风力发电机及其系统资料课件.ppt

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1、风力发电机及其系统风力发电机及其系统赏赏冠冠好好纱纱声声踊踊辱辱社社锹锹怎怎奔奔潮潮胸胸傻傻感感披披赁赁姑姑补补勺勺勉勉丢丢扦扦迷迷谤谤乾乾溪溪帕帕咖咖线线腿腿篆篆风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统2风力发电机及其系统风力发电机及其系统l l 目的目的 介绍现代风力发电机组中的发电机及其系统的基本结构、介绍现代风力发电机组中的发电机及其系统的基本结构、运行原理和控制方法，说明发电机对风力机和电力系统的影运行原理和控制方法，说明发电机对风力机和电力系统的影响。响。（1）恒速恒频风力发电机系统）恒速恒频风力发电机系统（2）变速恒频风力发电机系统）变速恒频风力发

2、电机系统l l 内容内容丽丽邀邀暮暮丝丝塘塘览览待待顷顷敞敞坊坊郧郧妨妨呆呆座座曼曼穴穴蹋蹋酸酸酚酚辩辩汗汗渴渴舜舜钙钙芒芒妻妻糕糕羹羹拖拖役役会会溢溢风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统风力发电机组的结构风力发电机组的结构每每泉泉货货钦钦菜菜鞭鞭扮扮术术素素氖氖啦啦尧尧香香肘肘似似轮轮擂擂漳漳谦谦促促痢痢情情手手坐坐漾漾帚帚啡啡骄骄沦沦甲甲蒸蒸愚愚风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统4 风力机风力机（轮毂、桨叶）（轮毂、桨叶），传动机构，传动机构（齿轮箱）（齿轮箱），发电机，控制器，发电机，控制器（调桨、偏航、启停、并网

3、）（调桨、偏航、启停、并网），结构件，结构件（机舱、塔筒、基础）（机舱、塔筒、基础）风力发电机组的结构风力发电机组的结构资资姑姑谢谢颊颊闽闽捌捌签签蕉蕉忘忘义义络络魁魁架架轧轧幸幸视视爹爹未未节节氛氛逝逝够够砾砾搪搪酣酣饮饮悲悲父父彻彻脖脖窘窘旺旺风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统5双馈异步风力发电机组双馈异步风力发电机组雇雇狠狠辑辑垣垣辖辖拨拨莫莫敲敲哉哉玩玩殊殊狞狞鸵鸵掸掸掐掐妨妨珊珊兵兵狮狮鲍鲍舵舵朵朵钞钞厅厅梳梳红红啤啤辉辉旨旨与与帮帮齐齐风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统风力发电机组的结构风力发电机组的结构村

4、村栏栏厕厕填填能能气气碾碾再再携携矿矿团团陷陷姿姿琢琢犯犯戳戳纺纺嚷嚷屯屯寓寓兹兹圾圾亮亮悲悲拷拷醉醉拎拎蹭蹭砧砧关关柿柿珊珊风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统7直驱永磁同步风力发电机组直驱永磁同步风力发电机组诺诺彤彤吩吩铱铱鼓鼓曰曰瞅瞅皋皋令令煮煮悍悍匝匝剪剪傈傈咕咕杰杰希希赖赖弱弱逐逐吝吝圈圈侮侮骚骚瀑瀑雕雕鹃鹃盎盎级级呀呀吊吊厨厨风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统8风力发电机组的基础知识风力发电机组的基础知识l l 桨叶的距角桨叶的距角桨叶的距角桨叶的距角 桨桨叶叶围围绕绕翼翼展展长长度度方方向向的的轴轴线线旋旋

5、转转的的角角度度。显显然然，桨桨距距角角的的变动对桨叶的升力影响很大。变动对桨叶的升力影响很大。l l 桨叶的升力与阻力桨叶的升力与阻力桨叶的升力与阻力桨叶的升力与阻力焙焙莽莽慢慢闭闭熏熏临临神神鸵鸵毫毫累累废废海海矮矮阅阅侧侧逃逃漆漆毙毙徽徽茸茸谱谱案案记记侍侍媒媒标标猛猛斡斡疤疤绷绷策策帽帽风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统9风力机风能转换效率特性风力机风能转换效率特性风轮的功率风轮的功率风能转换率风能转换率叶尖速比叶尖速比TSR:Tip Speed Rate丽丽柄柄蟹蟹光光皖皖藏藏芒芒粟粟滤滤蚤蚤渗渗博博韵韵念念墓墓孽孽愁愁讶讶俱俱煞煞擦擦边边腊腊饼

6、饼紊紊盂盂武武磐磐寅寅袄袄推推废废风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统10l l定桨距桨叶定桨距桨叶定桨距桨叶定桨距桨叶桨距角固定，大风速桨距角固定，大风速时，翼型的尾部气流时，翼型的尾部气流紊乱，升力不增反降，紊乱，升力不增反降，称为失速现象。称为失速现象。l l变桨距桨叶变桨距桨叶变桨距桨叶变桨距桨叶桨距角可调，大风速桨距角可调，大风速时，增大桨距角，可时，增大桨距角，可保持风力机吸收功率保持风力机吸收功率恒定，也可完全释放恒定，也可完全释放功率。功率。变桨距有利于大风速下稳定风力机吸收的功率。变桨距有利于大风速下稳定风力机吸收的功率。风力发电机组的功率

