1、雙饋異步風力發電機（西莫講堂）主講人：EdinburghEdinburgh關鍵詞：雙饋異步風力發電機會議摘要：風力發電機組主要包括變頻器，控制器，齒輪箱（視機型而定），發電機，主軸承，葉片等等部件，在這些部件中發電機目前國產化程度最高，它的價格約占機組的 10%10%左右。發電機主要包括 2 2 種機型：永磁同步發電機和異步發電機。永磁同步發電機低速運行時，不需要龐大的齒輪箱，但是機組體積和重量都很大，1.5MW1.5MW 的永磁直驅發電機機艙會達到 5 5 米，整個重量達 8080 噸。同時，永磁直驅發電機的單價較貴，技術復雜，制造困難，但是這種機型的優點是少了個齒輪箱，也就少了個故障點。異

2、步發電機是由風機拖動齒輪箱，再帶動異步發電機運行，因為葉片速度很低，齒輪箱可以變速 100100 倍，以讓風機在 1500RPM1500RPM 下運行，目前流行的是雙饋異步發電機，主要有 1.25MW,1.5MW,2MW1.25MW,1.5MW,2MW 三種機型，異步發電機的機組單價低， 1KW1KW 大概需 60006000 元左右， 而且技術成熟，國產化高。2 2 .雙饋異步發電機的原理：所謂雙饋， 可以理解為定子、 轉子同時可以發出電能，發電機原理理論上說只要有動力帶動電動機，在電動機的定子側就能直接發出電能。現代變速雙饋風力發電機的工作原理就是通過葉輪將風能轉變為機械轉矩 （即風輪轉動

3、慣量） ，通過主軸傳動鏈，經過齒輪箱增速到異步發電機的轉速后，通過勵磁變流器勵磁而將發電機的定子電能并入電網。如果超過發電機同步轉速，轉子也處于發電狀態，通過變流器向電網饋電。雙饋發電機正是由葉片通過齒輪箱變速，帶動電機高速旋轉，同時轉子接變頻器，通過變頻器 PWMPWM 控制以達到定子側輸出相對完美正弦波，同時在額定轉速下，轉子側也能同時發出電流，以達到最大利用風能效果。通俗的講，就是要變頻器控制轉子電流，反饋到定子上面，保證定子發出相對完美的正弦無諧波電能，同時在額定轉速下，轉子也能發出功率出來。 有個大致感覺是 1.5MW1.5MW 發電機的定子發電量大概1200KW,1200KW,轉子

4、大約 300KW,300KW,轉子側發出的功率要在 30%30%以下，總之越少越好這樣可以讓變頻器功率小點3 3 . .雙饋異步發電機的設計難點：結構設計難點：因機艙封閉體積，風機運行環境非常惡劣，需要氣溫-30-305555 度之間正常運行，希望電機尺寸盡量小，風機對發電機重量有嚴格要求，部分廠家對轉子轉動慣量也有要求。發電機需要高速運行，但振速要小，通常要小于 2.8mm/s2.8mm/s。此外對于水冷的電機入水溫度較高，需要考慮維修和維護問題！比如軸承自動加油等！還有就是，整個發電機是傾斜運行的，大概 4 45 5 度的傾斜角度，這個在結構設計時候需要考慮大家看到發電機的軸承就知道了。電

5、氣設計難點：風機需要效率 97%97%以上，由于轉子繞組接變頻器，接變頻器就會引發諧波電流，會引起銅耗，鐵耗等！此外定子轉子承受很大沖擊電壓，提高繞組溫升問題是優先考慮，轉子電流非常大，上千安培，滑環設計也是難點！電機會有軸電流，需要考慮絕緣問題！同時高空運行需要防雷處理！轉子繞組線規非常大，成型困難！盡量控制轉子輸出功率盡量小于30%,30%,以縮小變頻器的功率。Q&A:Q&A:如果是電動機運行的話， 怎么啟動呢， 能直接啟動嗎？需要轉子先短路后等達到一定速度后再雙饋嗎？一般銘牌上會有低速和高速的數據，一般是在風速3m/s3m/s 至 1114m/s14m/s 運行，低速下面

6、，定子發出電能，轉子由變頻器交流送電驅動（無功功率），比如 1.5MW1.5MW 的發電機它可能工作速度為3003001801800 0都有可能， 你們看看銘牌就知道了，就是說葉片速度太低，這個系統就不工作的，只有一定風速下， 整個系統才會運行， 機艙上面有個自動側風速的風速儀。我的風力發電是 33kw33kw 的,也是一個異步發電機, ,整個結構也和你說的差不多，可是我還真沒發現有變頻器,它是怎么個原理呢？對于小功率發電機，沒必要加變頻器，你想想變頻器價格昂貴一般是矢量控制還是直接轉矩控制呢?通常變頻器是 PWMPWM 矢量控制的。增速箱的速比可以調節嗎？可以的。齒輪箱的外形結構如下所示:齒

