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【滑線電阻器】變頻技術(shù)變速恒頻異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

更新時(shí)間:2011-04-16   瀏覽量:3102

一、引言

中國(guó)的風(fēng)能資源十分豐富,目前已經(jīng)探明的風(fēng)能儲(chǔ)量約為3226GW,其中可利用風(fēng)能約為253GW,主要分布在西北、華北和東北的草原和戈壁以及東部和東南沿海及島嶼上。根據(jù)統(tǒng)計(jì),截至到2006年底,中國(guó)大陸地區(qū)已建成并網(wǎng)型風(fēng)電場(chǎng)91座,累計(jì)運(yùn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組3311臺(tái),總?cè)萘窟_(dá)259.9萬(wàn)kW(以完成整機(jī)吊裝作為統(tǒng)計(jì)依據(jù))。已經(jīng)建成并網(wǎng)發(fā)電的風(fēng)場(chǎng)主要分布在新疆、內(nèi)蒙、廣東、浙江、遼寧等16個(gè)省區(qū)。根據(jù)電監(jiān)會(huì)公布的數(shù)據(jù),截至2006年底,中國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到62200萬(wàn)kW,風(fēng)力發(fā)電占全國(guó)總裝機(jī)容量的0.42%。截至到2006年底,*總風(fēng)電裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到7390.4萬(wàn)kW,其中德國(guó)總裝機(jī)容量2062.2萬(wàn)kW,位居世界*,中國(guó)2006年風(fēng)電新增裝機(jī)容量?jī)H次于美國(guó)、德國(guó)、印度和西班牙,列第五位;總裝機(jī)容量列*六位。因此,風(fēng)力發(fā)電將成為我國(guó)大規(guī)模開發(fā)前景的新能源之一。

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要有恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)和變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)兩大類。恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)一般使用同步電機(jī)或者鼠籠式異步電機(jī)作為發(fā)電機(jī),通過定槳距失速控制的風(fēng)輪機(jī)使發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速保持在恒定的數(shù)值繼而保證發(fā)電機(jī)端輸出電壓的頻率和幅值的恒定,其運(yùn)行范圍比較窄,只能在一定風(fēng)速下捕獲風(fēng)能,發(fā)電效率較低。變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)一般采用永磁同步電機(jī)或者雙饋電機(jī)作為發(fā)電機(jī),通過變槳距控制風(fēng)輪使整個(gè)系統(tǒng)在很大的速度范圍內(nèi)按照*的效率運(yùn)行,是目前風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展方向。對(duì)于風(fēng)機(jī)來說,其調(diào)速范圍一般在同步速的50%~150%之間,如果采用普通鼠籠異步電機(jī)系統(tǒng)或者永磁同步電機(jī)系統(tǒng),變頻器的容量要求與所拖動(dòng)的發(fā)電機(jī)容量相當(dāng),這是非常不經(jīng)濟(jì)的。雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)定子和電網(wǎng)直接相連接,轉(zhuǎn)子和功率變換器相連接,通過變換器的功率僅僅是轉(zhuǎn)差功率,這是各種傳動(dòng)系統(tǒng)中效率比較高的,該結(jié)構(gòu)適合于調(diào)速范圍不寬的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),尤其是大、中容量的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。

本文將從變速恒頻異步風(fēng)力系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其控制技術(shù)兩個(gè)方面對(duì)變頻技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用進(jìn)行綜述,以反映變頻技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電中的發(fā)展情況。

二、變速恒頻異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)拓?fù)?/p>

采用繞線異步電機(jī)作為發(fā)電機(jī)并對(duì)其轉(zhuǎn)子電流進(jìn)行控制,是變速恒頻異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的主要實(shí)現(xiàn)形式之一。主要的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括交流勵(lì)磁控制,轉(zhuǎn)子斬波調(diào)阻以及由上述兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)結(jié)合發(fā)展而來的混合結(jié)構(gòu)。

1.交流勵(lì)磁結(jié)構(gòu)

交流勵(lì)磁控制通過變頻裝置向轉(zhuǎn)子提供三相滑差頻率的電流進(jìn)行勵(lì)磁,這種方式的變頻裝置通常使用交交變頻器,矩陣變換器或交直交變頻器。

交交變頻器采用晶閘管自然換流方式,工作穩(wěn)定,可靠,適合作為雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的變頻器電源,交交變頻的zui高輸出頻率是電網(wǎng)頻率的1/3-1/2,在大功率低頻范圍有很大的優(yōu)勢(shì)。交交變頻沒有直流環(huán)節(jié),變頻效率高,主回路簡(jiǎn)單,不含直流電路及濾波部分,與電源之間無(wú)功功率處理以及有功功率回饋容易。雖然交交變頻雙饋系統(tǒng)得到了普遍的應(yīng)用,但因其功率因數(shù)低,高次諧波多,輸出頻率低,變化范圍窄,使用元件數(shù)量多使之應(yīng)用受到了一定的限制。
 

 

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