風(fēng)力發(fā)電機變流器工作原理：變流器工作原理

　　導(dǎo)讀：本文主要介紹的是變流器的工作原理。變流器，顧名思義，就是使某些電量或特性發(fā)生變化的電氣設(shè)備，下面就隨小編一起學(xué)習(xí)一下變流器的工作原理吧~~~

　　本文引用

　　變流器是使電源系統(tǒng)的電壓、頻率、相數(shù)和其他電量或特性發(fā)生變化的電器設(shè)備。變流器包括整流器(交流變直流)、逆變器(直流變交流)、交流變流器(交流變頻器)和直流變流器(直流斬波器)。按控制方式分開環(huán)控制電路和閉環(huán)控制電路。

　　變流器除主電路外，還需有控制功率開關(guān)元件通斷的觸發(fā)電路和實現(xiàn)對電能調(diào)節(jié)、控制的控制電路，變流器的觸發(fā)電路包括脈沖發(fā)生器和脈沖輸出器兩部分。觸發(fā)電路按控制的功能可分為相控觸發(fā)電路、斬控觸發(fā)電路和頻控觸發(fā)電路。本電路采用正弦波的頻控電路不僅能控制逆變器的輸出電壓，還能改善輸出電壓的質(zhì)量。

　　下面我們以風(fēng)電變流器為例介紹其工作原理。此變流器采用三相電壓型交-直-交雙向變流器技術(shù)，核心控制采用具有快速浮點運算能力的“雙DSP的全數(shù)字化控制器”。此系統(tǒng)具有輸入輸出功率因數(shù)可調(diào)、自動軟并網(wǎng)和最大功率點跟蹤控制功能。

　　功率模塊采用高開關(guān)頻率的IGBT功率器件，保證良好的輸出波形。這種整流逆變裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、諧波含量少等優(yōu)點，可以明顯地改善雙饋異步發(fā)電機的運行狀態(tài)和輸出電能質(zhì)量。這種電壓型交-直-交變流器的雙饋異步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了基于風(fēng)機最大功率點跟蹤的發(fā)電機有功和無功的解耦控制，是目前雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機組的一個代表方向。

　　變流器工作原理框圖如下圖所示：

　　拓展閱讀：

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風(fēng)力發(fā)電機變流器工作原理：風(fēng)力發(fā)電機工作原理及原理圖

　　現(xiàn)代變速雙饋風(fēng)力發(fā)電機的工作原理就是通過葉輪將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械轉(zhuǎn)距(風(fēng)輪轉(zhuǎn)動慣量),通過主軸傳動鏈,經(jīng)過齒輪箱增速到異步發(fā)電機的轉(zhuǎn)速后,通過勵磁變流器勵磁而將發(fā)電機的定子電能并入電網(wǎng).如果超過發(fā)電機同步轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)子也處于發(fā)電狀態(tài),通過變流器向電網(wǎng)饋電.

　　最簡單的風(fēng)力發(fā)電機可由葉輪和發(fā)電機兩部分構(gòu)成,立在一定高度的塔干上,這是小型離網(wǎng)風(fēng)機. 最初的風(fēng)力發(fā)電機發(fā)出的電能隨風(fēng)變化時有時無,電壓和頻率不穩(wěn)定,沒有實際應(yīng)用價值.為了解決這些問題,現(xiàn)代風(fēng)機增加了齒輪箱、偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等.

　　齒輪箱可以將很低的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速(1500千瓦的風(fēng)機通常為12-22轉(zhuǎn)/分)變?yōu)楹芨叩陌l(fā)電機轉(zhuǎn)速(發(fā)電機同步轉(zhuǎn)速通常為1500轉(zhuǎn)/分).同時也使得發(fā)電機易于控制,實現(xiàn)穩(wěn)定的頻率和電壓輸出.偏航系統(tǒng)可以使風(fēng)輪掃掠面積總是垂直于主風(fēng)向.要知道,1500千瓦的風(fēng)機機艙總重50多噸,葉輪30噸,使這樣一個系統(tǒng)隨時對準(zhǔn)主風(fēng)向也有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)難度.