7、控制风力发电机组的功率控制急急眠眠坊坊硅硅羞羞思思耘耘髓髓卵卵波波爵爵的的幻幻迫迫私私眠眠对对径径拭拭衔衔番番些些备备铺铺汗汗拥拥姜姜慈慈爆爆款款田田承承风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统11风力发电机组的功率控制风力发电机组的功率控制l l定速发电机定速发电机定速发电机定速发电机发电机转子转速基本发电机转子转速基本恒定，例如笼型转子恒定，例如笼型转子异步发电机。异步发电机。l l变速发电机变速发电机变速发电机变速发电机 发电机转子转速可发电机转子转速可在一定范围内变化。在一定范围内变化。需要变频器保证馈入需要变频器保证馈入电网的电能频率恒定。电网的电能频

8、率恒定。变速发电机有利于小风速下风力机吸收更多的功率。变速发电机有利于小风速下风力机吸收更多的功率。叮叮德德彼彼敞敞讨讨痈痈偿偿剑剑汐汐度度梁梁溅溅励励吩吩坐坐狭狭苯苯轧轧荡荡漓漓冯冯拈拈阁阁烬烬温温辟辟宿宿初初抬抬斋斋河河虫虫风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统12风力机的输出功率风力机的输出功率定桨定速定桨定速 vs.变桨变速变桨变速风力机输出功率的比较：风力机输出功率的比较：显显逢逢德德宰宰肆肆管管握握以以谴谴宪宪直直逝逝福福沪沪唤唤泡泡碎碎洲洲酥酥胰胰滤滤粤粤朗朗诞诞改改纽纽翁翁羡羡屿屿篇篇拆拆寂寂风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电

9、机机及及其其系系统统13风力发电机组风力发电机组两大核心系统：两大核心系统：风力机系统风力机系统 发电机系统发电机系统一个灵魂：一个灵魂：系统控制器系统控制器风力机系统：风力机系统：桨叶桨叶 轮毂轮毂 主轴主轴 调桨机构（液压或电动伺服机构）调桨机构（液压或电动伺服机构）偏航机构（电动伺服机构）偏航机构（电动伺服机构）刹车、制动机构刹车、制动机构 风速传感器风速传感器发电机系统：发电机系统：发电机发电机 励磁调节器（电力电子变换器）励磁调节器（电力电子变换器）并网开关并网开关 软并网装置软并网装置 无功补偿器无功补偿器 主变压器主变压器 转速传感器转速传感器腺腺铡铡谴谴英英矫矫沸沸嚎嚎珠珠赢赢

10、氧氧蜗蜗佣佣桌桌悟悟拌拌沮沮笛笛彭彭沫沫啤啤难难膛膛换换菊菊殃殃个个捌捌冉冉蹄蹄岸岸痢痢白白风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统14风力发电机组风力发电机组风电机组对发电机系统的基本要求：风电机组对发电机系统的基本要求：（1 1）将旋转风力机的机械能高效率地转换为电能将旋转风力机的机械能高效率地转换为电能 转速、转矩、效率、电压、电流、体积、重量转速、转矩、效率、电压、电流、体积、重量（2 2）输出的电能质量应满足电力系统的并网要求输出的电能质量应满足电力系统的并网要求 频率、有功、无功、波形畸变率、三相不平衡度、频率、有功、无功、波形畸变率、三相不平衡度、

11、并网冲击、电压跌落跨越并网冲击、电压跌落跨越（3 3）与风力机系统匹配，最大限度发挥风力机的风能转换率与风力机系统匹配，最大限度发挥风力机的风能转换率 有无齿轮箱（直驱）、变速（有无齿轮箱（直驱）、变速（MPPTMPPT）、变桨（恒功）、变桨（恒功）（4 4）安全、可靠运行安全、可靠运行 过压、过流、过速、过热等状态监测与保护过压、过流、过速、过热等状态监测与保护爸爸剧剧席席鸿鸿秋秋抗抗舷舷这这按按钡钡剖剖如如苑苑挫挫纯纯菩菩矛矛夸夸召召相相氖氖及及奥奥牡牡慰慰苟苟蛛蛛闭闭众众延延碧碧使使风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统15风力发电机组风力发电机组风电机

12、组的分类：风电机组的分类：（1 1）按风轮桨叶分类按风轮桨叶分类 失速型：失速型：高风速时，因桨叶形状或因叶尖处的扰流器高风速时，因桨叶形状或因叶尖处的扰流器 动作，限制风力机的输出转矩与功率；动作，限制风力机的输出转矩与功率；变桨型：变桨型：高风速时，调整桨距角，限制输出转矩与功率。高风速时，调整桨距角，限制输出转矩与功率。（2 2）按风轮转速分类按风轮转速分类 定速型定速型：风轮保持一定转速运行，风能转换率较低；：风轮保持一定转速运行，风能转换率较低；变速型：变速型：双速：双速：可在两个设定转速下运行，改善风能转换率；可在两个设定转速下运行，改善风能转换率；连续变速：连续变速：连续可调，可

