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变速恒频双馈风力发电系统工作原理?

2023-11-16 17:34:30
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叶轮能量zui大捕获原理

风力机经过叶轮来捕获活动的风能,风的能量转化为叶轮旋转的动能,齿轮箱再把这种机械能传输到发电机,由发电机经过内部的电磁关系将机械能变为电能输出。图5为在不同风速下,叶轮转速与风力机输出功率的关系图。由图可知,对应于每个风速的曲线,都有一个zui大输出功率点,风速越高,输出功率越高,相应的叶轮转速也越高。因而,假如能随风速改变改动叶轮转速,使得风力机在所有风速下都作业于zui大功率输出点,则发出电能zui多,否则发电效能将降低。

双馈发电机的zui大风能捕获操控就是经过预先拟定的风速对应的zui大功率曲线,操控风力机转速,使其跟从风速的改变而相应改变,确保风力机的叶尖速比安稳,到达zui大功率输出。假设在风速v2下,系统开始作业P1点,假如风速阶跃改变到v3,风力机转速由于惯性保持不变,此刻风力机输出机械功率到达P2点,大于双馈发电机的发电功率,此刻,风力机输入力矩大于双馈发电机的输出力矩,风力机转速增加,沿对应于风速v3的曲线向P3移动,当到达该点后,双馈发电机依据zui大功率曲线给出相应的转矩给定值,并与风力机输入力矩相平衡,此刻系统便安稳作业于P3点,输出对应于v3风速下的zui大功率P3。


双馈发电机的变速恒频操控原理

依据感应电机定转子绕组电流发生的旋转磁场相对静止的原理,能够得出变速恒频风力发电机转速与定转子绕组电流频率关系的数学表达式

p 为电机的极对数;

n为风力发电机的转子转速;

f2为转子电流频率。


当风力发电机转速发生改变时,经过转子侧变频调速设备调理转子电流频率f2,确保f1安稳不变,完成风力发电机的变速恒频操控。

当风力发电机处于亚同步速运行时,即n < n1(同步转速),f2取正号,转子侧变频器从电网汲取功率Pr(转子功率),为发电机转子供给频率为f2的正向励磁电流,确保定子绕组发生与电网同频同幅的电压矢量,从而将风力机捕获的机械能Pmec转化为电能,此刻定子输出的功率为Ps=Pmec - Pr。


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