机的转子转速是否与同步转速一致来区分异步发电机或同步发电机,则交流励磁发电机应当被称为异步发电机。但是,从外特性来看,交流励磁发电机在很多地方又与同步发电机类似。从能量流动的特性来看,与采用直流励磁的同步发电机相比,同步发电机励磁的可调量只有直流励磁电流的幅值一个,所以同步发电机励磁一般只能对无功功率进行调节,而使用这种发电机,其励磁的可调量除了励磁电流的幅值外,还有励磁电流的频率和相位。通过改变励磁电流的频率来改变发电机的转速,以达到调速的目的,从而按最佳运行方式调整发电机运行功率;通过改变励磁电流的相位,来改变发电机的空载电势与电网电压矢量之间的相对位置,从而改变发电机的功率角。因此,通过调节励磁电流,不仅可以调节发电机的无功功率,也可以调节发电机的有功功率。由于该发电机定、转子都外接电源,因此许多文献又把这种交流励磁发电机称作双馈发电机或交流励磁双馈发电机。双馈发电机构成的变速恒频风力发电系统结构示意图如图1-3所示。Р图 1-3 双馈发电机变速恒频风力发电系统Р由双馈发电机构成的变速恒频控制方案是在转子电路实现的。类似于绕线式异步电动机电气串级调速或双馈电动机调速系统,流过转子回路的功率是双馈发电机的转速运行范围所决定的转差功率,该转差功率仅为定子额定功率的一小部分,而且可以双向流动。因此,和转子绕组相连的励磁变频器的容量也仅为发电机容量的一小部分,这大大降低了变频器的体积和重量。采用双馈发电方式,突破了机电系统必须严格同步运行的传统观念,使原动机转速不受发电机输出频率限制,而发电机输出电压和电流的频率、幅值和相位也不受转子速度和瞬时位置的影响,变机电系统之间的刚性连接为柔性连接。基于上述诸多优点,由双馈发电机构成的变速恒频风力发电系统已经成为目前国际上风力发电方面的研究热点和必然的发展趋势。有关双馈发电机的励磁控制方案以及系统运行性能分析将是本文要重点研究的内容。
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