雙饋電機

電機本身是繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機或?qū)ｉT設(shè)計的無刷電機。雙饋電機的定子接50 Hz工頻電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子接自動調(diào)節(jié)頻率的交流電源。隨著交流勵磁自動控制系統(tǒng)對轉(zhuǎn)子勵磁電流的頻率、幅值大小和相位的調(diào)節(jié)，雙饋電機在電動工況或發(fā)電工況下運行，轉(zhuǎn)速都可以調(diào)節(jié)變化，而定子輸出電壓和頻率可以維持不變，既可以調(diào)節(jié)電網(wǎng)的功率因數(shù)，又可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 解讀詞條背后的知識 電氣新科技 媒體人,《電氣技術(shù)》雜志社有限公司,科技領(lǐng)域愛好者

繞線轉(zhuǎn)子無刷雙饋電機漏感計算的新方法

合肥工業(yè)大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院的研究人員闞超豪、李航程、任泰安、阮智瑋，在2019年第19期《電工技術(shù)學(xué)報》上撰文，為準(zhǔn)確計算和測定繞線轉(zhuǎn)子無刷雙饋電機漏感參數(shù)，該文根據(jù)繞組電流在電機內(nèi)不同位置所建立漏磁場的不同特點，推導(dǎo)槽漏感、端部漏感、諧波漏感計算公式。求解槽漏感時建...

在電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落故障時會造成雙饋電機定子磁鏈的振蕩,使得定子磁鏈中出現(xiàn)較大的直流暫態(tài)分量 ,對不對稱電網(wǎng)故障還會使其含有負(fù)序暫態(tài)分量。由于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中雙饋電機的轉(zhuǎn)速通常較高,較高的轉(zhuǎn)速相對于定子磁鏈中的直流分量和負(fù)序分量而言均形成較大的轉(zhuǎn)差頻率 ,這勢必導(dǎo)致轉(zhuǎn)子電路中電壓、電流的升高,嚴(yán)重時會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子側(cè)變流器保護動作甚至使其燒壞 。

電網(wǎng)電壓跌落所激起的雙饋電機電磁過渡過程進行定量分析的基礎(chǔ), 其中不難看出: 雙饋電機的電磁過渡過程不僅受定子電壓 usd 和 u sq的影響 ,而且還受轉(zhuǎn)子側(cè)所施加電壓 u rd 和 u rq的影響 ,而轉(zhuǎn)子側(cè)電壓則由轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的具體控制策略決定 。

研究發(fā)現(xiàn) : 電網(wǎng)故障發(fā)生時雙饋電機的運行狀態(tài)能夠?qū)ζ潆姶胚^渡過程產(chǎn)生較大的影響 ,為此將分 2 種極端情況對雙饋電機的電磁過渡過程受其運行狀態(tài)影響的特性進行深入研究 。

1 忽略電流環(huán)動態(tài)響應(yīng)時

在電網(wǎng)電壓跌落時,為了迫使轉(zhuǎn)子側(cè)電流保持為其初始值不變 ,則轉(zhuǎn)子側(cè)必須施加頻率為轉(zhuǎn)速頻率 ω r 的附加電壓, 以抵消該頻率反電動勢的作用, 從而保持轉(zhuǎn)子電流不變。通過電網(wǎng)電壓跌落過程中定子電流表達式( 3) 和轉(zhuǎn)子電壓表達式( 2) 的運算不難發(fā)現(xiàn): 為保持轉(zhuǎn)子電流不變,所需對轉(zhuǎn)子施加的端電壓的最大值不僅受電網(wǎng)電壓跌落程度的影響 , 而且也受雙饋電機運行轉(zhuǎn)速的影響,具體影響關(guān)系可用加以描述 。故障發(fā)生時刻雙饋電機定子側(cè)與電網(wǎng)之間交換的有功電流和無功電流的大小也對維持轉(zhuǎn)子電流不變所需施加的轉(zhuǎn)子端電壓的最大值具有一定影響 。

