双馈风力发电机原理介绍

在当前的能源领域，风电机组扮演着日益重要的角色，它们大多采用恒速恒频体系，同步电机或异步感应电机作为发电机。当风电机组向恒频电网输送电力时，无需调速，因为电网频率会强制控制风轮的转速。这意味着风力机在不同风速下需要保持或近似保持同一转速，这并非最优状态。当风速变化时，功率可能会降低，甚至需要降低出力或停机，这显然不利于最大化能源利用。

与此不同，双馈发电机无论是在亚同步速还是超同步速状态下，都能在不同风速下灵活运转，其转速可以根据风速的变化进行相应调整，确保风力机始终处于最佳运行状态，从而提高机组功率。双馈电机的定子输出功率的电压和频率保持不变，这不仅可以调节电网的功率因数，还能增强系统的稳定性。

双馈电机的运行特性如何？其实，它的布局类似于绕线式感应电机，定子绕组由固定频率的对称三相电源供电。不同的是，转子绕组拥有可调理频率的三相电源鼓励，通常通过交-交变频器或交-直-交变频器提供低频电流。为了实现稳定的机电能量转换，定子磁场与转子磁场应保持相对静止。双馈电机的转子供电频率与定子电流构成的旋转磁场的角频率密切相关。

与同步电机相比，双馈电机的励磁可调量更为丰富。除了可以调理励磁电流的幅值外，还可以改变励磁电流的频率和相位。这意味着在负荷突然变化时，可以通过调整励磁频率来灵活调整转速，充分利用转子的动能来释放或吸收负荷，对电网的扰动远小于传统电机。通过调整转子励磁电流的幅值和相位，可以实现对有功功率和无功功率的精细调控。

在风力发电领域，双馈电机的应用尤为重要。因为风速多变，使其运用面临一定挑战。为了最大化利用风能资源、提高风力发电机组的功率，需要改进风力发电技术并对双馈电机进行精细控制。作为原动机的风力机功率在很大程度上决定了整个风力发电机组的性能，而双馈电机的精细控制可以确保风力机始终处于最佳工作状态。

双馈电机的控制体系包括三个主要单元：转速调整单元、有功功率调整单元和电压调整单元（无功功率调整）。它们根据风速、转速、有功功率和无功功率指令进行相应的调整，并产生一个综合信号来控制励磁设备，从而改变励磁电流的幅值、频率和相位角，以满足系统的需求。

双馈电机在风力发电中展现出了其优越性。它不仅可以调节有功功率和无功功率，还可以在无风时作为抑制电网频率和电压波动的补偿设备，为风力发电的未来发展提供了强有力的技术支持。