關(guān)于雙饋式異步發(fā)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算

熱心網(wǎng)友：答：這是個(gè)概念問(wèn)題。磁極是成對(duì)存在的，一對(duì)磁極有N、S兩個(gè)極，P是磁極對(duì)數(shù)，不是磁極數(shù)。 磁極數(shù)等于：2P。

熱心網(wǎng)友：雙饋電機(jī)的原理目前的風(fēng)電機(jī)組多采用恒速恒頻系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)多采用同步電機(jī)或異步感應(yīng)電機(jī)。在風(fēng)電機(jī)組向恒頻電網(wǎng)送電時(shí)，不需要調(diào)速，因?yàn)殡娋W(wǎng)頻率將強(qiáng)迫控制風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速。在這種情況下，風(fēng)力機(jī)在不同風(fēng)速下維持或近似維持同一轉(zhuǎn)速。效率下降，被迫降低出力，甚至停機(jī)，這顯然是不可取的。與之不同的是，無(wú)論處于亞同步速或超同步速的雙饋發(fā)電機(jī)都可以在不同的風(fēng)速下運(yùn)行，其轉(zhuǎn)速可隨風(fēng)速變化做相應(yīng)的調(diào)整，使風(fēng)力機(jī)的運(yùn)行始終處于最佳狀態(tài)，機(jī)組效率提高。同時(shí)，定子輸出功率的電壓和頻率卻可以維持不變，既可以調(diào)節(jié)電網(wǎng)的功率因數(shù)，又可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 (1) 雙饋電機(jī)的工作特性 雙饋電機(jī)的結(jié)構(gòu)類(lèi)似于繞線式感應(yīng)電機(jī)，定子繞組也由具有固定頻率的對(duì)稱(chēng)三相電源激勵(lì)，所不同的是轉(zhuǎn)子繞組具有可調(diào)節(jié)頻率的三相電源激勵(lì)，一般采用交-交變頻器或交-直-交變頻器供以低頻電流。 當(dāng)雙饋電機(jī)定子對(duì)稱(chēng)三相繞組由頻率為f1(f1=p?n1/60)的三相電源供電時(shí)，由于電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n＝(l-s)n1(s為轉(zhuǎn)差率，n1為氣隙中基波旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步速率)。為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，定子磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)應(yīng)保持相對(duì)靜止，即應(yīng)滿(mǎn)足: ωr＝ω1-ω2 其中:ωr是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角頻率; ω1是定子電流形成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的角頻率; ω2是轉(zhuǎn)子電流形成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的角頻率。 由此可得轉(zhuǎn)子供電頻率f2＝s?f1，此時(shí)定轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)均以同步速n1旋轉(zhuǎn)，兩者保持相對(duì)靜止。 與同步電機(jī)相比，雙饋電機(jī)勵(lì)磁可調(diào)量有三個(gè):一是與同步電機(jī)一樣，可以調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的幅值;二是可以改變勵(lì)磁電流的頻率；三是可以改變勵(lì)磁電流的相位。通過(guò)改變勵(lì)磁頻率，可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。這樣在負(fù)荷突然變化時(shí)，迅速改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，充分利用轉(zhuǎn)子的動(dòng)能，釋放和吸收負(fù)荷，對(duì)電網(wǎng)的擾動(dòng)遠(yuǎn)比常規(guī)電機(jī)小。另外，通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的幅值和相位，可達(dá)到調(diào)節(jié)有功功率和無(wú)功功率的目的。而同步電機(jī)的可調(diào)量只有一個(gè)，即勵(lì)磁電流的幅值，所以調(diào)節(jié)同步電機(jī)的勵(lì)磁一般只能對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償。與之不同的是雙饋電機(jī)的勵(lì)磁除了可以調(diào)節(jié)電流幅值外，亦可以調(diào)節(jié)其相位，當(dāng)轉(zhuǎn)子電流的相位改變時(shí)，由轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)在氣隙空間的位置就產(chǎn)生一個(gè)位移，改變了雙饋電機(jī)電勢(shì)與電網(wǎng)電壓向量的相對(duì)位置，也就改變了電機(jī)的功率角。所以雙饋電機(jī)不僅可調(diào)節(jié)無(wú)功功率，也可調(diào)節(jié)有功功率。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)電機(jī)吸收電網(wǎng)的無(wú)功功率時(shí)，往往功率角變大，使電機(jī)的穩(wěn)定性下降。