永磁直驱发电机和双馈异步发电机的对比

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所属分类:发电机
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永磁直驱发电机和双馈异步发电机的对比

永磁直驱发电机和双馈异步发电机的对比

  永磁直驱发电机和双馈异步发电机的比较_机械/仪表_工程科技_专业资料。永磁直驱发电机与双馈异步发电机的比较 永磁直驱电动机的组成部分:定子、永久磁钢转子、 位置传感器、电子换向开关等。 永磁直驱电动机的特点:结构简单,体积小、重量 轻、损耗小、效率高、功率因数高等优点,

  永磁直驱发电机与双馈异步发电机的比较 永磁直驱电动机的组成部分:定子、永久磁钢转子、 位置传感器、电子换向开关等。 永磁直驱电动机的特点:结构简单,体积小、重量 轻、损耗小、效率高、功率因数高等优点,主要用于要求 响应快速、调速范围宽、定位准确的高性能伺服传动系统 和直流电机的更新替代电机。 永磁直驱发电机按照永磁体结构分类:表面永磁同步 电动机(SPMSM)、内置式永磁同步电动机(IPMSM); 按照定子绕组感应电势波形分类:正弦波永磁同步电动 机、无刷永磁直流电动机 永磁直驱发电机的原理:永磁同步电动机是正弦波永 磁同步电动机,同一般同步电动机一样,正弦波 PMSM 的 定子绕组通常采用三相对称的正弦分布绕组,或转子采用 特殊形状的永磁体以确保气隙磁密沿空间呈正弦分布。这 样,当电动机恒速运行时,定子三相绕组所感应的电势则 为正弦波,正弦波永磁同步电动机由此而得名。 正弦波 PMSM 是一种典型的机电一体化电机。它不仅 包括电机本身,而且还涉及位置传感器、电力电子变流器 以及驱动电路等。 内置式永磁直驱电机无位置传感器(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)矢量控制 系统,通过将滑模观测器和高频电压信号注入法相结合,在无 位置传感器 IPMSM 闭环矢量控制方式下平稳启动运行,并 能在低速和高速运行场合获得较准确的转子位置观察信 息。 永磁直驱电机的工作原理:同步发电机为了实现能量 的转换,需要有一个直流磁场。而产生这个磁场的直流电 流,称为发电机的励磁电流。根据励磁电流的供给方式, 凡是从其它电源获得励磁电流的发电机,称为他励发电 机,从发电机本身获得励磁电源的,则称为自励发电机。 永磁直驱电机的工作方式 一:发电机获得励磁电流的几种方式 1 直流发电机供电的励磁方式 2 交流励磁机供电的励磁方式 3 无励磁机的励磁方式 二:永磁直驱发电机的特性 1、电压的调节 2、无功功率的调节: 3、无功负荷的分配: 获得励磁电流的方法称为励磁方式。目前采用的励磁 方式分为两大类:一类是用直流发电机作为励磁电源的直 流励磁机励磁系统;另一类是用硅整流装置将交流转化成 直流后供给励磁的整流器励磁系统。现说明如下: 1 直流励磁机励磁 直流励磁机通常与同步发电机同 轴,采用并励或者他励接法。采用他励接法时,励磁机的 励磁电流由另一台被称为副励磁机的同轴的直流发电机供 给。 2 静止整流器励磁 同一轴上有三台交流发电机,即主 发电机、交流主励磁机和交流副励磁机。副励磁机的励磁 电流开始时由外部直流电源提供,待电压建立起来后再转 为自励(有时采用发电机)。副励磁机的输出电流经过静止晶 闸管整流器整流后供给主励磁机,而主励磁机的交流输出 电流经过静止的三相桥式硅整流器整流后供给主发电机的 励磁绕组。 3 旋转整流器励磁 静止整流器的直流输出必须经过电 刷和集电环才能输送到旋转的励磁绕组,对于大容量的同 步发电机,其励磁电流达到数千安培,使得集电环严重过 热。因此,在大容量的同步发电机中,常采用不需要电刷 和集电环的旋转整流器励磁系统,主励磁机是旋转电枢式 三相同步发电机,旋转电枢的交流电流经与主轴一起旋转 的硅整流器整流后,直接送到主发电机的转子励磁绕组。 交流主励磁机的励磁电流由同轴的交流副励磁机经静止的 晶闸管整流器整流后供给。由于这种励磁系统取消了集电 环和电刷装置,故又称为无刷励磁系统。 优点:同步,可当发电机用。 缺点:电刷容易坏,电机结构复杂,造价高 双馈异步电机 双馈发电机又称交流励磁双馈发电机,定子结构与异 步电机相同,转子结构带有滑环和电刷,与绕线式异步电 机和同步电机不同,转子侧可以加入交流励磁,既可输入 电能也可输出电能,有异步机的某些特点又有同步机的某 些特点。正因为其定子和转子(经过变流器)同时和电网 连接,在超同步运行时,定、转子可以同时发电,因此称 为“双馈”。双馈发电机的性能特点是可以在较大范围内 变速运行,而定子侧输出电流的频率恒定,转子磁需要配 套的变流器励磁,定、转子绕组电流频率关系: f1=p/60*n± f2。 双馈异步风力发电机(DFIG,Double Fed Induction Generator)是一种绕线式感应发电机,是变速恒频风力发 电机组的核心部件,也是风力发电机组国产化的关键部件 之一。该发电机主要由电机本体和冷却系统两大部分组 成。电机本体由定子、转子和轴承系统组成,冷却系统分 为水冷、空空冷和空水冷三种结构。 双馈异步发电机的定子绕组直接与电网相连,转子绕 组通过变频器与电网连接,转子绕组电源的频率、电压、 幅值和相位按运行要求由变频器自动调节,机组可以在不 同的转速下实现恒频发电,满足用电负载和并网的要求。 由于采用了交流励磁,发电机和电力系统构成了柔性连接 ,即可以根据电网电压、电流和发电机的转速来调节励磁 电流,精确的调节发电机输出电压,使其能满足要求。 工作原理 双馈感应发电机由定子绕组直连定频三相电网的绕线 型感应发电机和安装在转子绕组上的双向背靠背 IGBT 电压 源变流器组成。 ”双馈“的含义是定子电压由电网提供,转子电压由 变流器提供。该系统允许在限定的大范围内变速运行。通 过注入变流器的转子电流,变流器对机械频率和电频率之 差进行补偿。在正常运行和故障期间,发电机的运转状态 由变流器及其控制器管理。 变流器由两部分组成:转子侧变流器和电网侧变流 器,它们是彼此独立控制的。电力电子变流器的主要原理 是转子侧变流器通过控制转子电流分量控制有功功率和无 功功率,而电网侧变流器控制直流母线电压并确保变流器 运行在统一功率因数(即零无功功率)。 功率是馈入转子还是从转子提取取决于传动链的运行 条件:在超同步状态,功率从转子通过变流器馈入电网; 而在欠同步状态,功率反方向传送。在两种情况(超同步 和欠同步)下,定子都向电网馈电。 忧点首先,它能控制无功功率,并通过独立控制转子 励磁电流解耦有功功率和无功功率控制。其次,双馈感应 发电机无需从电网励磁,而从转子电路中励磁。最后,它 还能产生无功功率,并可以通过电网侧变流器传送给定 子。但是,电网侧变流器正常工作在单位功率因数,并不 包含风力机与电网的无功功率交换。