“注意,“Fed”并不確指電能的交換方向(輸出還是輸入),所以,雙饋既有雙饋發(fā)電機(jī),亦有雙饋電動(dòng)機(jī)。對(duì)于繞線轉(zhuǎn)子的異步電機(jī),除了定子必然和電源相聯(lián)之外,轉(zhuǎn)子也可以和電源相聯(lián),于是,當(dāng)電機(jī)作為發(fā)電機(jī)時(shí),稱之為雙饋異步發(fā)電機(jī);反之作為電動(dòng)機(jī)時(shí),則稱為雙饋異步電動(dòng)機(jī),而只有一端和電源相聯(lián)的普通電機(jī)則屬于“單饋”。
還要指出,雙饋發(fā)電或雙饋電動(dòng)均屬于和外部電源的電能交換,因此,雙饋(Double Fed)以及串級(jí)(Cascade Control)都應(yīng)歸屬于外饋。
雙饋異步發(fā)電機(jī)的基本原理和普遍的異步發(fā)電機(jī)原理是一致的,所不同的是,雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子不是單純地輸入機(jī)械功率PM,還有和附加電源交換的電功率PK。這樣做的目的何在?我們先從普通的異步發(fā)電機(jī)談起。按照異步電機(jī)的原理,異步發(fā)電機(jī)的功率轉(zhuǎn)換流程為
(轉(zhuǎn)子功率P2→轉(zhuǎn)子電磁功率Pem)—→(定子電磁功率Pem→定子電功率P1)
考慮到功率轉(zhuǎn)換中的損耗,轉(zhuǎn)子的功率P2必須大于轉(zhuǎn)子的電磁功率Pem,即有
P2>Pem
這是能量守恒的體現(xiàn),也是異步發(fā)電機(jī)的核心原理。發(fā)電機(jī)目的是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,所以,按理轉(zhuǎn)子功率P2應(yīng)該就是機(jī)械功率PM,但是問題出來了,根據(jù)電機(jī)學(xué)和力學(xué)原理,旋轉(zhuǎn)電機(jī)的機(jī)械功率普遍表達(dá)為""
等于機(jī)械轉(zhuǎn)矩TM和轉(zhuǎn)速N的乘積;而異步電機(jī)的電磁功率表達(dá)為""
即為電磁轉(zhuǎn)矩T和同步轉(zhuǎn)速n1的乘積。同步轉(zhuǎn)速是旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速,且""考慮到電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行必然遵循轉(zhuǎn)矩平衡原理,也就是機(jī)械轉(zhuǎn)矩和電磁轉(zhuǎn)矩大小相等,方向相反,即T=TM
結(jié)果,在n
或者P2
為了解決這個(gè)亞同步發(fā)電的問題,單憑轉(zhuǎn)子的機(jī)械功率是不夠的,為此,轉(zhuǎn)子需要向附加電源“借助”一定的電功率,使得轉(zhuǎn)子的功率為二者之和,即這樣就可以滿足的發(fā)電條件了。其功率轉(zhuǎn)換流程為:
轉(zhuǎn)子:PM→{(P2=PM PK)→Pem}——→定子:{pem→p1}→電網(wǎng)
附加電源: pk→
但是要注意,轉(zhuǎn)子將p2扣除損耗余下的電磁功率傳輸給定子,定子的發(fā)電功率p1中除了有用的機(jī)械功率pm之外,還有無用的附加電功率pk,理由是pk本身就是電功率,而且在pk由附加電源——發(fā)電機(jī)——主電源之間循環(huán),不僅無謂,而且造成損耗,降低發(fā)電效率,顯然是雙饋發(fā)電的一大缺點(diǎn)。
雙饋還有n>n1的超同步發(fā)電,此時(shí)機(jī)械功率PM可能過大于電磁功率Pem,為了避免過載而損壞發(fā)電機(jī),轉(zhuǎn)子要反過來向附加電源發(fā)電,其功率流程如下:
轉(zhuǎn)子:PM→{P2→(P2-PK)→Pem}——→定子:{Pem→P1}→主電源
→PK——→附加電源
其余限于篇幅,讀者不難自行分析。
對(duì)于籠型異步發(fā)電機(jī),由于轉(zhuǎn)子封閉(短路),所以轉(zhuǎn)子只能單純輸入機(jī)械功率,電功率無法輸入,所以其發(fā)電條件為PM>Pem,以及n>n1,只有在超同步時(shí)才能發(fā)電。顯然,這個(gè)發(fā)電條件極大限制了籠型異步發(fā)電機(jī)的應(yīng)用。
反饋量是轉(zhuǎn)子電流雙饋指的是雙饋電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子都可以向電網(wǎng)輸送電能定子直接并網(wǎng),轉(zhuǎn)子通過變流器向電網(wǎng)輸送電能雙饋電機(jī)的控制是通過控制轉(zhuǎn)子來使得定子電壓可以并網(wǎng),并以任意功率因數(shù)運(yùn)行因此控制的是轉(zhuǎn)差功率
無刷雙饋式發(fā)電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)
無刷雙饋電機(jī)(Brushless Doubly-fed Machine,簡稱BDFM),定子繞組由兩套三相對(duì)稱繞組組成的,一套為功率繞組,一套為控制繞組。它兼有異步電機(jī)和同步電機(jī)的共同優(yōu)點(diǎn),具有轉(zhuǎn)速和...
