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...
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
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,转子侧绕组参数的偏差可由电
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
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