新型发电机技术——双馈发电机
双馈发电机是一种融合了异步发电机与同步发电机优势的现代发电机。其优势在于具备优良的调速性能,独立调控有功和无功功率,有效提升电网功率因数,强化系统稳定性,以及相对较小的励磁容量。这使得双馈发电机在风力发电、抽水蓄能等可再生能源发电系统中有着广泛的应用前景。
双馈风力发电机的特性与优点如下:
1. 恒频恒压输出:双馈风力发电机的定子输出为恒频恒压交流电,可直接并入电网。转子的转差功率经过变换后亦可并入电网。
2. 高效节能:双馈风力发电机只需对转子功率进行变频控制,由于转子功率通常仅占总功率的20%以内,因此整流逆变容量小,变频损耗低,变频器成本及控制系统体积得以减小。
3. 优越的电能质量:双馈风力发电机在变速运转时,发出的电高频谐波含量低,风能利用率高。相较之下,同步风力发电机在整流逆变过程中易产生高频谐波电流,影响电网品质。
4. 可靠性强:双馈风力发电机的转速受转子上所接变频器控制,这有效防止了在高风速下发电机飞车的风险,因此该类发电机具有较高的可靠性。
任何技术都有其两面性,双馈风力发电机虽具上述优点,但亦存在一些挑战:
1. 技术复杂性及成本:转子需采用双向变频器,控制技术复杂,成本较高。其变速恒频控制回路多,增加了系统搭建的难度。
2. 维护需求:双馈风力发电机需安装滑环系统,这需要定期的维护、检修和更换。控制回路可能在转轴上感应产生轴向电压,需对轴承部分进行绝缘处理或采用高成本的绝缘轴承。
三相双馈风力发电机的结构与特点
三相双馈风力发电机在电机结构上与三相绕线式异步电动机有相似之处。其主要运行于较大转差的三相交流励磁发电机状态。其励磁方式紧密跟随发电机转速的变化,通过电力电子器件的控制,调整交流励磁电流的频率,确保定子输出的电能频率与工频50Hz相匹配。此设计使得电能电压在一定范围内可控可调,从而灵活调节双馈发电机的运行工况,确保其高效并入电网并输出符合标准的交流电能。
双馈风力发电机的系统原理与结构细节
双馈风力发电系统原理图如图示。而双馈风力发电机的具体结构则包括定子、转子、滑环、接线盒、编码器、润滑系统等组成部分。在结构设计上,该发电机采用了空-水冷却方式,内部空冷外部水冷,确保了发电机在高负荷运行时的散热需求。定子与转子的具体设计也充分考虑了绝缘、耐压及耐腐蚀等要求,确保了发电机在恶劣环境下的稳定运行。