雙饋式異步發(fā)電機屬于繞線型電機的一種，分析其基本構(gòu)成，均由定子以及轉(zhuǎn)子兩大基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)組成，通過將定子和轉(zhuǎn)子連接到電網(wǎng)上，實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化。
一、雙饋式異步式風(fēng)力發(fā)電機的特點
對雙饋式異步發(fā)電機的特點進行分析，雙饋實際上就是指在該發(fā)電機中由電網(wǎng)負責(zé)提供定子繞組所需電壓，而轉(zhuǎn)子繞組所需能量則來自于變頻器。一般根據(jù)雙饋式異步發(fā)電機的最大轉(zhuǎn)差功率數(shù)值選擇其變頻器容量，大部分異步發(fā)電機的最大轉(zhuǎn)差功率處于25%～35%范圍內(nèi)，所以通常選擇容量大概等于1/3～1/4發(fā)電機總?cè)萘康淖冾l器，從而有效節(jié)約系統(tǒng)開發(fā)成本，此外通過這一方式還可實現(xiàn)變速恒頻的目的，有效調(diào)節(jié)控制有功和無功功率。
二、雙饋式異步式風(fēng)力發(fā)電機的工作原理
在雙饋式異步發(fā)電機中，無論是定子部分還是轉(zhuǎn)子部分均與電網(wǎng)相連，并且相互之間可以實現(xiàn)能量傳遞與轉(zhuǎn)換，但是前者和電網(wǎng)直接連接，而后者則是經(jīng)由變頻器間接與電網(wǎng)連接。以我司生產(chǎn)的苜蓿臺風(fēng)電場Vestas V80-2.0MW機組作為研究對象進行相應(yīng)分析，在該發(fā)電機中，風(fēng)機葉片可以有效時間風(fēng)能到機械能的轉(zhuǎn)換，當(dāng)有風(fēng)吹過葉片時，可以將推動葉片轉(zhuǎn)動，進而產(chǎn)生機械轉(zhuǎn)矩，其在系統(tǒng)中可經(jīng)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(fā)電機并網(wǎng)轉(zhuǎn)速，此時即可借助變頻器轉(zhuǎn)子側(cè)交流電源產(chǎn)生勵磁反應(yīng)，然后定子側(cè)形成的電能可通過系統(tǒng)傳動鏈輸送到電網(wǎng)中，若其速度大于發(fā)電機同步轉(zhuǎn)，能夠同時驅(qū)動轉(zhuǎn)子發(fā)生轉(zhuǎn)動，使其轉(zhuǎn)換到發(fā)電狀態(tài)，所產(chǎn)生的電能可通過變頻器傳輸給電網(wǎng)。通常情況下定子端的電力參數(shù)較為穩(wěn)定，不會進行改變，但會根據(jù)實際情況的不同借助脈寬調(diào)制器調(diào)控轉(zhuǎn)子端電力參數(shù)。
Vestas V80-2.0MW發(fā)電原理拓撲圖
三、雙饋式異步式風(fēng)力發(fā)電機的運行模式
基于定子以及轉(zhuǎn)子磁場轉(zhuǎn)動速率間所具有的聯(lián)系可將雙饋異步式發(fā)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(zhuǎn)速相較于轉(zhuǎn)子而言略低一些，因此定子運動產(chǎn)生的功率略低于轉(zhuǎn)軸輸出功率，還有一部分來自于轉(zhuǎn)子。所以在該模式下轉(zhuǎn)子和定子均可得到充分利用，共同工作實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換并將所得電能輸送給電網(wǎng)。因此也將其稱之為額定風(fēng)速下發(fā)電機的滿發(fā)工作模式。
2.同步模式。該工作模式下，轉(zhuǎn)子和定子的磁場轉(zhuǎn)動速度相同，因此轉(zhuǎn)軸輸出功率全部由定子提供，而轉(zhuǎn)子不負責(zé)提供功率，僅借助變頻器輸出勵磁電流，轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸以及定子處于相同轉(zhuǎn)動狀態(tài)，同步工作。
3.亞同步模式。若定子磁場轉(zhuǎn)動速度明顯超過轉(zhuǎn)子，則定子運動產(chǎn)生的功率會略大于轉(zhuǎn)軸輸出功率，在這種工作模式下，電網(wǎng)需要借助變頻器為轉(zhuǎn)子回路供給電能，而電能輸送任務(wù)由定子所在電路一方承擔(dān)。這種工作模式又叫做補償發(fā)電模式。
雙饋式風(fēng)力發(fā)電機兼具傳統(tǒng)同步發(fā)電機以及異步發(fā)電機的優(yōu)勢，有效彌補二者不足，可以穩(wěn)定、持續(xù)、可靠的向電網(wǎng)輸送電能。隨著相關(guān)技術(shù)以及工藝逐漸優(yōu)化與完善，這類發(fā)電機也在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。
