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双馈发电机的基本概念
作者:管理员    发布于:2021-01-07 15:22   文字:【】【】【
  双馈发电机是结合了异步发电机和同步发电机的长处而发展起来的一种新型发电机。具有良好的调速功能、有功和无功功率独立可调、改进电网功率因数、进步体系的稳定性以及相对较小的励磁容量等长处。可广泛应用于风力以及抽水蓄能等新型可再生能源发电体系中。
双馈发电机
  双馈风力发电机具有如下长处:
  1.双馈风力发电机定子的输出功率是恒频恒压的沟通电,可直接并网;转子的转差功率经过改换后也能够与并入电网。
  2.双馈风力发电机仅需对转子功率进行变频操控,而转子功率一般为总功率的20%以内,即需要整流逆变容量非常小,变频损耗小,变频器成本低,操控体系体积小。
  3.双馈风力发电机在变速工作时宣布的电高频谐波含量低,风能利用充沛;而同步风力发电机宣布的电在整流逆变过程中会发生高频谐波电流流入电网,使电网的质量变坏,而风能利用相对要差一些。
  4.双馈风力发电机的转速受转子上所接变频器操控,在风速较高时不会形成发电机飞车,因而该类发电机的可靠性较高;而同步风力发电机的转速受外界风速决议,当风速较高时会形成发电机飞车,因而该类发电机的可靠性较差。
  另一方面,双馈风力发电机也具有如下缺陷:
  1.转子需要选用双向变频器,变速恒频操控回路多,操控技术杂乱,成本昂贵。
  2.转子绕组接双向变频器,操控体系选用SPWM或IGBT,变速运转范围只能操控在同步转速的±35%以内。
  3.发电机需要装置滑环体系,有必要定期维护、检修和替换。
  4.操控回路会在转轴上感应发生一定程度的轴向电压,有必要对轴承部份进行绝缘处理或选用绝缘轴承,而如陶瓷滚子轴承等绝缘轴承成本昂贵。
  三相双馈风力发电机从电机结构上与三相绕线式异步电动机类似,发电机主要运转在较大转差的三相沟通励磁发电机状态下,其励磁方式主要是跟踪发电机转速改换状况,在电力电子器件的操控下,跟着改换沟通励磁电流的频率进行沟通励磁,确保发电机定子发生的电能在频率上与工频50Hz一致,电能电压能够在一定的范围内可控可调,然后调节双馈发电机的运转工况,并入电网向电网输送契合质量标准的沟通电能。转子的转差功率则经过电力电子器件的改换成为工频50Hz电能向电网输送。双馈风力发电机体系原理图如图1所示。
双馈发电机1
  如图2所示,发电机主要由定子、转子、滑环、接线盒、编码器、润滑体系等组成,详细结构如下:
  1.发电机为箱式结构,卧式装置。主体选用空-水冷却方式,内部空冷,外部水冷。
  2.定子机座为箱式结构,选用钢板焊接而成。定子铁心选用内压装结构,直接将片叠入机座,然后将定子压圈与机座辐板焊牢。
  3.定子选用开口槽,定子线圈选用成形线圈,双层叠绕,F级绝缘。定子铁心和线圈进行2次VPI真空压力全体浸漆。
  4.转子选用沉默平底槽,转子线圈选用优质铜母排,双层波绕,H级绝缘。因发电机堵转电压为1924V,并且考虑到转子外接变频器,且为旋转部件,因而转子对地绝缘按3000V级考虑。转子铁心与转子绕组同样选用VPI真空压力全体浸漆。
  5.转轴选用“光轴”结构,即转子片直接套在转轴上。轴选用耐低温合金锻钢,以便于满足风力发电机能在-50℃~+50℃范围内正常运转。
  6.因飞逸转速最高为2650r/min,因而转子引出铜条及电缆的固定是一道难题,引出铜条的固定在上下左右都要定位,避免其位移。电缆选用平衡环固定,另外每根电缆至少再用两个线夹固定,避免电机运转时电缆有移位或甩动的现象。无纬带的厚度也相应增强,转子线圈端部加钢带箍2圈。
  7.设计要求轴承理论寿命为150,000小时,经核算并保存余量的状况下,选取两端均为FAG深沟球轴承;同时,为避免转子调频时引起的轴电流,前后轴承均选用陶瓷滚子轴承,且转轴接地。
  8.发电机装置有主动加脂设备和手动加脂接口,可实现在一定周期内主动加注油脂,有用减少维护工作。尾端装置有光电编码器,用于监控发电机运转过程中的机械转速和旋转方向。
  9.发电机机座下部两侧设计有防潮加热器,以便停机时防潮使用。定子绕组每相3只,共9只Pt100测温元件,轴承每端2只,共4只Pt100测温元件,以便监控发电机运转时的绕组和轴承温度。且定子每相设计有1只高压温度开关,以便于绕组温度过高时能够主动切断。一切元件均引至专门的辅助接线盒内,并有相应符号。
  10.定、转子接线盒内各装置3根铜母线,发电机定子选用母排引出至定子接线盒内,转子选用电缆引出至转子接线盒内。且定、转子接线盒内均装置有避雷器,以避免因雷击发生的电涌对发电机形成损坏。
  9.核算满载定子绕组温升76K,转子绕组温升88K。
  风力发电机一般装置在户外,在结构设计过程中,充沛考虑发电机运转环境的极点恶劣。冰冻不至于影响设备运转,腐蚀盐雾等对发电机结构不会发生危害。同时还对结构部件进行了大量的静、动态核算,疲劳强度校核,冲击、动摇载荷核算,使发电机全体结构安全可靠。