　　風(fēng)機是有許多轉(zhuǎn)動部件的,機艙在水平面旋轉(zhuǎn),隨時偏航對準(zhǔn)風(fēng)向;風(fēng)輪沿水平軸旋轉(zhuǎn),以便產(chǎn)生動力扭距.對變槳矩風(fēng)機,組成風(fēng)輪的葉片要圍繞根部的中心軸旋轉(zhuǎn),以便適應(yīng)不同的風(fēng)況而變槳距.在停機時,葉片要順槳,以便形成阻尼剎車.

　　早期采用液壓系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)葉片槳矩(同時作為阻尼、停機、剎車等狀態(tài)下使用),現(xiàn)在電變距系統(tǒng)逐步取代液壓變距.

　　就1500千瓦風(fēng)機而言,一般在4米/秒左右的風(fēng)速自動啟動,在13米/秒左右發(fā)出額定功率.然后,隨著風(fēng)速的增加,一直控制在額定功率附近發(fā)電,直到風(fēng)速達(dá)到25米/秒時自動停機.

　　現(xiàn)代風(fēng)機的設(shè)計極限風(fēng)速為60-70米/秒,也就是說在這么大的風(fēng)速下風(fēng)機也不會立即破壞.理論上的12級颶風(fēng),其風(fēng)速范圍也僅為32.7-36.9米/秒.

　　風(fēng)機的控制系統(tǒng)要根據(jù)風(fēng)速、風(fēng)向?qū)ο到y(tǒng)加以控制,在穩(wěn)定的電壓和頻率下運行,自動地并網(wǎng)和脫網(wǎng);同時*齒輪箱、發(fā)電機的運行溫度,液壓系統(tǒng)的油壓,對出現(xiàn)的任何異常進(jìn)行報警,必要時自動停機,屬于無人值守獨立發(fā)電系統(tǒng)單元.

　　一種新型的風(fēng)力發(fā)電機原理圖

風(fēng)力發(fā)電機變流器工作原理：風(fēng)力發(fā)電機的工作原理圖

　　風(fēng)力發(fā)電機的工作原理就是通過葉輪將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械轉(zhuǎn)距(風(fēng)輪轉(zhuǎn)動慣量),通過主軸傳動鏈,經(jīng)過齒輪箱增速到異步發(fā)電機的轉(zhuǎn)速后,通過勵磁變流器勵磁而將發(fā)電機的定子電能并入電網(wǎng).如果超過發(fā)電機同步轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)子也處于發(fā)電狀態(tài),通過變流器向電網(wǎng)饋電.

　　最簡單的風(fēng)力發(fā)電機可由葉輪和發(fā)電機兩部分構(gòu)成,立在一定高度的塔干上,這是小型離網(wǎng)風(fēng)機. 最初的風(fēng)力發(fā)電機發(fā)出的電能隨風(fēng)變化時有時無,電壓和頻率不穩(wěn)定,沒有實際應(yīng)用價值.為了解決這些問題,現(xiàn)代風(fēng)機增加了齒輪箱、偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等.

　　齒輪箱可以將很低的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速(1500千瓦的風(fēng)機通常為12-22轉(zhuǎn)/分)變?yōu)楹芨叩陌l(fā)電機轉(zhuǎn)速(發(fā)電機同步轉(zhuǎn)速通常為1500轉(zhuǎn)/分).同時也使得發(fā)電機易于控制,實現(xiàn)穩(wěn)定的頻率和電壓輸出.偏航系統(tǒng)可以使風(fēng)輪掃掠面積總是垂直于主風(fēng)向.要知道,1500千瓦的風(fēng)機機艙總重50多噸,葉輪30噸,使這樣一個系統(tǒng)隨時對準(zhǔn)主風(fēng)向也有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)難度.

　　風(fēng)機是有許多轉(zhuǎn)動部件的,機艙在水平面旋轉(zhuǎn),隨時偏航對準(zhǔn)風(fēng)向;風(fēng)輪沿水平軸旋轉(zhuǎn),以便產(chǎn)生動力扭距.對變槳矩風(fēng)機,組成風(fēng)輪的葉片要圍繞根部的中心軸旋轉(zhuǎn),以便適應(yīng)不同的風(fēng)況而變槳距.在停機時,葉片要順槳,以便形成阻尼剎車.

　　早期采用液壓系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)葉片槳矩(同時作為阻尼、停機、剎車等狀態(tài)下使用),現(xiàn)在電變距系統(tǒng)逐步取代液壓變距.