7、輪箱照片 1 1齒輪箱照片 2 2.yr-FE：AB44D9.!L3。i93.J/.：,1barque,ypp.970kN*.f-Powhr1?flOknV*fM帕的河t；app.14t齒輪箱數據參數不要齒輪箱， 那電機轉速太低， 變頻器容量要大了吧？齒輪箱能免則免，太笨重而且要維護。不要齒輪箱的話，得用同步機，低速一般只能選擇同步機。但是同步機一般直徑很大。齒輪箱轉速比一般是固定的還是運行過程中要調節?齒輪箱轉速比一般是固定的。設計風力發電機一般按 F F 級絕緣設計嗎，好像散熱不太好？按 H H 級設計，散熱不好，所以絕緣級別高。電機在亞同步的時候，轉子電流是流入轉子的，在超同步后轉子發電

8、，電流流出轉子，磁場方向是否改變？因為在這個過程中轉子電流已經換向了？電流反向期間是否有過零點？雙饋異步電機的有三個運行狀態即亞同步狀態（轉速小于同步轉速時）”、同步狀態”以及超同步狀態”，在電機的運行過程中，從轉子電流看，是逐漸增大的趨勢，而轉子功率有正負變化，越到后面無功功率越來越大。是電壓正負反向嗎？不是這么理解的，功率為正可以認為電機是向外輸送電能，功率為負可以認為變頻器向電機輸送電能4 4、雙饋異步發電機的結構特點：目前流行的雙饋異步發電機，都是采用水冷或者空冷的方式的。同樣是水冷的電機，風力發電機與普通電動機不同的是：風力發電機沒帶水冷冷卻器；而空冷的發電機多了一個很大的冷卻器。另

9、外，水冷發電機的機座是圓柱體的，機座里面焊接了很多水管，空冷發電機是長方體的，上面有個空氣冷卻器。同時,水冷電機客戶比較擔心腐蝕性。水冷發電機照片空冷發電機的風扇分為軸流式”和萄心式”兩種，圖示為離心式空冷發電機照片Q&A:Q&A:4,水冷電機是如何冷卻？水冷電機里的水是循環的嗎？是不是冷水從管子里走帶走溫度？大家想想風機那么高，怎么送水上去？其實水冷電機的水管連接循環水系統送水，全名叫恒溫自循環水裝置”，它可以保證送入電機水溫恒定。也就是說，裝上的水就不動了，在電機里面循環使用？送水溫度 5555 度左右，機殼整圓圈焊接水管（10mm10mm 內徑左右）。5555 度是不是太

10、高了？5555 度是標準環境溫度。電機的平均溫升一般是多少？F F 級絕緣不超過 105K,105K,通常制造按照 H H 級絕緣制造，考核按照 F F 級絕緣考核。水冷電機要比風冷小吧？從重量和體積上大概能小多少？水冷電機少了一個冷卻器，體積小了一半左右，但是水長期流來流去，容易生銹。一旦生銹的話，整套的東西就無法工作了。用不銹鋼的機殼不就不會有水銹了么?不銹鋼的機座焊接和加工工藝都比較困難，一方面如果用不銹鋼，造價貴，而且不現實而且整套冷卻系統里不單單只有電機一樣東西，水冷系統用戶不是會很放心。焊接的地方怎么防銹呢？一般要求工藝上要處理得好，具體怎么焊接的用什么材料焊接的都有講究，要采用特殊的工藝，白鋼焊條等等。發電機選用的軸承是絕緣軸承，電機是傾斜使用，前后軸承都是采用滾珠軸承， 現在絕大廠家采用的是 SKFSKF 的陶瓷絕緣軸承，其實無刷電機要求高的也用陶瓷絕緣軸承，有些電動機上面也選用絕緣軸承。為什么要用絕緣軸承？因為存在軸電壓，其實是軸電流只要是接變頻器，就會有諧波，只要有諧波，就三相不平衡，諧波大家可以把它想象為不規則的正旋波”，當產生軸電流的時候，軸承會立即損壞。兩側都是陶瓷軸承嗎？兩側！電動機只是一側，而我們發電機是兩側。為什么電動機是一側，而發電機是兩側？發電機兩側都要鏈接東西電機只是驅動段一側。另外，軸承潤滑油脂也不一樣，因為