風力發(fā)電機變流器工作原理：變流器工作原理

　　導讀：本文主要介紹的是變流器的工作原理。變流器，顧名思義，就是使某些電量或特性發(fā)生變化的電氣設備，下面就隨小編一起學習一下變流器的工作原理吧~~~

　　本文引用

　　變流器是使電源系統的電壓、頻率、相數和其他電量或特性發(fā)生變化的電器設備。變流器包括整流器(交流變直流)、逆變器(直流變交流)、交流變流器(交流變頻器)和直流變流器(直流斬波器)。按控制方式分開環(huán)控制電路和閉環(huán)控制電路。

　　變流器除主電路外，還需有控制功率開關元件通斷的觸發(fā)電路和實現對電能調節(jié)、控制的控制電路，變流器的觸發(fā)電路包括脈沖發(fā)生器和脈沖輸出器兩部分。觸發(fā)電路按控制的功能可分為相控觸發(fā)電路、斬控觸發(fā)電路和頻控觸發(fā)電路。本電路采用正弦波的頻控電路不僅能控制逆變器的輸出電壓，還能改善輸出電壓的質量。

　　下面我們以風電變流器為例介紹其工作原理。此變流器采用三相電壓型交-直-交雙向變流器技術，核心控制采用具有快速浮點運算能力的“雙DSP的全數字化控制器”。此系統具有輸入輸出功率因數可調、自動軟并網和最大功率點跟蹤控制功能。

　　功率模塊采用高開關頻率的IGBT功率器件，保證良好的輸出波形。這種整流逆變裝置具有結構簡單、諧波含量少等優(yōu)點，可以明顯地改善雙饋異步發(fā)電機的運行狀態(tài)和輸出電能質量。這種電壓型交-直-交變流器的雙饋異步發(fā)電機勵磁控制系統，實現了基于風機最大功率點跟蹤的發(fā)電機有功和無功的解耦控制，是目前雙饋異步風力發(fā)電機組的一個代表方向。

　　變流器工作原理框圖如下圖所示：

　　拓展閱讀：

　　1.四象限變流器雙閉環(huán)電流控制的研究

　　2.一種三有源橋變流器的建模和控制

　　3.基于LCL濾波器的風力發(fā)電變流器設計

風力發(fā)電機變流器工作原理：風力發(fā)電機工作原理及原理圖

　　現代變速雙饋風力發(fā)電機的工作原理就是通過葉輪將風能轉變?yōu)闄C械轉距(風輪轉動慣量),通過主軸傳動鏈,經過齒輪箱增速到異步發(fā)電機的轉速后,通過勵磁變流器勵磁而將發(fā)電機的定子電能并入電網.如果超過發(fā)電機同步轉速,轉子也處于發(fā)電狀態(tài),通過變流器向電網饋電.

　　最簡單的風力發(fā)電機可由葉輪和發(fā)電機兩部分構成,立在一定高度的塔干上,這是小型離網風機. 最初的風力發(fā)電機發(fā)出的電能隨風變化時有時無,電壓和頻率不穩(wěn)定,沒有實際應用價值.為了解決這些問題,現代風機增加了齒輪箱、偏航系統、液壓系統、剎車系統和控制系統等.

　　齒輪箱可以將很低的風輪轉速(1500千瓦的風機通常為12-22轉/分)變?yōu)楹芨叩陌l(fā)電機轉速(發(fā)電機同步轉速通常為1500轉/分).同時也使得發(fā)電機易于控制,實現穩(wěn)定的頻率和電壓輸出.偏航系統可以使風輪掃掠面積總是垂直于主風向.要知道,1500千瓦的風機機艙總重50多噸,葉輪30噸,使這樣一個系統隨時對準主風向也有相當的技術難度.

　　風機是有許多轉動部件的,機艙在水平面旋轉,隨時偏航對準風向;風輪沿水平軸旋轉,以便產生動力扭距.對變槳矩風機,組成風輪的葉片要圍繞根部的中心軸旋轉,以便適應不同的風況而變槳距.在停機時,葉片要順槳,以便形成阻尼剎車.

　　早期采用液壓系統用于調節(jié)葉片槳矩(同時作為阻尼、停機、剎車等狀態(tài)下使用),現在電變距系統逐步取代液壓變距.

　　就1500千瓦風機而言,一般在4米/秒左右的風速自動啟動,在13米/秒左右發(fā)出額定功率.然后,隨著風速的增加,一直控制在額定功率附近發(fā)電,直到風速達到25米/秒時自動停機.

　　現代風機的設計極限風速為60-70米/秒,也就是說在這么大的風速下風機也不會立即破壞.理論上的12級颶風,其風速范圍也僅為32.7-36.9米/秒.

　　風機的控制系統要根據風速、風向對系統加以控制,在穩(wěn)定的電壓和頻率下運行,自動地并網和脫網;同時*齒輪箱、發(fā)電機的運行溫度,液壓系統的油壓,對出現的任何異常進行報警,必要時自動停機,屬于無人值守獨立發(fā)電系統單元.

　　一種新型的風力發(fā)電機原理圖

風力發(fā)電機變流器工作原理：風力發(fā)電機的工作原理圖

　　風力發(fā)電機的工作原理就是通過葉輪將風能轉變?yōu)闄C械轉距(風輪轉動慣量),通過主軸傳動鏈,經過齒輪箱增速到異步發(fā)電機的轉速后,通過勵磁變流器勵磁而將發(fā)電機的定子電能并入電網.如果超過發(fā)電機同步轉速,轉子也處于發(fā)電狀態(tài),通過變流器向電網饋電.