優(yōu)點(diǎn): 風(fēng)力發(fā)電裝備制造業(yè)前景光明 中國風(fēng)電網(wǎng) 2008-06-04 隨著能源與環(huán)境的壓力增加,清潔可再生的新能源近年受到普遍重視。在各類綠色能源中,風(fēng)能是前景潛力巨大的可再生能源之一,風(fēng)力發(fā)電技術(shù)相...
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第 33卷 第 9 期 電 網(wǎng) 技 術(shù) Vol. 33 No. 9 2009年 5月 Power System Technology May 2009 文章編號(hào): 1000-3673(2009)09-0072-06 中圖分類號(hào): TM621.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A 學(xué)科代碼: 470·4047 雙饋式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越技術(shù)分析 操瑞發(fā),朱武,涂祥存,管水秀 (上海電力學(xué)院 電力與自動(dòng)化工程學(xué)院,上海市 楊浦區(qū) 200090 ) Analysis on Low Voltage Ride-Through Techniques for Wind Turbines Using Doubly-Fed Induction Generator CAO Rui-fa ,ZHU Wu ,TU Xiang-cun ,GUAN Shui-xiu (College of Power
本書針對(duì)普通繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的雙饋調(diào)速系統(tǒng)矢量控制及直接轉(zhuǎn)矩控制理論和方法加以論述,對(duì)于大容量無刷雙饋電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)等問題作了較為詳細(xì)的介紹,幫助讀者深入了解大容量異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速系統(tǒng)的理論和技術(shù)方法。本書的主要讀者為從事電力電子和電氣傳動(dòng)技術(shù)研究與應(yīng)用的高等院校教師及研究生和工程技術(shù)人員。
本書著眼于大容量異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速系統(tǒng)的電氣結(jié)構(gòu)及特性,針對(duì)普通繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的雙饋調(diào)速系統(tǒng)矢量控制及直接轉(zhuǎn)矩控制理論和方法加以論述,對(duì)于目前研究的熱點(diǎn)大容量無刷雙饋電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)等問題作了較為詳細(xì)的介紹,并列舉了,本書作者在具體工程項(xiàng)目中的應(yīng)用實(shí)例,以幫助讀者深入了解大容量異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速系統(tǒng)的理論和技術(shù)方法。
本書的主要讀者為從事電力電子和電氣傳動(dòng)技術(shù)研究與應(yīng)用的高等院校教師及研究生和工程技術(shù)人員。
電氣自動(dòng)化新技術(shù)叢書序言
第5屆電氣自動(dòng)化新技術(shù)叢書編輯委員會(huì)的話
前言
第1章異步電動(dòng)機(jī)矢量控制原理
1.1直流電動(dòng)機(jī)模型
1.1.1直流電動(dòng)機(jī)基本方程
1.1.2直流電動(dòng)機(jī)工作特性
1.1.3直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制
1.2交流電動(dòng)機(jī)矩陣分析概況
1.2.1二相異步電動(dòng)機(jī)的電壓矩陣方程
1.2.2三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)電能量變換及電磁轉(zhuǎn)矩
1.3基于磁場定向的三相異步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型
1.3.1三相異步電動(dòng)機(jī)的空間矢量概念
1.3.2坐標(biāo)變換及電壓方程分析
1.4基于磁場定向的三相異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)
1.4.1三相異步電動(dòng)機(jī)的磁鏈檢測
1.4.2三相異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)典型電路
參考文獻(xiàn)
第2章雙饋電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型和矢量控制策略
2.1雙饋電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的產(chǎn)生與概況
2.2雙饋電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型及矢量控制策略介紹
2.2.1雙饋電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型
2.2.2雙饋電動(dòng)機(jī)磁場定向矢量控制原理
2.3大容量雙饋淵速系統(tǒng)的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
2.3.1雙饋調(diào)速系統(tǒng)中幾種大容量變頻器的比較
2.3.2雙饋調(diào)速系統(tǒng)中的大容量交-交變頻器
2.3.3PwM交直交變頻器
2.3.4矩陣式變換
2.4太容量雙饋調(diào)速系統(tǒng)矢量控制策略在工程麻用中的兩種特殊控制方法
2.4.1非恒氣隙磁鏈控制方法
2.4.2應(yīng)用在軋機(jī)類負(fù)載中的最優(yōu)控制方法
2.5復(fù)合型雙饋電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)
