变频器在双馈异步风力发电机的运用

变频器在双馈异步风力发电机的运用

李森

李森

辽宁大唐国际新能源有限公司辽宁沈阳110166

摘要：风力发电是当今我国主流的新能源发电策略，但是整体上风力发电还不够成熟。为了能够解决双馈异步风力发电机组在运用中的各类问题，保证风力发电的稳定性，可以通过增设变频器的方法提高发电性能，解决双馈异步风力发电机发电与风速相矛盾的问题。基于此，本文重点探究变频器在双馈异步发电机当中的应用。

关键词：双馈异步发电机；变频器；应用；原理

引言

现如今，双馈异步发电机组的应用十分广泛，主要是应用于控制风速功率的一种助力器。想要保障风速调整质量，必须要加强运行电流频率的控制工作，通常可以采用变频器进行调控。通过对双馈异步风力发电机中的变频器应用原理可知，想要确保发电机能够配合风速频率变化，就必须要提高变频感应的灵活性，实时对电机运行频率进行调控，并尽量减缓延迟，从而降低风电系统对电网的冲击。由此可见，加强变频器在双馈异步风力发电机中应用的研究有着重要意义。

1什么是变频器

变频器是一种半导体器件，通过改变工频电源的一种电能控制装置。当今主流的变频器是“交流——直流——交流”的形式，也就是VVF变频或矢量控制变频。在实际运营中，需要先把工频交流电流通过整流器转变成为直流电源，之后再把直流电源转变成为电压、频率可控的交流电源，将交流电源传输给电动机，从而实现电动机调控。变频器在运行过程中，通常包括四个组成部门，即整流、逆变、中间直流环节、控制。其中，整流作为三相桥式不可控整流器；逆变是IGBT三相桥式逆变器，主要是以PWM波形输出；中间直流主要是滤波、直流储能、缓冲无功率。

2双馈异步风力发电机中的变频器运行原理

双馈异步风力发电机的变频器选择当中，需要重点关注发电机转子速度大小，并结合发电机频率、转速、定子频率，确保这些参数能够在合理的运行范围内，这样即可通过发电机频率实现电机电流励磁控制，将运行电流频率控制指定范围内。通常情况下，想要将发电机转子转速n1控制在合理范围内，需要保障电机不受外界因素干扰，从而解决风力不足造成的发电机动力不足的问题。双馈异步风力发电机运行的主要问题是联动性过强、无法持续保持饱和状态。想要充分发挥变频器的作用，就必须要掌握双馈异步风力发电机变频器的运行原理，并逐步改善。

2.1运行速度

在对发电机组运行状态进行分析中可知，通常要保持发电机一定的转子转速，这也是避免发电机产生故障的重要手段。在实际使用当中，必须要严格结合发电机组运行实际情况，并制定相应的控制方案，从而加强发电机转子的运行控制。以发电机转动所产生的功率确定研究方向，加强对转子电流产生的旋转磁场认知，避免风电系统盲目并网，需要在风力发电机调节完成后再逐步并网操作。同时，变频器运行还需要考虑当地风力条件，在一定程度上实现风力的控制，这也是双馈异步风力发电机运行速度控制点重要一环。

2.2发电机运行同步

在研究变频器原理时，需要结合具体的风速大小明确发电机的运行条件，之后再对发电机转子转速进行调整。现如今，风力发电机定子并网已经成为了必然趋势，这就需要我们积极采用变频器设备进行操控，加强电流产生旋转磁场的控制。从而在逐渐提高电机转子向变频器输出产生较大功率时基础上，确保整个发电机组的运行稳定性。在亚同步运行状态下，此状态的n2＞n1，转差频率电流所产生的旋转磁场转速。如果n2和转子旋转速率相同，则变流器会向发电机传输交流励磁，此时定子会产生电流并传输给电网，转子即可在电网中获取能量。在超同步运行状态时，此时的n＞n1，转子绕组频率为电流相序，所以所生成的旋转磁场转速n2与转子方向相反，产生了转子、定子通常向电网输入能量的情况。在同步运行状态下，此时的n=n1，也就是转子绕组电流频率是0（直流），变流器向转子提供直流励磁，是一种普通的同步电机运行形式。