而雙饋電機(jī)卻可通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的相位，減小機(jī)組的功率角，使機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性提高，從而可多吸收無(wú)功功率，克服由于晚間負(fù)荷下降，電網(wǎng)電壓過(guò)高的困難。與之相比，異步發(fā)電機(jī)卻因需從電網(wǎng)吸收無(wú)功的勵(lì)磁電流，與電網(wǎng)并列運(yùn)行后，造成電網(wǎng)的功率因數(shù)變壞。所以雙饋電機(jī)較同步電機(jī)和異步電機(jī)都有著更加優(yōu)越的運(yùn)行性能。 (2) 風(fēng)力發(fā)電中雙饋電機(jī)的控制 在風(fēng)力發(fā)電中，由于風(fēng)速變幻莫測(cè)，使對(duì)其的利用存在一定的困難。所以改善風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的效率，最充分地利用風(fēng)能資源，有著十分重要的意義。任何一個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組都包括作為原動(dòng)機(jī)的風(fēng)力機(jī)和將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電機(jī)。其中，作為原動(dòng)機(jī)的風(fēng)力機(jī)，其效率在很大程度上決定了整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的效率，而風(fēng)力機(jī)的效率又在很大程度上取決于其負(fù)荷是否處于最佳狀態(tài)。不管一個(gè)風(fēng)力機(jī)是如何精細(xì)地設(shè)計(jì)和施工建造，若它處于過(guò)載或久載的狀態(tài)下，都會(huì)損失其效率。從風(fēng)力機(jī)的氣動(dòng)曲線可以看出，存在一個(gè)最佳周速比λ，對(duì)應(yīng)一個(gè)最佳的效率。所以風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最佳控制是維持最佳周速比λ。另外，由于要考慮電網(wǎng)對(duì)有功功率和無(wú)功功率的要求，所以風(fēng)力機(jī)最佳工況時(shí)的轉(zhuǎn)速應(yīng)由其氣動(dòng)曲線及電網(wǎng)的功率指令綜合得出。也就是說(shuō)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速及負(fù)荷的變化應(yīng)及時(shí)作出相應(yīng)的調(diào)整，依靠轉(zhuǎn)子動(dòng)能的變化，吸收或釋放功率，減少對(duì)電網(wǎng)的擾動(dòng)。通過(guò)變頻器控制器對(duì)逆變電路中功率器件的控制?？梢愿淖冸p饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流的幅值、頻率及相位角，達(dá)到調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速、有功功率和無(wú)功功率的目的，既提高了機(jī)組的效率，又對(duì)電網(wǎng)起到穩(wěn)頻、穩(wěn)壓的作用。圖2是按這種控制思路得出的風(fēng)力發(fā)電雙饋電機(jī)控制系統(tǒng)框圖。 整個(gè)控制系統(tǒng)可分為三個(gè)單元:轉(zhuǎn)速調(diào)整單元、有功功率調(diào)整單元、電壓調(diào)整單元(無(wú)功功率調(diào)整)。它們分別接受風(fēng)速和轉(zhuǎn)速、有功功率、無(wú)功功率指令，并產(chǎn)生一個(gè)綜合信號(hào)，送給勵(lì)磁控制裝置，改變勵(lì)磁電流的幅值、頻率與相位角，以滿(mǎn)足系統(tǒng)的要求。由于雙饋電機(jī)既可調(diào)節(jié)有功功率，又可調(diào)節(jié)無(wú)功功率，有風(fēng)時(shí)，機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電;無(wú)風(fēng)時(shí)，也可作抑制電網(wǎng)頻率和電壓波動(dòng)的補(bǔ)償裝置。 (3) 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)用前景廣闊 綜上所述，將雙饋電機(jī)應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電中，可以解決風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速不可調(diào)、機(jī)組效率低等問(wèn)題。另外，由于雙饋電機(jī)對(duì)無(wú)功功率、有功功率均可調(diào)，對(duì)電網(wǎng)可起到穩(wěn)壓、穩(wěn)頻的作用，提高發(fā)電質(zhì)量。與同步機(jī)交一直一交系統(tǒng)相比，還有變頻裝置容量小(一般為發(fā)電機(jī)額定容量的10～20%)、重量輕的優(yōu)點(diǎn)，更適合于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組使用，同時(shí)也降低了造價(jià)。 將雙饋電機(jī)應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電的設(shè)想，不僅在理論上成立，在技術(shù)上也是可行的。與現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)相比，無(wú)論從經(jīng)濟(jì)性，還是可靠性來(lái)看，都具有無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì)，具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，有利于風(fēng)電機(jī)組國(guó)產(chǎn)化的進(jìn)程，其發(fā)展前景十分廣闊。一般多應(yīng)用于1.5mw雙饋異步發(fā)電機(jī)。