1、二 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)原理及設(shè)計(jì),東方電氣（樂(lè)山）新能源設(shè)備有限公司 技術(shù)處 蔡梅園,二 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)概況及設(shè)計(jì),主要內(nèi)容： 1.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的分類(lèi)及結(jié)構(gòu) 2.雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)原理 3.我公司1.5MW雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī) 4.雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì),1.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的分類(lèi)及結(jié)構(gòu),1.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組的分類(lèi) 1.1.1從結(jié)構(gòu)上分類(lèi)。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組從結(jié)構(gòu)上可分為兩類(lèi)。 其一是水平軸風(fēng)力機(jī)，葉片安裝在水平軸上，葉片接受風(fēng)能轉(zhuǎn)動(dòng)去驅(qū)動(dòng)所要驅(qū)動(dòng)的機(jī)械。水平軸風(fēng)力機(jī)分多葉片低速風(fēng)力機(jī)和13個(gè)葉片的高速風(fēng)力機(jī)。如圖1。,水平軸風(fēng)力機(jī),風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組的分類(lèi),其二是垂直軸風(fēng)力機(jī)，風(fēng)輪軸是垂直布置的，葉片帶動(dòng)風(fēng)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)再驅(qū)

2、動(dòng)所要驅(qū)動(dòng)的機(jī)械。 如圖2，3，4。,垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片形式,風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組的分類(lèi),風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組的分類(lèi),1.1.2 按發(fā)電功率分類(lèi) (1)微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其頓定功率為501000W。 (2)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其額定功率為1.010.0kW。 (3)中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其額定功率為10.0100.0kW。 (4)大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其額定功率大于100kW。,風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組的分類(lèi),1.1.3 按發(fā)電機(jī)種類(lèi)分類(lèi) (1)直流發(fā)電機(jī)，常用在微、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)上。 (2)永磁發(fā)電機(jī)，常用在小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)上，電壓一般115，127V等，有直流也有交流。 (3)同步交流發(fā)電機(jī) (4)異步交流發(fā)電機(jī) 另外，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

3、還可以分為離網(wǎng)型和并網(wǎng)型兩種，對(duì)于并網(wǎng)型機(jī)組要求穩(wěn)定，一般為大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)。,1.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu),水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)是目前世界各國(guó)風(fēng)力發(fā)電機(jī)最為成功的一種形式，而生產(chǎn)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的國(guó)家很少，主要原因是垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)效率低、需啟動(dòng)設(shè)備，同時(shí)還有些技術(shù)問(wèn)題尚待解決。 典型結(jié)構(gòu)水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要由風(fēng)輪、風(fēng)輪軸、低速聯(lián)軸器、增速器、高速軸聯(lián)軸器、發(fā)電機(jī)、塔架、調(diào)速裝置、調(diào)向裝置、制動(dòng)器等組成。,2.雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)原理,2.1 交流勵(lì)磁變速恒頻發(fā)電 2.2 交流勵(lì)磁變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的核心技術(shù) 2.3 雙饋異步發(fā)電機(jī)運(yùn)行特點(diǎn) 2.4雙饋電機(jī)的額定功率,2.1 交流勵(lì)磁變速恒頻發(fā)電,交

4、流勵(lì)磁變速恒頻發(fā)電是20世紀(jì)末發(fā)展起來(lái)的一種全新高效的發(fā)電方式，適用于風(fēng)力、潮汐等可再生能源的開(kāi)發(fā)利用，尤其在風(fēng)力發(fā)電中得到廣發(fā)應(yīng)用。伴隨著電力電子技術(shù)、交流調(diào)速理論、矢量控制理論和現(xiàn)代微機(jī)控制技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)日趨成熟，風(fēng)力發(fā)電機(jī)單機(jī)容量不斷增大，發(fā)電質(zhì)量不斷提高，已成為一種安全可靠的能源，具備了大規(guī)模開(kāi)發(fā)的條件。,2.2 交流勵(lì)磁變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的核心技術(shù),交流勵(lì)磁變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的核心技術(shù)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)和基于電力電子和計(jì)算機(jī)控制的交流勵(lì)磁控制技術(shù)。通過(guò)對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子交流勵(lì)磁電流的幅值、頻率和相位的可調(diào)控實(shí)現(xiàn)了變速下的恒頻運(yùn)行 。實(shí)現(xiàn)有功功率和無(wú)功功率的