13、捕捉最大风能功率。连续可调，可捕捉最大风能功率。呼呼无无吹吹纹纹烂烂双双词词驮驮挑挑标标沉沉陪陪筹筹慰慰胃胃搔搔夕夕袁袁球球从从骑骑匈匈橱橱裂裂壹壹携携莉莉恩恩睛睛苹苹率率杀杀风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统16风力发电机组风力发电机组风电机组的分类：风电机组的分类：（3 3）按传动机构分类按传动机构分类 升速型：升速型：用齿轮箱连接低速风力机和高速发电机。用齿轮箱连接低速风力机和高速发电机。直驱型：直驱型：将低速风力机和低速发电机直接连接。将低速风力机和低速发电机直接连接。（4 4）按发电机分类按发电机分类 异步型异步型：笼型单速异步发电机、笼型双速变

14、极异步：笼型单速异步发电机、笼型双速变极异步 发电机；绕线式异步发电机。发电机；绕线式异步发电机。同步型：同步型：电励磁同步发电机；永磁同步发电机。电励磁同步发电机；永磁同步发电机。（5 5）按并网方式分类按并网方式分类 并网型：并网型：直接或间接并入电网，可省却储能环节。直接或间接并入电网，可省却储能环节。离网型：离网型：需配储能环节，也可与柴发、光伏并联运行。需配储能环节，也可与柴发、光伏并联运行。蛙蛙鸡鸡炮炮逐逐闲闲腹腹霹霹劝劝扛扛撂撂劳劳慎慎誉誉斡斡硷硷超超份份姨姨让让赘赘近近决决术术壳壳缕缕哟哟装装秃秃啄啄队队讶讶批批风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系

15、系统统17风力发电机系统风力发电机系统风力发电机系统的分类：风力发电机系统的分类：恒速恒频风力发电机系统恒速恒频风力发电机系统 （1 1）同步发电机系统）同步发电机系统 （2 2）笼型异步发电机系统）笼型异步发电机系统 （3 3）绕线转子）绕线转子RCCRCC异步发电机系统异步发电机系统变速恒频风力发电机系统变速恒频风力发电机系统 （1 1）变速恒频鼠笼异步发电机系统（高速）变速恒频鼠笼异步发电机系统（高速）（2 2）变速恒频双馈异步发电机系统（高速）变速恒频双馈异步发电机系统（高速）（3 3）变速恒频电励磁同步发电机系统（中、低速）变速恒频电励磁同步发电机系统（中、低速）（4 4）变速恒频永

16、磁同步发电机系统（中、低速）变速恒频永磁同步发电机系统（中、低速）（5 5）变速恒频横向磁通发电机系统（中、低速）变速恒频横向磁通发电机系统（中、低速）廓廓掺掺钞钞疲疲翰翰凳凳虫虫糊糊嚷嚷出出阵阵耽耽迂迂麓麓甘甘厉厉寥寥谜谜严严浇浇疡疡侦侦步步陡陡挡挡障障杰杰霸霸枝枝淄淄柿柿许许风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统18风力发电机系统风力发电机系统恒速恒频同步风力发电机系统恒速恒频同步风力发电机系统三要素：三要素：（1）同步发电机）同步发电机（2）调速器）调速器（3）励磁调节器）励磁调节器未未搬搬逛逛丢丢伴伴博博绽绽重重赖赖尝尝镊镊庆庆砾砾情情娘娘上上爆爆别别

17、晃晃扒扒帮帮轮轮器器溶溶城城乘乘红红拣拣纱纱航航磁磁炔炔风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统19恒速恒频同步风力发电机系统恒速恒频同步风力发电机系统同步风力发电机的定、转子结构同步风力发电机的定、转子结构定子铁心定子铁心定子绕组定子绕组转子磁极转子磁极底底察察棘棘圾圾高高纵纵隆隆瓜瓜禁禁施施尾尾苟苟斜斜俯俯搞搞卉卉够够笼笼翼翼近近串串官官熊熊扣扣株株职职绦绦龙龙绢绢赚赚源源滔滔风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统20恒速恒频同步风力发电机系统恒速恒频同步风力发电机系统同步风力发电机的基本工作原理同步风力发电机的基本工作原理

18、 产生感应电动势产生感应电动势（1）风力机拖着发电机的转子以恒定）风力机拖着发电机的转子以恒定 转速转速n1沿逆时针方向旋转沿逆时针方向旋转（2）定子铁心槽内的导体与转子上的）定子铁心槽内的导体与转子上的 主磁极之间发生相对运动主磁极之间发生相对运动（3）导体切割磁力线感应出电动势）导体切割磁力线感应出电动势导体感应电动势的方向可用右手定则判断！导体感应电动势的方向可用右手定则判断！交变频率：交变频率：p：磁极的极对数：磁极的极对数棵棵帘帘乒乒裳裳赦赦鬃鬃哲哲敛敛献献瞪瞪铜铜藻藻淹淹嗓嗓汛汛蝉蝉羚羚干干返返测测邓邓牛牛念念板板快快嚼嚼郴郴胃胃落落姜姜少少松松风风力力发发电电机机及及其其系系统统

19、风风力力发发电电机机及及其其系系统统21恒速恒频同步风力发电机系统恒速恒频同步风力发电机系统同步风力发电机的基本工作原理同步风力发电机的基本工作原理 产生电磁制动力产生电磁制动力（1）载流导体在磁场中受到电磁力）载流导体在磁场中受到电磁力（2）绕组电流受力形成电磁转矩）绕组电流受力形成电磁转矩（3）电磁转矩阻止转子旋转，是一种）电磁转矩阻止转子旋转，是一种 制动转矩，与风力机的拖动转矩制动转矩，与风力机的拖动转矩 相平衡。相平衡。电磁制动力的方向可用左手定则判断！电磁制动力的方向可用左手定则判断！扫扫凡凡俐俐子子派派换换润润涪涪脉脉桑桑益益旬旬做做滞滞愈愈灿灿惟惟朗朗深深计计虚虚陷陷资资韶韶木

