双馈异步发电机系统优化方案

双馈发电机定子结构与异步发电机相同，转子结构带有集电环和电刷。与绕线转子异步电机和同步电机不同的是，转子侧可以加入交流励磁，既可以输入电能也可以输出电能，具有异步机的某些特点，又有同步机的某些特点。

双馈异步发电机发电系统是由一台带集电环的绕线转子异步发电机和变流器组成，变流器有AC／AC变流器、AC／DC／AC变流器及正弦波脉宽调制双向变流器三种。AC／DC／AC变流器中的整流器通过集电环与转子电路相连接，将转子电路中的交流电整流成直流电，经平波电抗器滤波后再由逆变器逆变成交流电回馈电网。发电机向电网输出的功率由直接从定子输出的功率，和通过逆变器从转子输出的功率两部分组成。其外形和发电系统的结构如图9-6所示。

图9-6　双馈异步发电机

异步发电机中定、转子电流产生的旋转磁场始终是相对静止的，当发电机转速变化而频率不变时，发电机转子的转速和定、转子电流的频率关系可表示为

式中 f1——定子电流的频率，Hz，f1=pn1／60；

n1——同步转速；(www.xing528.com)

f2——转子电流的频率，Hz，f2=f1，故f2又称为转差频率。

由式（9-2）可见，当发电机的转速n变化时，可通过调节f2来维持f1不变，以保证与电网频率相同，实现变速恒频控制。

根据转子转速的不同，双馈异步发电机可以有以下三种运行状态：

（1）亚同步运行状态。此时n＜n1，转差率s＞0，式（9-2）取正号，频率为f2的转子电流产生的旋转磁场转速与转子转速同方向，功率流向如图9-7（a）所示。

（2）超同步运行状态。此时n＞n1，转差率s＜0，式（9-2）取负号，转子中的电流相序发生了改变，频率f2转子电流产生的旋转磁场转速与转子转速反方向，功率流向如图9-7（b）所示。

（3）同步运行状态。此时n=n1，f2=0，转子中的电流为直流，与同步发电机相同。

图9-7　双馈异步发电机运行时的功率流向