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双馈发电机的基本理论分析

目录

双馈发电机的基本理论分析1

1.1双馈发电机的基本原理1

1.2双馈发电机的内部电磁关系2

1.2.1等效电路2

1.2.2电压平衡方程式2

1.2.3双馈发电机的相图3

1.1双馈发电机的基本原理

交流励磁双馈发电机定子三相绕组经变压器接入电网，转子绕组也采用多相

平衡绕组(一般为三相)，通过交一直一交变频器通有频率，相位及幅值均可调节

的三相低频励磁电压或者电流，变频器也通过变压器与电网连接。

针对交流励磁的双馈发电机，转子绕组内通入低频三相交流电流，定子和转

子的三相绕组都产生旋转磁场，由定子产生的旋转磁场，它的旋转速度是与电网

工频fl相对应的同步转速nl和风速n,向转子供给三相电流，电频率f2,转子以

与电频率f2相应的旋转转速n2生成旋转磁场。当电网电压和负载发生变化时，转

子上产生相应的感应电流。以感应电机定为基础、转子电流引起的旋转磁场是一

种相对静止原理,对于任何旋转电机在稳定运行时定转子的旋转磁场在空间必须

相对静止才能产生恒定的平均电磁转矩。交流励磁双馈风力发电机在工作过程中,

电机转速和定、转子绕组电流引起的旋转磁场速度之间的关系如下

(1.1)

以频率来表ZJX是

斤=*〃+£(1.2)

60

式中：nl是定子旋转磁场的速度；n是发电机的转速；n2是转子磁场的速度；

fl就是定子电流的频率；P就是电机的极对数；f2是转子电流的频率。

由式子(1.2)可得知在发电机转速改变的情况下，对转子电流频率f2进行对

应的调整，可以保持定子电流的频率fl不变，也就是和电网的频率一致，即只要

相应地改变转子励磁电流的频率就可以使定、转子磁场保持相对静止，而产生恒

1

定的电磁转矩进行机电能转换，达到风力发电机变速的恒频。当时，电

机在亚同步运行状态下，变流器对转子进行交流励磁，定子向电网输出电能，转

子吸收电网的能;当〃=时，电机在超同步运行状态下，这时定，转子向电

网同步发电；当〃=时，为=°,变流器对转子供给直流励磁，这时电机作为

同步发电机机工作。

1.2双馈发电机的内部电磁关系

1.2.1等效电路

因为双馈发电机在结构上类似于绕线式转子异步电机，所以可以参考绕线式

异步电动机等效电路来获得双馈发电机的准确等效电路，见图2。

图1.1双馈发电机的等效电路

需要指出，在这个等效电路里：（1）转子方的各种参数已通过绕组折算及

频率折算归算到定子侧和转子电压、电流与电势同样被归算在定子侧；（2）定

子按发电机惯例，定子电流在流出时是正值；转子沿用电动机的习惯，转子电流

在流入时是正值；（3）忽略磁路饱和和谐波的作用，三相绕组对称分布，磁动

势在气隙中呈正弦分布；（4）忽视铁耗。

1.2.2电压平衡方程式

按图1.2所示双馈发电机等效电路，可列出下列电压平衡方程式[1-3]:

2

K=£—，(*+/)

L=I2G+jx2b)+E

ss(1.3)

E=jxJm

7,2=A+4

在式子中，1、2分别为定、转子电压相；£为气