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双馈异步发电机与同步发电机的比较

2012-07-31 15:50
flinay
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  在德国,第一台大型的变速风力发电(3兆瓦,转子直径达10米)设备诞生于1980年,但是由于机械问题,该项目并不是很成功。那时候,电力器件的成本相当的高,因此,风力发电设备就经常采用带小滑差的双馈异步发电机来节省变流器的成本。

  真正用于商业运行的750kw变速甚至更大的风力发电设备在1995年诞生于丹麦和德国。

  丹尼斯设备厂开始时设计恒速风电设备。这主要是由于跟德国相比,丹麦的风速比较稳定。但是对于1兆瓦以上的风电设备,由于齿轮箱设计的问题,他们也开始采用变速方案。但是刚开始时,丹尼斯设备厂仍采用小滑差,所以双馈系统也就比较经济。

  1988年,第一台50千瓦的风力发电设备是采用同步发电机和六脉冲可控硅变流器。后来,采用12脉冲变流器,但是由于谐波失真的缘故,后来这种技术就没有再持续。开始于1993年的750千瓦双馈异步系统,其中的滑差环一直存在问题,由澳大利亚一家大公司生产的发电机也修改了5次,但是运行时间仍旧不到两个月。一年以后,他们放弃了双馈异步系统,并把异步发电机换成同步发电机。我们发现,由于同步系统的结构变得更加简单,因此同步系统变流器的成本并没有比双馈异步系统的高。

  在图1中,我们可以看到该系统的电路:同步发电机,二极管整流桥,连接在直流母线上的升压器,一个IGBT变流器。

  在图2中,我们可以看到:一个带滑环的异步发电机,IGBT整流桥,直流母线,IGBT变流器。有一些公司使用该系统。

  网侧变流器的另外一个优点是:当网格电压变化非常快时,变流器的特性。

  当网格电压和频率很稳定时,双馈系统工作的很好。在使用双馈系统时,当网格电压突然从100%变到60%时,发电侧IGBT电流就会增加到额定电流的4倍,同时发电机轴的力矩也会增加到额定力矩的4倍,这时就会毁坏齿轮箱。如果你不想用非常大的IGBT的话,又想使整个系统在过压时不被破坏,那么你不得不在发电侧用一个短路器。在风力发电应用中,我们必须考虑IGBT的使用寿命。为了提高风力发电驱动器的可靠性,IGBT必须具备高负载周期的能力。在此应用中,SKIIP(没有铜基板,压接式技术)技术非常风行,在风力发电行业里面,赛米控占据主导地位。

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