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    行業新聞
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    風力發電機工作原理該系統功率因數可由變

    發布日期:2020-09-28 00:55 | 點擊數:

      風力發電系統結構_能源/化工_工程科技_專業資料。風力發電系統結構 在風力發電系統中,電器部件主要有發電機和變 流器。兩者不同的設計和組合產生了多種不同的風力 發電系統,可分為三類:1)不帶變流器的定速風力發 電系統;2)基于部分功率變流器的風力

      風力發電系統結構 在風力發電系統中,電器部件主要有發電機和變 流器。兩者不同的設計和組合產生了多種不同的風力 發電系統,可分為三類:1)不帶變流器的定速風力發 電系統;2)基于部分功率變流器的風力發電系統;3) 基于全功率變流器的風力發電系統。 不帶變流器的定速風力發電系統 定義 發電機通過變壓器直接接入電網 使用籠型異步發電機 發電機的轉速取決于電網頻率和電子繞組極數 一個4極60HZ的兆瓦級發電機,其運行轉速稍高于 1800r/min。在不同轉速下,發電機轉速稍有變化, 變化小于其額定轉速的1%。 原理 為了使風能在額定風速下發出額定功率,風力機于發 電機間接齒輪箱,以配合轉速差異 啟動時需要軟啟動器來限制浪涌電流,啟動后,軟啟 動器由一個旁路開關進行旁路。 正常工作時,不需要任何變流器 通常用一組三相電容器來補償異步電機所吸收無功功 率 特點 功能簡單,制造和維護成本 低,運行可靠 缺點 額定風速下才能提供額定功 率,其他風速下,能量轉換 效率低 注入電網的功率隨風速波動, 對電網造成擾動 盡管有這些缺點,這種發電系統仍然被行業廣泛接受,額定功 率可達到兆瓦級 一個商業運行的定速風力發 電系統 基于部分功率變流器的變速風力 發電系統 變速運行有一系列優點: 他提高能量轉換效率,降低陣風引起的機械應力,進 而對風力機的結構和機械設計產生積極影響,使大型風力 發電機組成為可能;還減少變速箱和軸承磨損,延長系統 壽命,降低維護需求 缺點: 需要變流器來控制電機轉速,增加了系統成本和復雜 性 然而,變流器使發電機和電網相互獨立,并可以控制 電網側有功和無功功率 變速風力發電系統,根據變流器容量相比系統總容量 的關系分為兩類:部分功率變流器和全功率變流器。 基于部分功率變流器的變速風力系統只能與繞線轉子 異步發電機一起運行,通過控制電機轉子電流來實現 變速運行,不需要通過系統的全部功率。該繞線轉子 異步發電機有兩種配置方法:一種是采用可變電阻; 一種是采用部分功率的四象限變流器 帶可變轉子電阻的繞線轉子異步 發電機 轉子回路帶可變電阻的繞線轉子異步發電機 轉子電阻變化會影響發電機的轉矩/轉速特性,從而實 現變速運行 轉子電阻通常由變流器調節 速度調節范圍一般限于同步速以上10% 隨系統變速運行,風力機可捕獲更多風能,但同時在 轉子電阻上有能量損失,這種系統一般配軟啟動器及 無功功率補償 帶可變轉子電阻的風力發電 系統實例 帶轉子側變流器的雙饋異步發電 機 配置和繞線轉子異步發電機基本一樣只是 1繞線轉子異步發電機轉子回路可變電阻換成連接電網 的變流器 2不需要軟啟動器和無功補償,該系統功率因數可由變 流器調節,變流器只要處理轉子回路中轉差功率,因 而容量大約是發電機額定功率的30%。與使用全功率 來比,該成本較低 特點 該變流器允許轉子回路的功率雙向流動,從而提高發 電機的轉速變化范圍 和定速系統及帶可變電阻的系統來比,該系統整體功 率轉換效率提高了,發電機轉速變化范圍增大了約 ±30%,動態性能增強了,這些特點使雙饋異步發電 機發電發電系統廣泛為市場接受 基于雙饋異步發電機的商用 風力發電系統實例 帶全功率變流器的變速系統 可大幅增強風力發電系統性能 發電機通過全功率變流器接入電網 籠型異步發電機、繞線轉子同步發電機、永磁同步發 電機都可采用這種方式并網,額定功率可達數兆瓦 變流器額定功率通常和發電機相同 由于使用變流器,發電機和電網完全解耦,并可在全 部轉速范圍內工作 系統可以和電網平穩連接,并進行無功功率補償 主要缺點是成本增加,系統更加復雜 下面給出一些商用運行的帶全功率變流器的風力發電 系統實例,包括帶齒輪箱的系統和直驅系統,詳細列 出了系統的額定功率,風力機轉速、發電機類型以及 變流器拓撲,在這種類型的風力機中,常見的變流器 拓撲有背靠背結構的兩電平電壓源變流器(2L VSC)、 二極管整流橋加DC/AC升壓變流器和兩電平電壓源變 流器以及背靠背結構的三電平中點箝位變流器(3L NPC) 帶全功率變流器的風力發電 系統

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