一、概述

双馈异步发电机(Doubly-FedInductionGenerator,简称DFIG),简称双馈发电机,是一种绕线式转子发电机,由于定子、转子均可发电,采用转子交流励磁,也称双馈交流励磁发电机,用于风力发电机组时,又称双馈异步风力发电机。
双馈异步发电机的定子和转子均可发电馈网,通过对转子电流的控制使发电机定子在不同转速时输出恒频交流电直接馈网,转子通过变流器馈网,而转子变流器的容量仅为电机容量的1/4左右,相比全功率变流器而言,成本大幅下降,具有广阔的应用前景。

二、工作原理

双馈异步发电机的转子受外部变流器控制,变流器给转子绕组供电,在转子中会形成一个旋转磁场,该旋转磁场与转子的机械转速产生的旋转磁场相叠加,转速随风速变化而变化,但是,只要转速在一定范围内,调节转子频率,总能使叠加磁场的旋转速度等于定子的同步转速,从而在定子绕组中感应出固定频率(工频)的电压。
相比普通三相异步电动机而言,转子的电流频率相当于普通三相异步电动机的转差率乘以定子频率,因此,也称转差频率。三相异步电动机的定子频率固定,转差率和转速受负载影响,而双馈异步发电机转速是外部输入条件,为满足并网要求,定子频率必须固定,因此,只能通过变流器使转子电流频率跟随转速变化而变化。
当发电机的转速低于同步转速时,变流器提供正相序交流励磁,转子从变流器吸收电能;当发电机的转速高于同步转速时,变流器提供负相序交流励磁,转子通过变流器向电网馈电;当发电机的转速等于同步转速时,变流器提供直流励磁。

三、特点与应用

双馈异步发电机采用交流励磁,可调节量有:频率、幅值、相序、相位四个量,不但可以稳定发电机定子输出频率,还可调节发电机输出的有功功率和无功功率,实现发电机的最大风能跟踪控制和并网的功率因数。
作为风力发电机使用时,风速总是变化的,因此,发电机转速也会产生相应变化,对于普通异步发电机或同步发电机而言,转速变化,其发出电能的频率也会随之变化,因此,为了满足这些电能的馈网,必须加上变流装置,使其输出频率稳定,这种变流器,称为全功率变流器。而双馈异步风力发电机的定子可直接馈网,通过变流器馈网的转子功率仅为电机总功率的1/4左右,双馈异步发电机的上述特点,使其特别适用于风力发电等变速恒频的场合。但是,双馈风力发电机额定转速较高,风力机转速较低,两者之间需要经过齿轮箱变速,齿轮箱的故障率较高是双馈风力发电机组的主要不足。

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