　　就1500千瓦風(fēng)機而言,一般在4米/秒左右的風(fēng)速自動啟動,在13米/秒左右發(fā)出額定功率.然后,隨著風(fēng)速的增加,一直控制在額定功率附近發(fā)電,直到風(fēng)速達(dá)到25米/秒時自動停機.

　　現(xiàn)代風(fēng)機的設(shè)計極限風(fēng)速為60-70米/秒,也就是說在這么大的風(fēng)速下風(fēng)機也不會立即破壞.理論上的12級颶風(fēng),其風(fēng)速范圍也僅為32.7-36.9米/秒.

　　風(fēng)機的控制系統(tǒng)要根據(jù)風(fēng)速、風(fēng)向?qū)ο到y(tǒng)加以控制,在穩(wěn)定的電壓和頻率下運行,自動地并網(wǎng)和脫網(wǎng);同時*齒輪箱、發(fā)電機的運行溫度,液壓系統(tǒng)的油壓,對出現(xiàn)的任何異常進(jìn)行報警,必要時自動停機,屬于無人值守獨立發(fā)電系統(tǒng)單元.

　　一種新型的風(fēng)力發(fā)電機原理圖

風(fēng)力發(fā)電機變流器工作原理：風(fēng)力發(fā)電機組變流器基本原理.pdf

　　1、雙饋型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運行原理

　　1、雙饋型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運行原理

　　11、、雙雙饋饋型型風(fēng)風(fēng)力力發(fā)發(fā)電電系系統(tǒng)統(tǒng)的的運運行行原原理理

　　雙饋型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，由風(fēng)輪機、齒輪箱、變槳結(jié)構(gòu)、偏航機構(gòu)、

　　雙饋電機、變流器、變壓器、電網(wǎng)等構(gòu)成。其工作過程為：當(dāng)風(fēng)吹動風(fēng)輪機轉(zhuǎn)動時，風(fēng)輪機

　　將其捕獲的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機械能再通過齒輪箱傳遞到雙饋電機，雙饋電機將機械能轉(zhuǎn)化為電

　　能，再經(jīng)變流器及變壓器將其并入電網(wǎng)。通過系統(tǒng)控制器及變流器對槳葉、雙饋電機進(jìn)行合

　　理的控制使整個系統(tǒng)實現(xiàn)風(fēng)能最大捕獲，同時，通過對變槳機構(gòu)、變流器及Crowbar保護(hù)電

　　路的控制來應(yīng)對電力系統(tǒng)的各種故障。

　　雙饋異步發(fā)電機的定子與轉(zhuǎn)子兩側(cè)都可以饋送能量，由于轉(zhuǎn)子側(cè)是通過變頻器接入的低

　　頻電流起到了勵磁作用，因此又名交流勵磁發(fā)電機。雙饋異步發(fā)電機主機結(jié)構(gòu)特點是：定子

　　與一般三相交流發(fā)電機定子一樣，具有分布式繞組；轉(zhuǎn)子不是采用同步發(fā)電機的直流集中繞

　　組，而是采用三相分布式交流繞組，與三相繞線式異步機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)相似。正常工作時，定

　　子繞組并入工頻電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子繞組由一個頻率、幅值、相位都可以調(diào)節(jié)的三相變頻電源供電，

　　轉(zhuǎn)子勵磁系統(tǒng)通常采用交-直-交變頻電源供電。

　　風(fēng) 輪 機

　　制 動 器

　　定子接觸器 變 壓 器 電 網(wǎng)

　　齒 輪 箱 D F IG

　　D F IG

　　DD FF IIGG

　　變 槳

　　機 構(gòu)

　　變 流 器

　　偏 航 濾

　　機 構(gòu) 波

　　Crowbar

　　Crowbar

　　CCrroowwbbaarr

　　變流器控制

　　系統(tǒng)控制器

　　圖1、雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　雙饋異步發(fā)電機在穩(wěn)態(tài)運行時，定子旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場在空間上保持相對靜止，

　　此時有如下數(shù)學(xué)關(guān)系表達(dá)式：

　　n=n ±n

　　1 r 2

　　f=p n ± f

　　1 r 2

　　60

　　n ?n n

　　s=1 r=± 2

　　n n

　　1 1

　　式中，n、n 、n 分別為定子電流產(chǎn)生磁場的旋轉(zhuǎn)速度、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度和轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)

　　1 r 2

　　生磁場相對于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度， f、 f 分別為

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