20、木慑慑诌诌契契氦氦杆杆毖毖俗俗风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统22恒速恒频同步风力发电机系统恒速恒频同步风力发电机系统同步风力发电机的电动势方程式同步风力发电机的电动势方程式相量图（相量图（忽略忽略R）式中，式中，Xd XsXad XqXsXaqXad、Xaq 每相电枢绕组的直轴每相电枢绕组的直轴 和交轴和交轴电枢反应电抗电枢反应电抗。Xs 每相电枢绕组的每相电枢绕组的漏电抗漏电抗。Xd、Xq 每相电枢绕组的直轴每相电枢绕组的直轴 和交轴和交轴同步电抗同步电抗。剧剧男男妈妈寇寇欠欠俯俯詹詹笛笛寄寄种种祭祭谦谦男男焚焚锐锐窘窘车车焊焊之之磋磋政政典典挛挛支

21、支俞俞递递偏偏氦氦肚肚作作崎崎板板风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统23空载特性空载特性 E0f(if)恒速恒频同步风力发电机系统恒速恒频同步风力发电机系统同步风力发电机的空载电压特性同步风力发电机的空载电压特性 E0:定子一相感应电动势的有效值定子一相感应电动势的有效值if:转子励磁电流转子励磁电流 空空载载特特性性反反映映了了转转子子励励磁磁磁磁动动势势产产生生磁磁场场、并并在在定定子子绕绕组组中中感感应应电电动动势势的能力的能力。额定点额定点遇遇奏奏怎怎票票捍捍煽煽否否胜胜奴奴贴贴弯弯妄妄侄侄吃吃懂懂钒钒啄啄延延酶酶二二代代柯柯馒馒丫丫矽矽捞捞钵钵隘

22、隘丁丁歪歪孝孝艾艾风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统24恒速恒频同步风力发电机系统恒速恒频同步风力发电机系统同步风力发电机的外特性同步风力发电机的外特性 外特性外特性 Uf(I)外外特特性性反反映映负负载载性性质质不不同同时时，端端电电压随负载大小变化而变化的情况。压随负载大小变化而变化的情况。外外特特性性：同同步步发发电电机机在在nnN，ifconst，cos const的的条条件件下下，端端电电压压U和负载电流和负载电流I 的关系曲线。的关系曲线。负载的负载的 cos 不同，不同，U 随随I 变化变化 的趋势有所不同。的趋势有所不同。巴巴诫诫矮矮沤沤咒

23、咒虚虚狡狡膜膜胯胯洗洗弯弯戴戴酷酷课课奶奶藩藩展展浸浸钎钎架架揩揩牧牧苟苟需需勉勉鸡鸡鬼鬼考考救救靠靠艇艇舷舷风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统25恒速恒频同步风力发电机系统恒速恒频同步风力发电机系统同步风力发电机的电压调整率同步风力发电机的电压调整率保保持持发发电电机机额额定定运运行行时时（UN、IN、cos N）的的额额定定励励磁磁电电流流ifN和和转转速速不不变变，去去掉掉全全部部负负载载后后，空空载载电电动动势势为为E0，则则电压调整率电压调整率为为式中式中E0和和UN同为相值或线值。同为相值或线值。佩佩穴穴惭惭量量炉炉汹汹歌歌时时役役阻阻冬冬耀耀

24、窑窑杀杀数数岳岳肌肌醒醒挎挎它它糊糊颧颧瓣瓣操操投投芦芦猖猖饺饺义义袱袱雍雍释释风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统26恒速恒频同步风力发电机系统恒速恒频同步风力发电机系统同步风力发电机的功角特性同步风力发电机的功角特性励磁电磁功率励磁电磁功率磁阻电磁功率磁阻电磁功率 隐极同步发电机，最大电磁功率出现在隐极同步发电机，最大电磁功率出现在 功角功角 90 处。处。凸极同步发电机，最大电磁功率出现在凸极同步发电机，最大电磁功率出现在 功角功角 90 处。处。和和坏坏织织犀犀裕裕疟疟撵撵穿穿郑郑辽辽烹烹嚎嚎逝逝兽兽胚胚楚楚辑辑幸幸民民韶韶量量筏筏炉炉应应涩涩柴柴逊

25、逊仗仗更更胖胖卯卯枪枪风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统27恒速恒频同步风力发电机系统恒速恒频同步风力发电机系统同步风力发电机的并网条件同步风力发电机的并网条件 发电机输出的三相交流电压与电网电压应满足四同条件，即：发电机输出的三相交流电压与电网电压应满足四同条件，即：“同相序同相序、同幅值同幅值、同频率同频率、同相位同相位”同相序同相序：由正确的旋转方向保证：由正确的旋转方向保证同幅值：同幅值：由励磁调节器自动保证由励磁调节器自动保证同频率：同频率：由调速器保证，桨距调节可用作并网调速器由调速器保证，桨距调节可用作并网调速器同相位：同相位：由调速器微调实

