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風(fēng)力發(fā)電機變流器工作原理_羅茨鼓風(fēng)機

時(shí)間:21-05-04  來(lái)源:錦工羅茨風(fēng)機原創(chuàng )

風(fēng)力發(fā)電機變流器工作原理:變流器工作原理

  導讀: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)生變化的電氣設備,下面就隨小編一起學(xué)習一下變流器的工作原理吧~~~

  本文引用

  變流器是使電源系統的電壓、頻率、相數和其他電量或特性發(fā)生變化的電器設備。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(kāi)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(kāi)關(guān)元件通斷的觸發(fā)電路和實(shí)現對電能調節、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(diǎn)運算能力的“雙DSP的全數字化控制器”。此系統具有輸入輸出功率因數可調、自動(dòng)軟并網(wǎng)和最大功率點(diǎn)跟蹤控制功能。

  功率模塊采用高開(kāi)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構簡(jiǎn)單、諧波含量少等優(yōu)點(diǎn),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,實(shí)現了基于風(fēng)機最大功率點(diǎn)跟蹤的發(fā)電機有功和無(wú)功的解耦控制,是目前雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機組的一個(gè)代表方向。

  變流器工作原理框圖如下圖所示:

  拓展閱讀:

  1.四象限變流器雙閉環(huán)電流控制的研究

  2.一種三有源橋變流器的建模和控制

  3.基于LCL濾波器的風(fēng)力發(fā)電變流器設計

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

  現代變速雙饋風(fēng)力發(fā)電機的工作原理就是通過(guò)葉輪將風(fēng)能轉變?yōu)闄C械轉距(風(fēng)輪轉動(dòng)慣量),通過(guò)主軸傳動(dòng)鏈,經(jīng)過(guò)齒輪箱增速到異步發(fā)電機的轉速后,通過(guò)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(guò)發(fā)電機同步轉速,轉子也處于發(fā)電狀態(tài),通過(guò)變流器向電網(wǎng)饋電.

  最簡(jiǎn)單的風(fēng)力發(fā)電機可由葉輪和發(fā)電機兩部分構成,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(shí)有時(shí)無(wú),電壓和頻率不穩定,沒(méi)有實(shí)際應用價(jià)值.為了解決這些問(wèn)題,現代風(fēng)機增加了齒輪箱、偏航系統、液壓系統、剎車(chē)系統和控制系統等.

  齒輪箱可以將很低的風(fēng)輪轉速(1500千瓦的風(fēng)機通常為12-22轉/分)變?yōu)楹芨叩陌l(fā)電機轉速(發(fā)電機同步轉速通常為1500轉/分).同時(shí)也使得發(fā)電機易于控制,實(shí)現穩定的頻率和電壓輸出.偏航系統可以使風(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(gè)系統隨時(shí)對準主風(fēng)向也有相當的技術(shù)難度.

  風(fēng)機是有許多轉動(dòng)部件的,機艙在水平面旋轉,隨時(shí)偏航對準風(fēng)向;風(fēng)輪沿水平軸旋轉,以便產(chǎn)生動(dòng)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,以便適應不同的風(fēng)況而變槳距.在停機時(shí),葉片要順槳,以便形成阻尼剎車(chē).

  早期采用液壓系統用于調節葉片槳矩(同時(shí)作為阻尼、停機、剎車(chē)等狀態(tài)下使用),現在電變距系統逐步取代液壓變距.

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

  現代風(fēng)機的設計極限風(fēng)速為60-70米/秒,也就是說(shuō)在這么大的風(fēng)速下風(fēng)機也不會(huì )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)機的控制系統要根據風(fēng)速、風(fēng)向對系統加以控制,在穩定的電壓和頻率下運行,自動(dòng)地并網(wǎng)和脫網(wǎng);同時(shí)*齒輪箱、發(fā)電機的運行溫度,液壓系統的油壓,對出現的任何異常進(jìn)行報警,必要時(shí)自動(dòng)停機,屬于無(wú)人值守獨立發(fā)電系統單元.

  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(guò)葉輪將風(fēng)能轉變?yōu)闄C械轉距(風(fēng)輪轉動(dòng)慣量),通過(guò)主軸傳動(dòng)鏈,經(jīng)過(guò)齒輪箱增速到異步發(fā)電機的轉速后,通過(guò)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(guò)發(fā)電機同步轉速,轉子也處于發(fā)電狀態(tài),通過(guò)變流器向電網(wǎng)饋電.

