簡述雙饋式異步風力發電機基本工作原理

　　

　　雙饋式異步發電機屬于繞線型電機的一種，分析其基本構成，均由定子以及轉子兩大基礎結構組成，通過將定子和轉子連接到電網上，實現能量的轉化。

　　

　　

　　對雙饋式異步發電機的特點進行分析，雙饋實際上就是指在該發電機中由電網負責提供定子繞組所需電壓，而轉子繞組所需能量則來自于變頻器。一般根據雙饋式異步發電機的最大轉差功率數值選擇其變頻器容量，大部分異步發電機的最大轉差功率處于25%～35%范圍內，所以通常選擇容量大概等于1/3～1/4發電機總容量的變頻器，從而有效節約系統開發成本，此外通過這一方式還可實現變速恒頻的目的，有效調節控制有功和無功功率。

　　

　　

　　在雙饋式異步發電機中，無論是定子部分還是轉子部分均與電網相連，并且相互之間可以實現能量傳遞與轉換，但是前者和電網直接連接，而后者則是經由變頻器間接與電網連接。以我司生產的苜蓿臺風電場Vestas V80-2.0MW機組作為研究對象進行相應分析，在該發電機中，風機葉片可以有效時間風能到機械能的轉換，當有風吹過葉片時，可以將推動葉片轉動，進而產生機械轉矩，其在系統中可經由主軸傳動鏈進行傳遞，在通過齒輪箱處時，速度被進一步增加至異步發電機并網轉速，此時即可借助變頻器轉子側交流電源產生勵磁反應，然后定子側形成的電能可通過系統傳動鏈輸送到電網中，若其速度大于發電機同步轉，能夠同時驅動轉子發生轉動，使其轉換到發電狀態，所產生的電能可通過變頻器傳輸給電網。通常情況下定子端的電力參數較為穩定，不會進行改變，但會根據實際情況的不同借助脈寬調制器調控轉子端電力參數。

Vestas V80-2.0MW發電原理拓撲圖

　　

　　

　　基于定子以及轉子磁場轉動速率間所具有的聯系可將雙饋異步式發電機的運行模式劃分成下述三種類型：

　　

　　1.超同步模式。該工作模式下，定子磁場轉速相較于轉子而言略低一些，因此定子運動產生的功率略低于轉軸輸出功率，還有一部分來自于轉子。所以在該模式下轉子和定子均可得到充分利用，共同工作實現能量轉換并將所得電能輸送給電網。因此也將其稱之為額定風速下發電機的滿發工作模式。

　　

　　2.同步模式。該工作模式下，轉子和定子的磁場轉動速度相同，因此轉軸輸出功率全部由定子提供，而轉子不負責提供功率，僅借助變頻器輸出勵磁電流，轉子、轉軸以及定子處于相同轉動狀態，同步工作。

　　

　　3.亞同步模式。若定子磁場轉動速度明顯超過轉子，則定子運動產生的功率會略大于轉軸輸出功率，在這種工作模式下，電網需要借助變頻器為轉子回路供給電能，而電能輸送任務由定子所在電路一方承擔。這種工作模式又叫做補償發電模式。

　　

　　雙饋式風力發電機兼具傳統同步發電機以及異步發電機的優勢，有效彌補二者不足，可以穩定、持續、可靠的向電網輸送電能。隨著相關技術以及工藝逐漸優化與完善，這類發電機也在風力發電領域發揮著重要的作用。