2.3系统运行环境

如果发电机转子转速产生了变化时，可以通过变频器与转子绕组交换功率，保证分析发电机运行的稳定性，保护整个风险系统的安全。在发电机转动频率变化时，通常只需要在转子的三相对称绕组当中加入转差频率电流，则电机电子绕组会生成50Hz的恒频电势。结合此原理，只需要加强转子电流频率控制即可实现变速恒频发电。

3双馈异步风力发电机中的变频器应用

3.1转速调节

为了避免风电系统出现运行偏差等情况，需要加强转速的研究，并通过变频器对转速进行规划。如果额定风速高于预测风速时，则需要通过变频器将转速控制在指定范围内，这样更有利于发电机变频器正常运作，提高风机发电的稳定性。在运行一定之间之后，即可通过风力作用保持发电机稳定运行。如果在运行当中产生了风速过高或过低等情况，会直接影响到发电机的输出功率，通常可以在调整工作当中，结合额定功率进行调节，这样可以减少发电机消耗，确保发电机处于合理的运行状态。为了确保发电机的额定功率在合理状态下，需要结合发电机输出功率控制运行电阻。该方法对于变桨机构动作灵活度有一定作用。想要降低发电机转速，需要通知变频器输出功率，从而应对风速突然下降的问题，确保发电机能够正常运行。

3.2机组并网控制

为了保障风力发电机并网之后的稳定性，减少对电网整体的影响，需要结合发电机运行频率、电网运行频率，找出二者之间的契合点，全面分析风机电压、电网电压相互作用性，在保持一定的发电效率同时做好发电机并网工作。在发电机并网过程中，需要加强对发电机能量的关注度，并结合电势差具体情况，结合发电机转子接触器所形成的瞬间电流，从而通过变频器对发电机转速大小进行调节，判定变频器在调节电子转子是否产生了误差，也可以判定发电机运行频率与相位是否匹配。

3.3无功、滤波、过电压保护调节

为了有效降低励磁电流数值，需要结合电网电压、发电机电压运行信息，之后再进行发电机运行的无功功率调节。在放电机遇到风能时，会自动发生转动，通过变频器的整流、逆变、滤波、再滤波等功能，从而实现发电机保护功能。只有把电压控制在合理范围之内，才能够减少电网并网后的谐波干扰，确保风力发电机组的运行效率。在变频器应用当中，调整Crowbar电路当中的电阻，能够有效对定子电流的交替暂态分量起到抑制效果，这样即可保证直流母线电容器运行的有效性。

由于转子电路功率与风力大小有着直接关系，如果变频器容量过大或过小，都会在一定程度上加速变频器消耗，这就需要采用接触器、开关器件加强系统，确保系统运行稳定性。风速大小直接决定了发电机转子转速，为了能够有效加强变频器控制效果，需要从不同角度进行分析，结合发电机运行功率不稳定性降低变桨系统的运行频率，这样即可有效延长变桨系统的使用寿命。

结束语

综上所述，变频器在双馈异步风力发电机组当中发挥着十分重要的作用，这就需要加强变频器应用的研究工作。结合变频器运行原理，需要结合发电机组实际运行参数以及电网现状，合理选择变频器电容，避免产生资源浪费等问题，还需要做好发电机的转子转速调整、并网控制、运行参数调节等工作，这样才能够全面发挥变频器的作用，提高风电机组的运行稳定性与安全性。

参考文献：

[1]肖世华.浅析变频器在双馈异步风力发电机的应用[J].环球市场，2016（34）：233-234.

[2]刘志国.针对双馈异步风力发电机组的变频器的原理及应用[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2015（11）：293-294.