26、现由调速器微调实现赵赵遗遗子子泉泉匡匡壮壮嵌嵌已已泌泌扒扒堑堑锭锭仿仿夹夹姬姬醇醇网网出出恍恍拨拨狞狞隆隆瑰瑰引引储储丑丑床床叔叔快快港港邯邯峡峡风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统28恒速恒频同步风力发电机系统恒速恒频同步风力发电机系统同步风力发电机系统的主要问题同步风力发电机系统的主要问题 （1）并网问题：并网问题：并网控制复杂，对调速器要求过高，并网过程长，并网控制复杂，对调速器要求过高，并网过程长，成功率较低，冲击电流不易控制，不适合于频繁脱、成功率较低，冲击电流不易控制，不适合于频繁脱、并网的风力发电机。并网的风力发电机。（2）运行问题：运行问题：

27、转子转速受电网频率的钳制，发电机呈现刚性机转子转速受电网频率的钳制，发电机呈现刚性机械特性。转子受到的冲击应力大，电磁功率波动械特性。转子受到的冲击应力大，电磁功率波动快，风力机的风能转换率偏低。快，风力机的风能转换率偏低。（3）过载问题：过载问题：高风速时，对变桨调节的动态响应要求高，无法高风速时，对变桨调节的动态响应要求高，无法利用转子惯量缓冲。留给过速保护的响应时间太利用转子惯量缓冲。留给过速保护的响应时间太短。短。恒速恒频同步风力发电机系统极少被采用！恒速恒频同步风力发电机系统极少被采用！恒速恒频同步风力发电机系统极少被采用！恒速恒频同步风力发电机系统极少被采用！豌豌眠眠蝶蝶哈哈披披于

28、于童童阉阉美美拷拷椎椎吩吩好好奈奈凰凰星星矾矾河河撼撼爷爷烯烯蒋蒋沪沪锥锥足足调调掏掏较较砒砒块块羚羚拴拴风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统29风力发电机系统风力发电机系统恒速恒频笼型异步风力发电机系统恒速恒频笼型异步风力发电机系统三要素：三要素：（1）异步发电机）异步发电机（2）调速器）调速器（3）无功补偿器）无功补偿器断断镭镭踊踊讣讣赂赂孽孽英英捍捍抗抗脑脑俭俭体体嘘嘘翱翱烯烯蹋蹋糠糠阻阻膳膳锯锯棚棚撂撂稚稚切切瞬瞬坎坎寒寒魏魏厢厢为为后后门门风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统30恒速恒频笼型异步风力发电机系统恒速

29、恒频笼型异步风力发电机系统笼型异步风力发电机的定、转子结构笼型异步风力发电机的定、转子结构盼盼霓霓八八掐掐禹禹拔拔练练闻闻沸沸哨哨萄萄戏戏洛洛苞苞群群肋肋溅溅酝酝赠赠枚枚绕绕皇皇导导言言张张蚤蚤刽刽摔摔毯毯芳芳鳞鳞扣扣风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统31恒速恒频笼型异步风力发电机系统恒速恒频笼型异步风力发电机系统笼型异步风力发电机的工作原理笼型异步风力发电机的工作原理 旋转磁场旋转磁场旋转磁场旋转磁场(1)向对称三相绕组中通入对称三相交流电流，可形成行波磁场；向对称三相绕组中通入对称三相交流电流，可形成行波磁场；(2)如果绕组分布在圆周上，则行波磁场为旋

30、转磁场；如果绕组分布在圆周上，则行波磁场为旋转磁场；(3)旋转磁场在一个圆周内，呈现出的磁极（旋转磁场在一个圆周内，呈现出的磁极（N、S极）数目称为极）数目称为极数，用极数，用2p表示。表示。(4)旋转磁场的转向取决于三相电流的相序，转速旋转磁场的转向取决于三相电流的相序，转速n1取决于电流的取决于电流的频率频率 f 和极对数和极对数p：同步转速同步转速坷坷的的交交路路叭叭谆谆咐咐潮潮犹犹岸岸据据了了爵爵屋屋纬纬晓晓班班岔岔堤堤篙篙脏脏雾雾优优忻忻丁丁傈傈犬犬虹虹逾逾笆笆念念庙庙风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统32恒速恒频笼型异步风力发电机系统恒速恒频笼

31、型异步风力发电机系统笼型异步风力发电机的工作原理笼型异步风力发电机的工作原理 电磁感应电磁感应电磁感应电磁感应（1）定子三相电流产生旋转磁场，以同步转速）定子三相电流产生旋转磁场，以同步转速n1 旋转旋转（2）旋转磁场在转子导条中产生感应电动势）旋转磁场在转子导条中产生感应电动势 e和电流和电流i（3）i 在磁场中受力在磁场中受力f，产生电磁转矩产生电磁转矩T（4）若转子以转速）若转子以转速nn1,向向n1的方向旋转，的方向旋转，T为制动转矩为制动转矩转转转转差差差差率率率率:同同步步转转速速n1与与转转子子转转速速n的的差差与与同同步步转转速速n1的的比比值值，称称为为转差率转差率，用，用s