  最簡(jiǎn)單的風(fēng)力發(fā)電機可由葉輪和發(fā)電機兩部分構成,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(shí)有時(shí)無(wú),電壓和頻率不穩定,沒(méi)有實(shí)際應用價(jià)值.為了解決這些問(wèn)題,現代風(fēng)機增加了齒輪箱、偏航系統、液壓系統、剎車(chē)系統和控制系統等.

  齒輪箱可以將很低的風(fēng)輪轉速(1500千瓦的風(fēng)機通常為12-22轉/分)變?yōu)楹芨叩陌l(fā)電機轉速(發(fā)電機同步轉速通常為1500轉/分).同時(shí)也使得發(fā)電機易于控制,實(shí)現穩定的頻率和電壓輸出.偏航系統可以使風(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(gè)系統隨時(shí)對準主風(fēng)向也有相當的技術(shù)難度.

  風(fēng)機是有許多轉動(dòng)部件的,機艙在水平面旋轉,隨時(shí)偏航對準風(fēng)向;風(fēng)輪沿水平軸旋轉,以便產(chǎn)生動(dòng)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,以便適應不同的風(fēng)況而變槳距.在停機時(shí),葉片要順槳,以便形成阻尼剎車(chē).

  早期采用液壓系統用于調節葉片槳矩(同時(shí)作為阻尼、停機、剎車(chē)等狀態(tài)下使用),現在電變距系統逐步取代液壓變距.

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

  現代風(fēng)機的設計極限風(fēng)速為60-70米/秒,也就是說(shuō)在這么大的風(fēng)速下風(fēng)機也不會(huì )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)機的控制系統要根據風(fēng)速、風(fēng)向對系統加以控制,在穩定的電壓和頻率下運行,自動(dòng)地并網(wǎng)和脫網(wǎng);同時(shí)*齒輪箱、發(fā)電機的運行溫度,液壓系統的油壓,對出現的任何異常進(jìn)行報警,必要時(shí)自動(dòng)停機,屬于無(wú)人值守獨立發(fā)電系統單元.

  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)電系統的運行原理

  1、雙饋型風(fēng)力發(fā)電系統的運行原理

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

  雙饋型風(fēng)力發(fā)電系統結構圖如圖1所示,由風(fēng)輪機、齒輪箱、變槳結構、偏航機構、

  雙饋電機、變流器、變壓器、電網(wǎng)等構成。其工作過(guò)程為:當風(fēng)吹動(dòng)風(fēng)輪機轉動(dòng)時(shí),風(fēng)輪機

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

  能,再經(jīng)變流器及變壓器將其并入電網(wǎng)。通過(guò)系統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(gè)系統實(shí)現風(fēng)能最大捕獲,同時(shí),通過(guò)對變槳機構、變流器及Crowbar保護電

  路的控制來(lái)應對電力系統的各種故障。

  雙饋異步發(fā)電機的定子與轉子兩側都可以饋送能量,由于轉子側是通過(guò)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)電機主機結構特點(diǎn)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(xiàn)式異步機的轉子結構相似。正常工作時(shí),定

  子繞組并入工頻電網(wǎng),轉子繞組由一個(gè)頻率、幅值、相位都可以調節的三相變頻電源供電,

  轉子勵磁系統通常采用交-直-交變頻電源供電。

  風(fēng) 輪 機

  制 動(dòng) 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

  變 流 器

  偏 航 濾

  機 構 波

  Crowbar

  Crowbar

  CCrroowwbbaarr

  變流器控制

  系統控制器

  圖1、雙饋風(fēng)力發(fā)電系統結構圖

  雙饋異步發(fā)電機在穩態(tài)運行時(shí),定子旋轉磁場(chǎng)和轉子旋轉磁場(chǎng)在空間上保持相對靜止,

  此時(shí)有如下數學(xué)關(guān)系表達式:

  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(chǎng)的旋轉速度、轉子旋轉速度和轉子電流產(chǎn)

  1 r 2

  生磁場(chǎng)相對于轉子的旋轉速度, f、 f 分別為

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