一雙饋異步發(fā)電機(jī)工作原理

　　雙饋異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子受外部變流器控制，變流器給轉(zhuǎn)子繞組供電，在轉(zhuǎn)子中會(huì)形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子的機(jī)械轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相疊加，轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速變化而變化，但是，只要轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子頻率，總能使疊加磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度等于定子的同步轉(zhuǎn)速，從而在定子繞組中感應(yīng)出固定頻率（工頻）的電壓。
　　當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速低于同步轉(zhuǎn)速時(shí)，變流器提供正相序交流勵(lì)磁，轉(zhuǎn)子從變流器吸收電能；當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速時(shí)，變流器提供負(fù)相序交流勵(lì)磁，轉(zhuǎn)子通過(guò)變流器向電網(wǎng)饋電；當(dāng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速等于同步轉(zhuǎn)速時(shí)，變流器提供直流勵(lì)磁。

　　通過(guò)調(diào)節(jié)雙饋異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的頻率、幅值、相序，不但可以穩(wěn)定發(fā)電機(jī)定子輸出頻率，還可調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出的有功功率和無(wú)功功率，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的最大風(fēng)能跟蹤控制和并網(wǎng)的功率因數(shù)。

二雙饋異步發(fā)電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)測(cè)點(diǎn)分析

　　雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)中，一般主要關(guān)注的有定子，轉(zhuǎn)子和網(wǎng)側(cè)三個(gè)測(cè)點(diǎn)的電參數(shù)。
　　此外，變流器的網(wǎng)側(cè)諧波也是我們關(guān)注的。因此，部分用戶在上述三個(gè)測(cè)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，增加了變流器網(wǎng)側(cè)的測(cè)點(diǎn)。

　　雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子頻率相當(dāng)于轉(zhuǎn)差頻率，頻率較低，理論上可可低至零，并且直接與變流器相連，諧波含量較大。轉(zhuǎn)子的電參量測(cè)量采用SP系列變頻功率傳感器。

　　雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的定子頻率為工頻，且輸出電壓為正弦波，定子的電參量測(cè)量可采用互感器。

　　變流器與雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)一起作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，變流器的性能和效率直接影響機(jī)組的性能和效率，因此，雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)通常還需測(cè)量變流器的性能和效率。變流器網(wǎng)側(cè)電壓為正弦波，電流含有諧波，且諧波為試驗(yàn)關(guān)注對(duì)象，采用SP系列變頻功率傳感器。

　　電網(wǎng)側(cè)電壓工頻正弦波，可以采用電壓互感器測(cè)量，電流含有來(lái)自變流器的諧波，一般測(cè)量可采用電流互感器，對(duì)測(cè)量精度要求高的場(chǎng)合，尤其是關(guān)注諧波含量的場(chǎng)合，推薦采用SP變頻功率傳感器。

　　不考慮線路壓降時(shí)，考慮到變流器網(wǎng)側(cè)的電壓與電網(wǎng)電壓相同，而有功功率可以采用算術(shù)疊加的方式計(jì)算，電流可以采用矢量疊加的方式計(jì)算。

　　本雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)選擇發(fā)電機(jī)定子，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，變流器網(wǎng)側(cè)三個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)際測(cè)量。
　　在WP4000變頻功率分析儀內(nèi)部，可以對(duì)發(fā)電機(jī)定子的電流與變流器網(wǎng)側(cè)電流進(jìn)行瞬時(shí)值相加（求矢量和），可以得到網(wǎng)側(cè)總電流。在同步采樣的前提下，直接將定子有功功率與轉(zhuǎn)子變流器網(wǎng)側(cè)的有功功率算術(shù)就和即可得到網(wǎng)側(cè)總功率。
　　相比四測(cè)點(diǎn)法，上述方案節(jié)約了電網(wǎng)側(cè)的測(cè)點(diǎn)。相比網(wǎng)側(cè)、定子側(cè)、轉(zhuǎn)子側(cè)的方案，本方案具有下述優(yōu)點(diǎn)：
　　1、轉(zhuǎn)子網(wǎng)側(cè)的電流比電網(wǎng)總電流小，傳感器成本降低；
　　2、轉(zhuǎn)子網(wǎng)側(cè)的電流含有諧波，直接測(cè)量較為準(zhǔn)確；
　　3、計(jì)算轉(zhuǎn)子變流器效率值較為準(zhǔn)確；