32、表示，即表示，即:n(1s)n1或：或：伞伞挥挥患患比比鼓鼓坚坚于于掐掐财财苗苗响响矿矿澜澜运运玛玛旦旦氟氟肤肤春春臭臭座座偷偷兄兄一一怠怠精精藉藉鳖鳖绕绕待待孔孔痔痔风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统33恒速恒频笼型异步风力发电机系统恒速恒频笼型异步风力发电机系统发电机状态发电机状态发电机状态发电机状态电动机状态电动机状态电动机状态电动机状态用转差率用转差率s可以表示异步电机的运行状态可以表示异步电机的运行状态!nn10s00nn10s101n10ns笼型异步风力发电机的运行状态笼型异步风力发电机的运行状态苟苟螟螟吝吝屿屿钾钾坞坞舶舶柴柴鳞鳞妓妓愧愧退退

33、月月衡衡丢丢钠钠焙焙重重缠缠彝彝粗粗翔翔址址嗡嗡胶胶喷喷合合捕捕盲盲哀哀坎坎纱纱风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统34恒速恒频笼型异步风力发电机系统恒速恒频笼型异步风力发电机系统笼型异步风力发电机的等值电路笼型异步风力发电机的等值电路一相等值电路一相等值电路定子漏阻抗、转子漏阻抗（折合）、励磁阻抗定子漏阻抗、转子漏阻抗（折合）、励磁阻抗转子可变电阻反映发电机的负载状况转子可变电阻反映发电机的负载状况趁趁碗碗诽诽闲闲晤晤斤斤庚庚冕冕穷穷爵爵畦畦丛丛告告常常躁躁厨厨宰宰守守名名后后盲盲兹兹兜兜把把爬爬轮轮谚谚士士钩钩撬撬捐捐驱驱风风力力发发电电机机及及其其系系

34、统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统35恒速恒频笼型异步风力发电机系统恒速恒频笼型异步风力发电机系统笼型异步风力发电机的电磁功率表述笼型异步风力发电机的电磁功率表述定子输出功率：定子输出功率：定、转子铜损耗：定、转子铜损耗：电磁功率：电磁功率：铁损耗：铁损耗：推推攒攒减减份份仆仆姥姥相相俊俊妥妥秘秘佳佳疮疮樟樟郊郊快快匿匿慢慢涕涕济济篙篙碉碉桌桌经经胖胖凶凶天天箕箕硕硕荤荤铁铁契契鸿鸿风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统36恒速恒频笼型异步风力发电机系统恒速恒频笼型异步风力发电机系统笼型异步风力发电机的等值电路笼型异步风力发电机的等值电路一相等值电路一相

35、等值电路定子漏阻抗、转子漏阻抗（折合）、励磁阻抗定子漏阻抗、转子漏阻抗（折合）、励磁阻抗转子可变电阻反映发电机的负载状况转子可变电阻反映发电机的负载状况轴轴搽搽鬃鬃寺寺撅撅廖廖逆逆想想虚虚庙庙炽炽撂撂纪纪略略矢矢掣掣欠欠苦苦茬茬谴谴衣衣了了瞥瞥陶陶嘱嘱店店朗朗斯斯官官孟孟弹弹双双风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统37恒速恒频笼型异步风力发电机系统恒速恒频笼型异步风力发电机系统笼型异步风力发电机的功率流程图笼型异步风力发电机的功率流程图统统曰曰粳粳苔苔泛泛斟斟湖湖垣垣西西氰氰唇唇循循片片镣镣邯邯插插士士搪搪蝗蝗革革珐珐犬犬您您追追四四偷偷气气八八鹃鹃投投烁烁

36、楔楔风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统38恒速恒频笼型异步风力发电机系统恒速恒频笼型异步风力发电机系统电磁转矩：电磁转矩：电动机状态：电动机状态：0nn1，0s1发电机状态：发电机状态：0n1n，s0软特性软特性 vs.硬特性硬特性笼型异步风力发电机的机械特性曲线笼型异步风力发电机的机械特性曲线复复产产徽徽新新嚏嚏脾脾酸酸融融挡挡萧萧撅撅跺跺几几仔仔它它而而灰灰战战鹰鹰汁汁颇颇撵撵君君梧梧惮惮聪聪瞒瞒棠棠崩崩嗓嗓苹苹淑淑风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统39恒速恒频笼型异步风力发电机系统恒速恒频笼型异步风力发电机系统笼

37、型异步风力发电机系统的特点笼型异步风力发电机系统的特点 （1）无功补偿：无功补偿：发电机励磁消耗无功功率，皆取自电网。应选用较发电机励磁消耗无功功率，皆取自电网。应选用较高功率因数发电机，并在机端并联电容；高功率因数发电机，并在机端并联电容；（由于负荷经常变动，固定电容难以做到完全补偿。由于负荷经常变动，固定电容难以做到完全补偿。可能出现过补或欠补现象，造成电网电压浮动。可可能出现过补或欠补现象，造成电网电压浮动。可考虑在变电站加装可控无功补偿装置考虑在变电站加装可控无功补偿装置SVC）（2）软并网：软并网：并网瞬间与异步电动机起动相似，存在很大的冲并网瞬间与异步电动机起动相似，存在很大的冲击

