速高于同步转速时（s<0），电机运行于超同 步状态，此时电机既可以是发电状态，也可以是电动状态
7
1.4 双馈电机系统的特点 所需变流器容量较小，主要由电机的转速范围决定 定子侧功率因数可控 作为电动系统运行时，可实现无级调速 作为发电系统运行时，可实现变速恒频发电
15
由定子磁链方程可得定、转子电流之间的关系，具体表达式如下
（1）
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1 Ls
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将式上式代入的转子磁链方程，可得转子磁链表达式（2）
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每个绕组的磁链是它本身的自感磁链和其它绕组对它的 互感磁链之和
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自感
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L a a L b b L c c L 2 m L 2 l
互感
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