異步發(fā)電機在風(fēng)力發(fā)電中的應用

　　雙饋異步電機也可在海上大規模風(fēng)電場(chǎng)應用，通常需要配合高壓交流輸電系統。

　　隨著(zhù)雙饋異步電機為主體的大型風(fēng)力發(fā)電機組容量不斷加大，提高DFIG應對電網(wǎng)故障的能力日益重要，如低電壓穿越技術(shù)等。

　　籠型異步電機與風(fēng)電

　　籠型異步電機概述^[10-11]

　　普通籠型異步電機的定子由鐵心和定子繞組組成，轉子采用籠型結構。早期的異步發(fā)電機首先要解決的問(wèn)題是電機自勵建壓的問(wèn)題，如在輸出端連接適當大小的電容器給籠型感應發(fā)電機提供勵磁，其缺點(diǎn)是無(wú)法連續調壓，只能離散地調節勵磁。隨著(zhù)電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，利用可控開(kāi)關(guān)功率器件組成的電力電子變換器可以產(chǎn)生連續可調的無(wú)功功率，從而替代傳統的單獨的電容勵磁，使得電力電子變換器與感應發(fā)電機相結合的發(fā)電技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。

　　如基于背靠背變換器的并網(wǎng)型異步風(fēng)力發(fā)電系統，其結構拓撲如圖2所示。定子繞組通過(guò)整流器和逆變器與電網(wǎng)或者負載相連：前者工作在整流狀態(tài)，輸出一個(gè)穩定的直流電壓;后者工作在逆變狀態(tài)，輸出恒頻恒壓的交流電。

　　將電機轉子和風(fēng)力機相連，通過(guò)風(fēng)力機的升速齒輪驅動(dòng)轉子超過(guò)同步速，即可將風(fēng)力機的機械功率轉化為電功率，饋送電網(wǎng)或供給負載。對普通籠型異步電機而言，通常有如下優(yōu)缺點(diǎn)：

　　1.籠型異步電機因堅固的無(wú)刷結構，而具有機械簡(jiǎn)單、效率高、價(jià)格低廉和維護要求低的特點(diǎn);
　　2.可適用于恒速發(fā)電和變速發(fā)電，可通過(guò)電力電子變換器獲得無(wú)功勵磁功率;
　　3.電機本體適用于大功率容量，可高達幾兆瓦，具有良好的經(jīng)濟性;
　　4.有功和無(wú)功相耦合，影響系統性能。

　　為克服普通籠型異步電機發(fā)電系統中有功和無(wú)功相耦合對系統性能的不利影響，進(jìn)一步發(fā)揮籠型異步電機的優(yōu)勢，美國田納西理工大學(xué)的Ojo教授于2000年提出一種新型籠型異步電機—定子雙繞組異步電機(DWIG)，其定子上布置了兩套繞組，一套為輸出電能的功率繞組，一套為調節勵磁的控制繞組，除容量不同外，它們的極數及繞組形式一樣，且在電氣上沒(méi)有直接連接，僅通過(guò)磁場(chǎng)耦合。功率繞組，接有勵磁電容，通過(guò)整流橋向負載供電;控制繞組，接有電力電子變換器，用于調節發(fā)電機內部磁場(chǎng)，使其在不同的工況下能穩定運行。

　　籠型異步電機在風(fēng)電中應用廣泛，如普通籠型異步電機可用于分布式風(fēng)電場(chǎng)合;定子雙繞組電機適用于海上風(fēng)力發(fā)電等。

　　在分布式風(fēng)電中的適用性

　　我國內陸有局部風(fēng)能分布區，分布式風(fēng)力發(fā)電具有較大市場(chǎng)。

　　在中小規模離網(wǎng)型、微網(wǎng)或并網(wǎng)式分布式風(fēng)力發(fā)電中，普通籠型異步電機因價(jià)格優(yōu)勢、本體堅固和易實(shí)現變速恒頻發(fā)電的特點(diǎn)，獲得市場(chǎng)青睞。

　　特別是分布式系統中，通常整合多種資源，進(jìn)行風(fēng)光互補、風(fēng)熱互補能源開(kāi)發(fā)，本身附帶儲能系統和電力電子變換器?；\型異步電機與電力電子變換器的優(yōu)勢配合，不僅可以提供勵磁，還可以根據控制策略調控多端口(發(fā)電端、儲能端、用電端)的功率流動(dòng)，方便實(shí)現功率平衡以及自我控制、保護和管理，更可以充分發(fā)揮普通籠型異步電機性?xún)r(jià)比高的優(yōu)勢，從而具有更強的市場(chǎng)競爭力。

　　在未來(lái)，(風(fēng)、光等)多資源整合是一大趨勢，籠型異步發(fā)電系統或將發(fā)揮更大優(yōu)勢。

　　在海上風(fēng)電的適用性

　　我國海岸線(xiàn)長(cháng)，海上風(fēng)電資源豐富，國家規劃海上風(fēng)電開(kāi)采力度增強，為減小線(xiàn)損，高壓直流輸電系統具有一定優(yōu)勢，定子雙繞組籠型異步電機可作為其發(fā)電機^[12]。

　　定子雙繞組籠型異步電機的結構有如下優(yōu)點(diǎn)：

　　1.轉子為籠型轉子，繼承普通籠型異步電機結構簡(jiǎn)單堅固，維護較少的特點(diǎn);
　　2.定子兩套繞組相互電隔離，磁耦合，可以方便勵磁調速;
　　3.電機側的變換器容量為系統額定輸出容量的1/3左右;
　　4.在合適的控制策略下，發(fā)電機系統能夠在寬轉速全負載的工況下輸出穩定的直流電壓，且具有優(yōu)良的動(dòng)靜態(tài)特性。