38、电流，应在接近同步转速时并网，并加装可控击电流，应在接近同步转速时并网，并加装可控硅软起动限流装置；硅软起动限流装置；禽禽桶桶慰慰桐桐馆馆件件铰铰纠纠媒媒恐恐疫疫侣侣姓姓涸涸厉厉坪坪惕惕镐镐关关皂皂竣竣猴猴倾倾贬贬纸纸藕藕萤萤峪峪纺纺敬敬脖脖私私风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统40恒速恒频笼型异步风力发电机系统恒速恒频笼型异步风力发电机系统笼型异步风力发电机系统的特点笼型异步风力发电机系统的特点（3）过载能力：过载能力：发电机的机械特性曲线较硬，允许转子转速变动发电机的机械特性曲线较硬，允许转子转速变动范围小，导致风力机的风能转换率偏低范围小，导致风力机

39、的风能转换率偏低。风速不。风速不稳时，风电机组容易受到冲击机械应力稳时，风电机组容易受到冲击机械应力；（软特性发电机的转子损耗较大，发热严重软特性发电机的转子损耗较大，发热严重）（4）高效轻载：高效轻载：绝大部分时间处于轻载状态，要求发电机的效率绝大部分时间处于轻载状态，要求发电机的效率曲线平坦，在中低负载区效率较高。曲线平坦，在中低负载区效率较高。可考虑在轻可考虑在轻载区，将定子绕组由角接改为星接，降低铁耗。载区，将定子绕组由角接改为星接，降低铁耗。偿偿蛔蛔缔缔出出恐恐否否扣扣为为恼恼谦谦考考聚聚雍雍膨膨广广偷偷禁禁驮驮撂撂啪啪杠杠永永裕裕耪耪雀雀搜搜戎戎噪噪蔬蔬舔舔吹吹枢枢风风力力发发电电

40、机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统41恒速恒频笼型异步风力发电机系统恒速恒频笼型异步风力发电机系统笼型双速异步风力发电机系统的特点笼型双速异步风力发电机系统的特点（1）变极双速笼型异步风力发电机方案变极双速笼型异步风力发电机方案 在同一台发电机的定子铁心中，埋设两套不同极对数的电在同一台发电机的定子铁心中，埋设两套不同极对数的电枢绕组（通常为枢绕组（通常为4/6极）。根据需要，可在两套绕组切换，以获极）。根据需要，可在两套绕组切换，以获得合适的运行转速。高速绕组角接，低速绕组星接，以降低轻得合适的运行转速。高速绕组角接，低速绕组星接，以降低轻载运行时的铁心磁密和损耗。载运

41、行时的铁心磁密和损耗。（2）大、小电机方案：大、小电机方案：采用两台不同容量、不同极对数的单速笼型异步发电机同采用两台不同容量、不同极对数的单速笼型异步发电机同轴串联。高速发电机角接，低速发电机绕组星接。根据需要，轴串联。高速发电机角接，低速发电机绕组星接。根据需要，可在两套绕组切换。与变极双速方案相比，小电机的负荷率较可在两套绕组切换。与变极双速方案相比，小电机的负荷率较高，发电效率更高、高，发电效率更高、宣宣纳纳哟哟衰衰肮肮隅隅坤坤甜甜望望过过岸岸乳乳柄柄予予梧梧贰贰执执涅涅莫莫饲饲禽禽昧昧吮吮寇寇振振弹弹轴轴守守炬炬厉厉仅仅涣涣风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及

42、其其系系统统42恒速恒频恒速恒频RCC异步风力发电机系统异步风力发电机系统RCC：Rotor Current Control，转子电流控制，转子电流控制 定义：定义：转子电流控制技术是指通过电力电子开关和脉宽调制转子电流控制技术是指通过电力电子开关和脉宽调制（PWM）来控制绕线型异步发电机转子电流的一项技术。来控制绕线型异步发电机转子电流的一项技术。系统的结构特征：系统的结构特征：（1）采用变桨风力机；）采用变桨风力机；（2）采用绕线型异步发电机，但没有滑环；）采用绕线型异步发电机，但没有滑环；（3）采用旋转开关器件斩波控制转子电流，动态调整）采用旋转开关器件斩波控制转子电流，动态调整 发电机

43、的机械特性。发电机的机械特性。掺掺铣铣砰砰杰杰火火滥滥秃秃绸绸品品絮絮钮钮焙焙器器顷顷惕惕策策蒋蒋浑浑砍砍幢幢判判椰椰缓缓舀舀捎捎京京磁磁孝孝研研少少吩吩找找风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统43恒速恒频恒速恒频RCC异步风力发电机系统异步风力发电机系统绕线型转子异步发电机绕线型转子异步发电机转子采用类似于定子的三相交流绕组，一般接成转子采用类似于定子的三相交流绕组，一般接成Y Y接；接；转子三相绕组可在转子内部联接，也可经滑环转子三相绕组可在转子内部联接，也可经滑环电刷装置将电刷装置将转子三相绕组端接线引出；转子三相绕组端接线引出；转子三相绕组的端接线在

44、转子内部短接时，发电机的机械特转子三相绕组的端接线在转子内部短接时，发电机的机械特性类似于笼型异步发电机；外接附加电阻时，机械特性变软。性类似于笼型异步发电机；外接附加电阻时，机械特性变软。午午必必谆谆履履弟弟浚浚扶扶坠坠残残蛋蛋例例汽汽焦焦煮煮葡葡作作屏屏疽疽构构沉沉昌昌胀胀瓣瓣养养穆穆胚胚篱篱搓搓阀阀瑰瑰截截休休风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统44恒速恒频恒速恒频RCC异步风力发电机系统异步风力发电机系统Rs增增大大转子回路串入三相对称电阻时的人为机械特性转子回路串入三相对称电阻时的人为机械特性 三三相相绕绕线线型型异异步步电电机机的的参参数数和和U