　　WP4000變頻功率分析儀最多可配置6個(gè)功率單元，若三個(gè)測(cè)點(diǎn)均采用二瓦計(jì)法，一臺(tái)分析儀即可實(shí)現(xiàn)三個(gè)測(cè)點(diǎn)的同步測(cè)量。
　　對(duì)于變流器轉(zhuǎn)子側(cè)的電參量，考慮到電容電流的影響，可以增加一臺(tái)變頻功率傳感器只用于第三相電流的測(cè)量，也可采用三臺(tái)變頻功率傳感器，采用虛擬中性點(diǎn)的方式按照三瓦計(jì)法進(jìn)行測(cè)量。此時(shí)，共有7個(gè)功率單元，需要兩臺(tái)WP4000變頻功率分析儀，利用WP4000變頻功率分析儀的同步時(shí)鐘接口，將兩臺(tái)分析儀采用同步光纖相連，也可實(shí)現(xiàn)所有電參量的嚴(yán)格同步測(cè)量。

三雙饋異步發(fā)電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)原理及主線路

　　雙饋異步發(fā)電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)的原理及主線路如下圖：

圖：雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)的原理及主線路

　　高壓電網(wǎng)(10kV/50Hz)經(jīng)高壓進(jìn)線柜1G、高壓饋電柜4G、降壓變壓器1B（10kV/690V）、低壓出線柜3P變換為690V/50Hz給試驗(yàn)系統(tǒng)主回路供電；10kV/50Hz電網(wǎng)經(jīng)高壓饋電柜3G、低壓配電變壓器2B(10kV/0.4kV)，低壓控制柜1P、低壓配電柜2P為低壓設(shè)備及控制回路供電。2G為高壓進(jìn)線互感器測(cè)試柜。
　　3B、4B為12脈整流變壓器，分別為拖動(dòng)變頻器2BP、3BP提供12脈整流輸入，主要目的是降低諧波電流對(duì)電網(wǎng)的影響。其缺點(diǎn)是增加的變壓器降低了整體效率，增加了耗能。用戶根據(jù)自身情況，也可選擇IGBT整流的四象限變頻器，省去兩個(gè)變壓器。
2BP為拖動(dòng)變頻器，作為拖動(dòng)機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)用；
　　1BP為轉(zhuǎn)子變頻器；
　　SP1為被試電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)測(cè)試點(diǎn)變頻功率傳感器，用于測(cè)試轉(zhuǎn)子側(cè)變頻電功率參數(shù)及諧波參量的測(cè)試；
　　SP2為被試電機(jī)定子側(cè)測(cè)試點(diǎn)變頻功率傳感器（或電壓及電流互感器加DT系列數(shù)字變送器），用于測(cè)試定子側(cè)工頻電功率參數(shù)；
　　SP3為轉(zhuǎn)子變頻器網(wǎng)側(cè)測(cè)試點(diǎn)變頻功率傳感器，用戶測(cè)試轉(zhuǎn)子側(cè)并網(wǎng)電功率參數(shù)及諧波等電能質(zhì)量參數(shù)；
　　T-N為扭矩轉(zhuǎn)速傳感器，用于測(cè)試機(jī)械扭矩及轉(zhuǎn)速，運(yùn)算被試機(jī)組的機(jī)械功率輸入。
　　4KM為被試電機(jī)定子側(cè)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)，受轉(zhuǎn)子變頻器1BP控制；
　　JX1為被試電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)接線箱，內(nèi)部安裝SP1測(cè)點(diǎn)變頻功率傳感器；
　　JX2為被試電機(jī)定子側(cè)接線箱，內(nèi)部安裝SP2測(cè)點(diǎn)變頻功率傳感器；
　　JX3為轉(zhuǎn)子變頻器網(wǎng)側(cè)接線箱，內(nèi)部安裝SP3測(cè)點(diǎn)變頻功率傳感器；
　　PGS為60Hz機(jī)組，為60Hz額定頻率的雙饋風(fēng)電機(jī)組試驗(yàn)提供690V/60Hz電網(wǎng)，由12脈整流變壓器4B、拖動(dòng)變頻器3BP、異步拖動(dòng)電機(jī)及同步發(fā)電機(jī)構(gòu)成。若無(wú)需進(jìn)行60Hz試驗(yàn)，該部分可省略。

---