1.25MW双馈异步风力发电机设计

第 12卷 第 1期 2009年 3月 上 海 电 机 学 院 学 报 JOURNAL 0F SHANGHAI DIANJI UNIVERSITY Vo1．12 N0．1 Mar．2009 文章编号 1671—2730(2009)01—0084—03 1．2 5 MW 双馈异步风力发电机设计 朱 燕 (上海电气集团 上海电机厂有限公司，上海 200240) 摘 要：根据双馈异步风力发电机的原理，建立了双馈异步发电机静态模型。计算分析发电机在 不同转速下的定转子发出的有功功率及无功功率，并阐述双馈异步风力发电机的设计特点。 关键词：双馈风力发电机；静态模型；计算分析 中图分类号：TM 315 文献标识码：A Design of 1．25 MW Double—Fed W ind Power Generation ZH U Y ，z (Shanghai Electric Machinery Co．Ltd．，Shanghai 200240，China) Abstract：In this paper，the principle of the doubly-fed wind power generation is introduced．We then establish a static model of the double-fed wind power generation．The active and reactive power by the generator for different rotative speeds is analyzed．And finally the characteristics of the design of double-fed wind power generation is described． Key words：double-fed wind power generation；static model；calculation analysis 大型风力发电机主要依靠进口的现状阻碍了我 国风力发电机的进一步发展。自主开发 MW级双馈 异步风力发电机是机遇、挑战和责任。上海电机厂有 限公司凭借 50年电机设计制造经验，首次自主研制 1．25 MW双馈异步风力发电机，主要是为上海电气 集团风电公司的 1．25 MW 风力发电机组相配套使 用。型号为 YFSSS00—6 1．25 MW 6p 690 V 50 Hz。 1 双馈异步发电机原理 任何电机稳定运行时，定子旋转磁势与转子旋 转磁势都是相对静止、同步旋转的。双馈异步发电 机结构类似于绕线式异步电机(见图1)，定子直接 图 1 双馈异步发电机系统结构 图 Fig．1 Structure of the double-fed asynchronous generator system 接到工频电网上，转子绕组则接到一个频率、幅值、 相序和相位均可调节的变频电源上。当风速发生变 化时，电机转速随之变化，再通过控制励磁电流频率 保证定子输出频率恒定；当发电机负载发生变化，通 过控制发电机转子电流的大小，可保证定子绕组输 收稿日期：2008—09—08 作者简介：朱 燕(1970一)，女，工程师，专业方向为电机设计，E-mail：zhuyan@shanghaI_electric．com 2009年第1期 朱 燕：1．25 MW 双馈异步风力发电机设计 85 出端电压保持恒定_l矗]。 由于双馈异步发电机的转子电流受到外部功率 变换器的闭环控制，转子侧绕组的偏差可由电 流调节器 自动予以补偿；而定子侧也因为采取了电 流反馈闭环控制，定子侧绕组参数的大小也不会直 接影响双馈异步发电机的机械特性。 双馈异步发电机有 3种运行状态[3]：① 当发电 机转速 <定子旋转磁场速度 7"1 时，处于亚同步状 态，变频器向发电机转子提供交流励磁，发电机由定 子发电给电网；② 当 > 时，处于超同步状态，发 电机由转子和定子同时发电给电网；③ 当 一 时，处于同步状态，相当于同步机，变频器向转子提 供直流励磁。 由于定转子频率满足如下关系_4]： fl=== ±l厂2 (1) U U 式中，厂1为定子输出频率； 为极对数； 为转子电 流频率。 当发电机处于亚同步状态时，式(1)取正号；当 发电机处于超同步数运行时，式(1)取负号；当发电 机处于同步运行状态时，-厂2—0。于是，当 发生变 化时，只需调节 ，2，就可保持 -厂1不变。这是双馈异 步发电机实现变速恒频控制的原理。 2 双馈异步发电机静态模型(等值电路)的 建立 双馈异步发电机电磁开发采用专门的双馈异步 发电机计算程序进行计算。其基于异步电动机运行 基本原理，并根据上述双馈异步发电机的 3种不同 运行状态，在电路、磁路上进行模拟(见图 2)，而编 制成的计算程序。 图 2 异步电机的等值电路 Fig．2 Asynchronous motor equivalence circuit 图2中，R ，x ，R；，X ，R ，x 为定子、转子绕 组及励磁绕组参数；u ，I ，E ，u ，I ，E 分别代 定子及转子绕组的电压、电流、感应电势。 研究电机的性能，正确计算出电机性能数据，首 先要建立电机静态模型，因为定转子的电阻、电抗对 电机的经济性、转矩特性和运行性能都有重要的影 响。以下为静态模型建立时的主要公式 ]。 定子侧电阻的计算 ： Rl一 al$1N1 (2) 式中，p为定子导体电阻系数；z 为定子线圈平均半 匝长； 为定子每相串联导体数； 为定子并联支 路数；S 为定子每根导体截面积；N 为定子导体并 绕根数。 定子侧漏电抗的计算 ： X 一47【 。 ef∑ (3) 式中，厂为频率； 。为 4丌×101(三相电机)；N 为 定子每相绕组匝数；q 为定子每极每相槽数定子谐 波比漏磁导；z r为定子电枢有效计算长度；∑ 一 + + e ， 为定子槽单位漏磁导， 为定子谐 波比漏磁导， Ⅱ为定子端部比漏磁导。 转子侧电阻的计算： Rz一 (4) ’09』 ’ 式中，l z为转子线圈平均半匝长；Z 为转子每相串 联导体数； 为转子并联支路数；S 为转子每根导 体截面积；N 为转子导体并绕根数。 转子侧漏电抗的计算： Xz一47c 。 ∑ z (5) 式中，qz为每极每相槽数；N 为转子每相绕组匝 数；∑ z— z+ 犯+ E2， z为转子槽单位漏磁导， 为转子谐波比漏磁导， Ez为转子端部比漏磁导。 并联励磁支路电阻的计算： F2 R 一 3 (6) 』 fe 式中， 为电动势 E 的有效值；P 为定转子铁损 耗。 并联励磁支路漏抗的计算： X 一 (7) 』m 式中， 为额定励磁支路电流。 静态模型建立后才能建立基本方程式，计算出 本文共3页，欲获取全文，请点击链接http://www.cqvip.com/QK/84097A/200901/30009944.html，并在打开的页面中点击文章 题目下面的“下载全文”按钮下载全文，您也可以登录维普官网（http://www.cqvip.com）搜索更多相关。