无刷双馈发电机原理及运行控制

无刷双馈发电机的定子有两套极数不同的绕组，一套称为功率绕组，直接接电网；另一套称为控制绕组，通过双向变流器接电网，如图9-5所示。（定子绕组也可只有一套绕组，但需有六个出线端，三个为功率端口，接工频电网；另外，三个出线端为控制端口，通过变

图9-5 无刷双馈发电机变速恒频风力发电系统

流器接电网）。其转子为笼型或磁阻式结构，无需电刷和集电环，转子的极数应为定子两个绕组极对数之和。这种无刷双馈发电机定子的功率绕组和控制绕组的作用分别相当于交流励磁双馈发电机的定子绕组和转子绕组，因此，尽管这两种发电机的运行机制有着本质的区别，但却可以通过同样的控制策略实现变速恒频控制。对于无刷双馈发电机，有

f_p±f_c＝（p_p＋p_c）f_m （9-1）

式中 f_p——定子功率绕组电流频率，与电网频率相同；

f_c——定子控制绕组电流频率；(www.xing528.com)

p_p——定子功率绕组的极对数；

p_c——定子控制绕组的极对数；

f_m——转子机械频率，。

式（9-1）中“±”，超同步时取“＋”；亚同步时，取“－”。由式（9-1）可知，当发电机的转速n变化时，即f_m变化时，若控制f_c相应变化，可使f_p保持恒定不变，即与电网频率保持一致，也就实现了变速恒频控制。

尽管这种变速恒频控制方案是在定子电路实现的，但流过定子控制绕组的功率仅为无刷双馈发电机总功率的一小部分，这是由于控制绕组的功率为功率绕组功率的，因此图9-5中所示的双向变流器的容量也仅为发电机容量的一小部分。

这种采用无刷双馈发电机的发电系统除了可实现变速恒频控制，降低变频器的容量外，还可实现有功、无功功率的灵活控制，对电网而言可起到无功补偿的作用，同时发电机本身没有集电环和电刷，既降低了电机的成本，又提高了系统运行的可靠性。缺点是定子的结构比较复杂。