2.5.1復(fù)合型雙饋電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)概述
2.5.2復(fù)合型雙饋電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的分析
參考文獻(xiàn)
第3章異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)
3.1概述
3.1.1直接轉(zhuǎn)矩控制的產(chǎn)生和特點(diǎn)
3.1.2直接轉(zhuǎn)矩控制的基本思想
3.1.3直接轉(zhuǎn)矩控制存在的問題
3.1.4直接轉(zhuǎn)矩控制的研究熱點(diǎn)
3.1.5異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速直接轉(zhuǎn)矩控制研究現(xiàn)狀
3.2直接轉(zhuǎn)矩控制的原理
3.2.1直接轉(zhuǎn)矩控制的組成
3.2.2逆變器的開關(guān)狀態(tài)與定子磁鏈的關(guān)系
3.2.3電磁轉(zhuǎn)矩的控制
3.2.4直接轉(zhuǎn)矩控制與矢量控制的比較
3.3異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)介紹
3.3.1異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速的基本原理
3.3.2異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速直接轉(zhuǎn)矩控制的基本思想
3.3.3轉(zhuǎn)子的磁鏈模型
3.3.4電磁轉(zhuǎn)矩模型
3.3.5轉(zhuǎn)子電壓矢最的選擇
3.3.6轉(zhuǎn)子磁鏈與轉(zhuǎn)子電流夾角的檢測
3.3.7磁鏈調(diào)節(jié)器
3.4異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的仿真試驗(yàn)
3.4.1轉(zhuǎn)子電流最小工作方式下直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)仿真試驗(yàn)
3.4.2定子側(cè)功率因數(shù)可調(diào)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)仿真試驗(yàn)
參考文獻(xiàn)
第4章大容量異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用
4.1大容量異步電動(dòng)機(jī)雙饋調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成
4.1.1系統(tǒng)簡介及仿真
4.1.2雙饋調(diào)速系統(tǒng)的工程化仿真計(jì)算和分析
4.1.3雙饋調(diào)速系統(tǒng)的硬件沒計(jì)
4.1.4雙饋調(diào)速系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
4.2整流變壓器的設(shè)計(jì)
4.2.1三相阻抗裂解式整流變壓器的基本概念
4.2.2整流變壓器設(shè)計(jì)參數(shù)的計(jì)算
4.3主電路晶閘管電壓、電流計(jì)算
4.4大容量晶閘管變流裝置主電路的過電壓保護(hù)計(jì)算
4.5大容量雙饋調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)際工程應(yīng)用
4.5.1超大容量飛輪脈沖發(fā)電機(jī)組變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)例
4.5.26500MvA沖擊發(fā)電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)例
參考文
第5章無刷雙饋電動(dòng)機(jī)及其控制策略
5.1無刷雙饋電動(dòng)機(jī)的產(chǎn)生、應(yīng)用前景及研究現(xiàn)狀
5.1.1無刷雙饋電動(dòng)機(jī)的產(chǎn)生
5.1.2無刷雙饋電動(dòng)機(jī)的研究現(xiàn)狀
5.1.3無刷雙饋電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用前景
5.2無刷雙饋電動(dòng)機(jī)的基本原理
5.2.1無刷雙饋電動(dòng)機(jī)磁動(dòng)勢的分析
5.2.2無刷雙饋電動(dòng)機(jī)繞組的結(jié)構(gòu)
5.3基于磁場定向的尤刷雙饋電動(dòng)機(jī)矢量控制及其穩(wěn)定性
5.3.1磁場定向的無刷雙饋電動(dòng)機(jī)矢量控制
5.3.2仿真分析
5.3.3穩(wěn)定性分析
5.3.4基于模糊規(guī)則的無刷雙饋電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制仿真試驗(yàn)
5.4無刷雙饋電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)的工程應(yīng)用實(shí)例
5.4.1概要介紹
5.4.2無刷雙饋電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速矢量控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)
5.4.3系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果和性能指標(biāo)
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了雙饋式并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的分類、基本要求、性能要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝與貯存、質(zhì)量承諾等要求。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于風(fēng)輪掃掠面積大于200㎡的雙饋式并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。2100433B