對于相同的電壓跌落度而言, 超同步轉(zhuǎn)速運行狀態(tài)比次同步轉(zhuǎn)速運行狀態(tài)更難控制,即需要轉(zhuǎn)子側(cè)變流器輸出更高的轉(zhuǎn)子端電壓; 但無論是超同步轉(zhuǎn)速運行還是次同步轉(zhuǎn)速運行, 轉(zhuǎn)速越接近同步轉(zhuǎn)速點時, 由于需要控制的轉(zhuǎn)子電壓相對較低,因而轉(zhuǎn)子電流的控制相對較為容易; 在相同轉(zhuǎn)速的情況下, 電網(wǎng)電壓跌落度越大,對轉(zhuǎn)子電流控制時所需轉(zhuǎn)子端電壓也就越大 , 對轉(zhuǎn)子電流的控制也就越困難 。在雙饋電機的轉(zhuǎn)速和定子電壓跌落度不變的情況下 , 為對雙饋電機轉(zhuǎn)子電流進行控制, 所需施加的轉(zhuǎn)子端電壓隨故障發(fā)生時刻的定子有功電流的增大幾乎呈線性增加, 而隨無功電流的增加幾乎呈線性減小。這一現(xiàn)象表明 :在電網(wǎng)電壓跌落發(fā)生時, 對重載雙饋電機的控制比輕載時困難,而對無功功率的情況恰好相反, 即雙饋電機從定子進行勵磁時比從轉(zhuǎn)子進行勵磁時控制更加容易 。

2 轉(zhuǎn)子端電壓保持穩(wěn)態(tài)值不變時

在分析雙饋電機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)對其過渡過程的影響時 , 還可從另一極端情況即轉(zhuǎn)子端電壓保持其穩(wěn)態(tài)值不變時, 考察雙饋電機的運行狀態(tài)對其電磁過渡過程中轉(zhuǎn)子電流峰值的影響。首先在相同運行狀態(tài)下 ,考察故障發(fā)生時雙饋電機的運轉(zhuǎn)速度以及電壓跌落度對其電磁過渡過程中轉(zhuǎn)子電流峰值的影響 。

在相同功率和轉(zhuǎn)子電壓保持其穩(wěn)態(tài)值不變的條件下, 在電壓跌落所激起的雙饋電機電磁過渡過程中, 轉(zhuǎn)子電流的尖峰值隨轉(zhuǎn)速的升高略有增加,而隨電壓跌落度的增大其值有較大幅度的增加 。同樣, 可以分析雙饋電機定子側(cè)與電網(wǎng)之間交換的有功功率和無功功率對其電磁過渡過程中轉(zhuǎn)子電流峰值的影響 。

在相同電壓跌落度、相同轉(zhuǎn)速且轉(zhuǎn)子端電壓保持其穩(wěn)態(tài)值不變的條件下, 在電壓跌落所激起的雙饋電機電磁過渡過程中 ,轉(zhuǎn)子電流尖峰值隨著定子有功電流的增加而增加 ,而隨著定子無功電流的增加而減小 。

雙饋電機在受到電網(wǎng)電壓擾動時 ,在定子電路中產(chǎn)生以時間常數(shù) τ s 衰減的直流暫態(tài)分量 ,與此同時 ,也在轉(zhuǎn)子電路中產(chǎn)生以同樣時間常數(shù)衰減且頻率為轉(zhuǎn)速頻率 ω r 的交流暫態(tài)分量; 而轉(zhuǎn)子電路狀態(tài)的變化將使轉(zhuǎn)子電流中出現(xiàn)以時間常數(shù) τ r衰減的暫態(tài)直流分量 , 并且這一直流分量又會在定子電路中感應(yīng)出頻率為轉(zhuǎn)速頻率 ω r 且以同樣時間常數(shù) τ r 衰減的交流暫態(tài)分量 。由于定 、轉(zhuǎn)子電路之間的耦合作用,在定子電路和轉(zhuǎn)子電路中還會出現(xiàn)更高頻率的諧波分量, 但因其幅值相對較低,暫不考慮 。

通過對電網(wǎng)電壓跌落過程中雙饋電機內(nèi)部的電磁過渡過程的分析 ,深刻剖析了雙饋電機內(nèi)部的電磁過渡過程,揭示了電磁過渡過程的衰減特性和諧波特性。在此基礎(chǔ)上分析了雙饋電機的運行狀態(tài)對其電磁過渡過程的影響, 分析表明 ,電網(wǎng)電壓跌落所激起的雙饋電機的電磁過渡過程不僅受故障發(fā)生時定子側(cè)有功功率和無功功率的影響 ,而且受雙饋電機運轉(zhuǎn)速度的影響 。