　　最簡單的風力發(fā)電機可由葉輪和發(fā)電機兩部分構成,立在一定高度的塔干上,這是小型離網風機. 最初的風力發(fā)電機發(fā)出的電能隨風變化時有時無,電壓和頻率不穩(wěn)定,沒有實際應用價值.為了解決這些問題,現代風機增加了齒輪箱、偏航系統、液壓系統、剎車系統和控制系統等.

　　齒輪箱可以將很低的風輪轉速(1500千瓦的風機通常為12-22轉/分)變?yōu)楹芨叩陌l(fā)電機轉速(發(fā)電機同步轉速通常為1500轉/分).同時也使得發(fā)電機易于控制,實現穩(wěn)定的頻率和電壓輸出.偏航系統可以使風輪掃掠面積總是垂直于主風向.要知道,1500千瓦的風機機艙總重50多噸,葉輪30噸,使這樣一個系統隨時對準主風向也有相當的技術難度.

　　風機是有許多轉動部件的,機艙在水平面旋轉,隨時偏航對準風向;風輪沿水平軸旋轉,以便產生動力扭距.對變槳矩風機,組成風輪的葉片要圍繞根部的中心軸旋轉,以便適應不同的風況而變槳距.在停機時,葉片要順槳,以便形成阻尼剎車.

　　早期采用液壓系統用于調節(jié)葉片槳矩(同時作為阻尼、停機、剎車等狀態(tài)下使用),現在電變距系統逐步取代液壓變距.

　　就1500千瓦風機而言,一般在4米/秒左右的風速自動啟動,在13米/秒左右發(fā)出額定功率.然后,隨著風速的增加,一直控制在額定功率附近發(fā)電,直到風速達到25米/秒時自動停機.

　　現代風機的設計極限風速為60-70米/秒,也就是說在這么大的風速下風機也不會立即破壞.理論上的12級颶風,其風速范圍也僅為32.7-36.9米/秒.

　　風機的控制系統要根據風速、風向對系統加以控制,在穩(wěn)定的電壓和頻率下運行,自動地并網和脫網;同時*齒輪箱、發(fā)電機的運行溫度,液壓系統的油壓,對出現的任何異常進行報警,必要時自動停機,屬于無人值守獨立發(fā)電系統單元.

　　一種新型的風力發(fā)電機原理圖

風力發(fā)電機變流器工作原理：風力發(fā)電機組變流器基本原理.pdf

　　1、雙饋型風力發(fā)電系統的運行原理

　　1、雙饋型風力發(fā)電系統的運行原理

　　11、、雙雙饋饋型型風風力力發(fā)發(fā)電電系系統統的的運運行行原原理理

　　雙饋型風力發(fā)電系統結構圖如圖1所示，由風輪機、齒輪箱、變槳結構、偏航機構、

　　雙饋電機、變流器、變壓器、電網等構成。其工作過程為：當風吹動風輪機轉動時，風輪機

　　將其捕獲的風能轉化為機械能再通過齒輪箱傳遞到雙饋電機，雙饋電機將機械能轉化為電

　　能，再經變流器及變壓器將其并入電網。通過系統控制器及變流器對槳葉、雙饋電機進行合

　　理的控制使整個系統實現風能最大捕獲，同時，通過對變槳機構、變流器及Crowbar保護電

　　路的控制來應對電力系統的各種故障。

　　雙饋異步發(fā)電機的定子與轉子兩側都可以饋送能量，由于轉子側是通過變頻器接入的低

　　頻電流起到了勵磁作用，因此又名交流勵磁發(fā)電機。雙饋異步發(fā)電機主機結構特點是：定子

　　與一般三相交流發(fā)電機定子一樣，具有分布式繞組；轉子不是采用同步發(fā)電機的直流集中繞

　　組，而是采用三相分布式交流繞組，與三相繞線式異步機的轉子結構相似。正常工作時，定

　　子繞組并入工頻電網，轉子繞組由一個頻率、幅值、相位都可以調節(jié)的三相變頻電源供電，

　　轉子勵磁系統通常采用交-直-交變頻電源供電。

　　風 輪 機

　　制 動 器

　　定子接觸器 變 壓 器 電 網

　　齒 輪 箱 D F IG

　　D F IG

　　DD FF IIGG

　　變 槳

　　機 構

　　變 流 器

　　偏 航 濾

　　機 構 波

　　Crowbar

　　Crowbar

　　CCrroowwbbaarr

　　變流器控制

　　系統控制器

　　圖1、雙饋風力發(fā)電系統結構圖

　　雙饋異步發(fā)電機在穩(wěn)態(tài)運行時，定子旋轉磁場和轉子旋轉磁場在空間上保持相對靜止，

　　此時有如下數學關系表達式：

　　n=n ±n

　　1 r 2

　　f=p n ± f

　　1 r 2

　　60

　　n ?n n

　　s=1 r=± 2

　　n n

　　1 1

　　式中，n、n 、n 分別為定子電流產生磁場的旋轉速度、轉子旋轉速度和轉子電流產

　　1 r 2

　　生磁場相對于轉子的旋轉速度， f、 f 分別為

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