變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)
作者:石家莊風(fēng)機(jī) 日期:2015-9-2 瀏覽:1228
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石家莊市風(fēng)機(jī)通過齒輪箱與發(fā)電機(jī)相連,發(fā)電機(jī)定子通過全功率電力電子變換裝置與電網(wǎng)相連,此種發(fā)電機(jī)可以是籠型異步發(fā)電機(jī)(SCIG)也可以是同步發(fā)電機(jī)(SG),變速齒輪箱是按使得石家莊市風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子最高轉(zhuǎn)速對應(yīng)發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速的原則而設(shè)計,此種類型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)稱為帶齒輪箱的全功率控制變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)。而對于同步發(fā)電機(jī)(SG)或者永磁同步發(fā)電機(jī)(PMSG)來說,其可以采用多對極方式,多對極發(fā)電機(jī)使得發(fā)電機(jī)的電角速度與電網(wǎng)角速度對應(yīng),這樣一來就可以省掉齒輪箱,采用石家莊市風(fēng)機(jī)直接驅(qū)動發(fā)電機(jī)的直驅(qū)型模式,如圖1.3c所示。此種類型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)稱為直驅(qū)式全功率控制變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)。以上兩種類型的全功率控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)需要變流器容量較大(約為120%的額定容量),但這一類型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)由于全功率變換裝置的使用可以實現(xiàn)發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的完全解耦,從而較容易滿足電網(wǎng)的要求,極大地增強(qiáng)了系統(tǒng)的可控性與魯棒性。另外,直驅(qū)式全功率控制變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以省掉齒輪箱,如永磁同步直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)完全不需要齒輪箱,節(jié)約了機(jī)械變速機(jī)構(gòu)的成本。因此,直驅(qū)式永磁同步發(fā)電機(jī)成為了MW級風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主流機(jī)型之一,如ENERCON生產(chǎn)的E.82、E.1 12等。繞線式雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)(DFIG)如圖1.3d所示,雙饋電機(jī)定子直接與電網(wǎng)相連接,轉(zhuǎn)子通過雙向變流器與電網(wǎng)相連。這一類型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的突出優(yōu)點是變流器容量較小(通常為25~40%),既能滿足石家莊市風(fēng)機(jī)調(diào)速范圍的要求又降低了變流器的容量,具有較強(qiáng)的價格優(yōu)勢,又減低了電力電子變換裝置的能量損耗,并且在采用適當(dāng)?shù)目刂撇呗院笏材軌驖M足電網(wǎng)對風(fēng)力發(fā)電機(jī)的要求,如有功功率、頻率控制、無功功率、電壓控制等。因此此種風(fēng)力發(fā)電機(jī)在1.5MW及以上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)市場中具有主導(dǎo)地位,如GE風(fēng)能的1.5和3.6MW系列,VESTAS公司的V80.2MW和V l 20.4.5MW等。
1.3雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)前面介紹了各種變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)各自的特點,直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)與繞線式雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)以其優(yōu)越的性能而脫穎而出,成為了當(dāng)今風(fēng)力發(fā)電市場中的兩大主流機(jī)型。直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)盡管具有諸多優(yōu)點,然而全功率變換裝置的應(yīng)用,不僅增加了系統(tǒng)中電力電子裝置的成本,·而且增加了電力電子變換裝置能量轉(zhuǎn)換的損失:況且隨著多極永磁同步電機(jī)系統(tǒng)容量的增加,電機(jī)體積也越來越大,給風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的安裝和維護(hù)帶來了困難。而繞線式雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)既能滿足石家莊市風(fēng)機(jī)調(diào)速范圍的要求又降低了變流器的容量,具有較強(qiáng)的價格優(yōu)勢,又減低了電力電子變換裝置的能量損耗,并且在采用適當(dāng)?shù)目刂撇呗院笏材軌驖M足電網(wǎng)對風(fēng)力發(fā)電機(jī)的要求。因此,本文均以變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)為例進(jìn)行分析,下面我們具體介紹繞線式雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。
1.3.1雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)概述變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1.4所示。系統(tǒng)主要有以下部分組成:風(fēng)能捕獲裝置(石家莊市風(fēng)機(jī))、機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)、雙饋發(fā)電機(jī)組、背靠背變流器以及網(wǎng)側(cè)變壓器??梢钥闯?,變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中背靠背變流器包括轉(zhuǎn)子側(cè)變流器與網(wǎng)側(cè)變流器兩部分組成,直流側(cè)電容位于兩個變流器之間,以保持直流6側(cè)電壓的穩(wěn)定。轉(zhuǎn)子側(cè)變流器不但可以控制雙饋電子的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速,而且可以控制雙饋電子定子側(cè)并網(wǎng)功率因數(shù);網(wǎng)側(cè)變流器的主要作用則是維持直流側(cè)電壓的穩(wěn)定。從雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)速一轉(zhuǎn)矩特性曲線圖1.5可以看出,雙饋電機(jī)在同步轉(zhuǎn)速烈的+Aco,速度范圍內(nèi),既可以做電動運(yùn)行,又可以做發(fā)電運(yùn)行,雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)通常在±30%的同步轉(zhuǎn)速的范圍內(nèi)實現(xiàn)有界的變速運(yùn)行。