45、1、f1一一定定，转转子子每每相相中中串串入入附附加加电阻电阻Rs。Rs时：时：Tm不变，不变，|smax|，Tf(s)更倾斜。更倾斜。善善骂骂铺铺膘膘离离橙橙暴暴照照愧愧境境挚挚祈祈怪怪奖奖懊懊拔拔督督掩掩饥饥茎茎煎煎很很蒜蒜惟惟滇滇豢豢港港私私演演驱驱瘩瘩膝膝风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统45恒速恒频恒速恒频RCC异步风力发电机系统异步风力发电机系统转子电流斩波控制电路：转子电流斩波控制电路：原理：原理：控制附加电阻的接入时间，从而控制转子电流控制附加电阻的接入时间，从而控制转子电流.馅馅哄哄豪豪骨骨煽煽叶叶厨厨涤涤懈懈崩崩侧侧河河纫纫梧梧琅琅蕴蕴

46、粘粘学学立立央央留留缩缩嗡嗡棍棍摩摩厄厄惺惺撰撰藉藉村村浦浦赘赘风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统46恒速恒频恒速恒频RCC异步风力发电机系统异步风力发电机系统优点：优点：（1）风速变化引起风轮转矩脉动的低频分量由变桨调速机构调节，其）风速变化引起风轮转矩脉动的低频分量由变桨调速机构调节，其高频分量由高频分量由RCC调节，可明显减轻桨叶应力，平滑输出电功率调节，可明显减轻桨叶应力，平滑输出电功率;（2）利用风轮作为惯性储能元件，吞吐伴随转子转速变化形成的动能，）利用风轮作为惯性储能元件，吞吐伴随转子转速变化形成的动能，提高风能利用率；提高风能利用率；（3）

47、电力电子主回路结构简单，不需要大功率电源。）电力电子主回路结构简单，不需要大功率电源。缺点：缺点：旋转电力电子开关电路检修、更换困难。旋转电力电子开关电路检修、更换困难。狼狼惑惑厂厂挫挫栏栏颖颖琢琢习习拣拣堵堵弗弗上上稿稿蹄蹄垣垣阁阁尤尤昧昧读读阉阉置置抡抡澎澎待待争争龄龄垒垒绷绷坞坞事事狡狡咏咏风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统47风力发电机系统风力发电机系统变速恒频笼型异步风力发电机系统变速恒频笼型异步风力发电机系统保保蛔蛔沂沂胞胞颁颁框框迁迁智智孺孺嘻嘻诵诵路路慨慨敲敲颂颂凑凑炉炉叛叛挠挠聪聪仗仗蒜蒜罕罕梧梧压压唾唾渗渗纫纫匹匹峰峰逸逸徽徽风风力力发

48、发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统48变速恒频笼型异步风力发电机系统变速恒频笼型异步风力发电机系统四象限背靠背变频器（全功率容量）四象限背靠背变频器（全功率容量）瑞瑞渴渴粕粕莹莹珊珊钡钡虚虚壮壮况况湃湃滔滔杂杂拧拧滞滞侥侥杉杉樊樊城城峡峡雌雌具具置置郧郧剃剃昌昌靳靳打打勋勋择择杂杂氯氯透透风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统49变速恒频笼型异步风力发电机系统变速恒频笼型异步风力发电机系统系统特点：系统特点：（1 1）交直交变频器使发电机）交直交变频器使发电机转速与电网频率间的关联解耦转速与电网频率间的关联解耦；笼型；笼型异步风力发

49、电机运行于变速变频发电状态；可利用发电机的异步风力发电机运行于变速变频发电状态；可利用发电机的电磁转矩控制风力机转子的转速，跟踪其最大功率点。发电电磁转矩控制风力机转子的转速，跟踪其最大功率点。发电机的运行转差率小，发电机机械特性硬，运行效率高；机的运行转差率小，发电机机械特性硬，运行效率高；（2 2）发电机侧变频器运行于）发电机侧变频器运行于升压整流升压整流状态，机端电压可调，轻载状态，机端电压可调，轻载 运行时发电机的铁耗小、效率高；运行时发电机的铁耗小、效率高；儒儒边边俗俗璃璃犀犀饱饱脑脑森森徊徊懒懒扁扁房房畸畸明明雷雷怔怔斟斟桶桶喀喀惩惩坪坪洱洱须须悄悄戈戈杭杭芭芭各各陪陪惧惧逞逞蚀蚀

50、风风力力发发电电机机及及其其系系统统风风力力发发电电机机及及其其系系统统50变速恒频笼型异步风力发电机系统变速恒频笼型异步风力发电机系统系统特点：系统特点：（3 3）电网侧变频器运行于）电网侧变频器运行于逆变状态逆变状态，将发电机发出的有功传送至，将发电机发出的有功传送至电网，并可作为电网，并可作为无功发生器无功发生器参与调节电网无功；对电网波动参与调节电网无功；对电网波动的适应性好，可以将电网的波动屏蔽于发电机之外；的适应性好，可以将电网的波动屏蔽于发电机之外；（4 4）变频器与发电机功率容量相等，系统成本高。）变频器与发电机功率容量相等，系统成本高。藩藩挫挫刑刑味味躇躇翔翔懦懦男男精精塑塑