5、控制，提高了電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)靈活性和動(dòng)、靜態(tài)穩(wěn)定，另外變速恒頻發(fā)電技術(shù)在并網(wǎng)時(shí)幾乎沒(méi)有電流沖擊，不必?fù)?dān)心異步機(jī)并網(wǎng)時(shí)沖擊電流過(guò)大的問(wèn)題，同時(shí)亦不必?fù)?dān)心同步機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的失步問(wèn)題。,2.3 雙饋異步發(fā)電機(jī)運(yùn)行特點(diǎn),雙饋異步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)與繞線式異步電動(dòng)機(jī)完全相同，定轉(zhuǎn)子都具有三相對(duì)稱(chēng)繞組。但在運(yùn)行上具有以下兩個(gè)特點(diǎn)： 1）、雙勵(lì)磁 定子繞組與電網(wǎng)相聯(lián)，接受電網(wǎng)勵(lì)磁使電機(jī)運(yùn)行在異步狀態(tài)。轉(zhuǎn)子繞組與變頻器相聯(lián)，接受由變頻器提供的交流勵(lì)磁，使電機(jī)運(yùn)行在同步狀態(tài)。 2）、雙反饋 電機(jī)將軸上輸入的機(jī)械功率（風(fēng)電次機(jī)械功率有風(fēng)機(jī)產(chǎn)生）通過(guò)異步及同步兩種作用轉(zhuǎn)換成電能，分別從定子和轉(zhuǎn)子反饋到電網(wǎng)上：,2.

6、3 雙饋異步發(fā)電機(jī)運(yùn)行特點(diǎn),在變速恒頻發(fā)電中得到廣泛應(yīng)用的交流勵(lì)磁雙饋發(fā)電機(jī)，具有定、轉(zhuǎn)子雙套繞組，可以從定、轉(zhuǎn)子兩側(cè)回饋能量，兼有同步發(fā)電機(jī)和異步發(fā)電機(jī)的特點(diǎn).交流勵(lì)磁雙饋發(fā)電機(jī)定子三相繞組接入電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子繞組也采用多相平衡繞組（一般為三相），經(jīng)交-直-交變頻器通入幅值、頻率和相位可調(diào)的三相低頻勵(lì)磁電流，變頻器一般經(jīng)變壓器接至電網(wǎng)。,2.4雙饋電機(jī)的額定功率,雙饋電機(jī)的額定功率與傳統(tǒng)的感應(yīng)電機(jī)，同步電機(jī)不同，當(dāng)s0時(shí)，雙饋電機(jī)在亞同步運(yùn)行時(shí)，電網(wǎng)向轉(zhuǎn)子饋入電能，發(fā)電機(jī)總的輸出功率等于定子繞組輸出功率與轉(zhuǎn)子繞組勵(lì)磁功率之差；超同步運(yùn)行時(shí)，即s0時(shí)轉(zhuǎn)子繞組向外輸出功率，發(fā)電機(jī)總的輸出功率同定子繞組

7、輸出功率與轉(zhuǎn)子繞組輸出功率之和；同步運(yùn)行時(shí)，即s=0時(shí)，發(fā)電機(jī)總的輸出功率為定子輸出功率。,2.4雙饋電機(jī)的額定功率,因此，雙饋電機(jī)的額定功率與一般發(fā)電機(jī)不同。它有兩個(gè)不同概念下的出力。一是定子側(cè)的出力；二是定子側(cè)和轉(zhuǎn)子側(cè)總的出力。前者相當(dāng)于同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)雙饋發(fā)電機(jī)的出力，它往往受到定子繞組熱容量的限制；而后者才是雙饋發(fā)電機(jī)的真正出力，因?yàn)樗磻?yīng)了雙饋發(fā)電機(jī)的真正出力，因?yàn)樗磻?yīng)了雙饋發(fā)電機(jī)對(duì)電網(wǎng)的實(shí)際貢獻(xiàn)。這個(gè)出力是由發(fā)電機(jī)的定子側(cè)和轉(zhuǎn)子側(cè)共同提供的。,2.4雙饋電機(jī)的額定功率,3. 我公司1.5MW雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī),3.1 技術(shù)來(lái)源 3.2 技術(shù)創(chuàng)新 3.3 主要技術(shù)參數(shù),3.2 技術(shù)創(chuàng)新,

8、標(biāo)準(zhǔn)編制 絕緣系統(tǒng) 材料國(guó)產(chǎn)化,3.3 主要技術(shù)參數(shù),名 稱(chēng)：雙反饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī) 型 號(hào)：FG500M46-4RB+KK 工 作 制：S1 相 數(shù)：三相 額定功率：1560kW 額定轉(zhuǎn)速：1800r/min 轉(zhuǎn)速范圍：1000-2000r/min 額定頻率：50Hz 中 心 高：500mm 額定功率因數(shù)：1 自然功率因數(shù)：0.87 額定扭矩：8280Nm 定子電壓：690V 定子繞組連接： 轉(zhuǎn)子繞組連接：Y 轉(zhuǎn)子額定電壓：445V,4.雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì),4.1 設(shè)計(jì)流程 4.2 電磁設(shè)計(jì)及計(jì)算 4.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),4.1 設(shè)計(jì)流程,4.1 設(shè)計(jì)流程,4.2 電磁設(shè)計(jì)及計(jì)算,電磁計(jì)算是電機(jī)性能、可靠性、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的先決條件，它直接決定了該電機(jī)能否達(dá)到預(yù)先設(shè)定條件（用戶要求）。所以電磁方案是電機(jī)設(shè)計(jì)的核心，也是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 手動(dòng)計(jì)算電機(jī)電磁方案耗時(shí)很多，而且精度不高。目前我公司自行開(kāi)發(fā)了一套電